[发明专利]一种提供电能参数分析的频率跟踪方法

权利要求书

1.一种提供电能参数分析的频率跟踪方法，基于同步采样系统，将同步采样系统连接多路电参数调理通道和电网电压调理通道，用于接收电网信号并进行频率测量从而实现对接收的电网信号在时间窗对齐的情况下进行倍频采样，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一：使用基波捕获ADC单元接收电网参数的基波频率，并将采样到的基波频率通过串行SPI接口发送到FPGA单元的FFT+FT测频模块；

步骤二：通过FPGA单元的FFT+FT测频模块快速响应，对接收到的基波频率串行数据进行串并转换，合成为12bit数据，并以2048点为一帧送入FFT+FT测频模块进行FFT运算；

步骤三：对FFT运算结果进行一维极值搜索，找到极值，并根据极值索引编号将极值前后两位数据和极值一起进行正弦插值运算；所述正弦插值运算以0.01每步长进行运算；通过正弦插值运算拟合出包含201个极值点的单峰极值数组，并进一步计算出频率值；

步骤四：通过归一化处理将计算出的频率值转化为32bit频率分辨率的频率控制字；完成电能参数分析的同步采样下的频率跟踪；

步骤五：将通过归一化处理后得到的频率控制字发送到DDS频率合成器，由DDS频率合成器生成需要的时钟频率发送给多路同步采样ADC单元；

步骤六：在由DDS频率合成器同步时间窗的情况下，获取电网的电能参数，实现对电网的电能参数分析。

2.如权利要求1所述的一种提供电能参数分析的频率跟踪方法，其特征在于，设置两个频率控制字，所述正弦插值运算的插值倍数在100-5000之间，在插值完成后，将两个频率控制字分别写入FREG0寄存器和FREG1寄存器中。

3.如权利要求1所述的一种提供电能参数分析的频率跟踪方法，其特征在于，先设置FPGA单元、多路同步采样ADC单元、基波捕获ADC单元、DDS频率合成器、同步时间窗系统、DDS时钟输出及端接匹配缓冲单元、供电单元、基准电流源单元电路，然后搭接所述同步采样系统，再基于同步采样系统进行倍频采样；

所述同步采样系统的搭接操作为：

（1）将所述多路同步采样ADC单元的输入端连接到多路电参数调理通道，所述多路电参数调理通道包括多路电网电压参数通道和多路电网电流参数通道；将所述多路同步采样ADC单元的输出端与FPGA单元连接；通过多路同步采样ADC单元接收多路电网电压参数通道和多路电网电流参数通道传输的电网参数的基波频率；

（2）将所述基准电流源单元电路与多路同步采样ADC单元进行连接；通过基准电流源单元电路对多路同步采样ADC单元降低噪声和提高精度；

（3）在所述FPGA单元上设置DDS控制配置端口，并通过所述DDS控制配置端口将FPGA单元与所述DDS频率合成器连接；由FPGA单元向DDS频率合成器发送频率控制字，然后由DDS频率合成器生成所需时钟频率；

（4）将所述DDS频率合成器的输出端与所述多路同步采样ADC单元连接；将DDS频率合成器生成的时钟频率传输给多路同步采样ADC单元，进行同步时间窗的采样；

（5）在所述同步时间窗系统中设置搭接在DDS频率合成器上的第一时间同步驱动单元和第二时间同步驱动单元，通过第一时间同步驱动单元将所述DDS频率合成器与多路同步采样ADC单元连接，通过第二时间同步驱动单元将所述DDS频率合成器与所述FPGA单元连接；

（6）在所述FPGA单元内设置FFT+FT测频模块，将所述基波捕获ADC单元的输入端与电网电压调理通道进行连接，将基波捕获ADC单元的输出端与FPGA单元的FFT+FT测频模块进行连接；通过基波捕获ADC单元采集电网电压调理通道的信号，并传输到FFT+FT测评模块，通过FFT+FT测频模块进行FFT运算，得到被测量电网的精确基波周期；

（7）将所述DDS时钟输出及端接匹配缓冲单元连接在所述DDS频率合成器输出端和多路同步采样ADC单元之间；通过DDS时钟输出及端接匹配缓冲单元对DDS频率合成器输出的时钟频率进行时钟输出缓冲，然后再输出给多路同步采样ADC单元；

（8）在所述供电单元中设置共模电感模块，在所述共模电感模块的输入端连接12V电源，输出端与FPGA单元、多路同步采样ADC单元、基波捕获ADC单元、DDS频率合成器、DDS时钟输出及端接匹配缓冲单元连接。