傅里叶变换求解正弦波RMS值和相角

只看该作者 · 2018-9-3 22:49

16位ADC采集50Hz正弦波数据，每周期采集64点，现在要求真有效值和相角。
一共有6通道ADC，三通道采集电压，三通道采集电流，需要做电压、电流、功率、功率因数的测量。其中功率要判断方向，所以同一相电压和电流的相位差比较重要。想过用过零检测来计算相位差，但MCU资源有限，再加上板子尺寸比较小，所以不太好做。

我的想法是周期内使用ADC采集电压和电流，通过傅里叶变换计算出相角，再根据相角差计算出功率因数，最后根据电压电流RMS值求出功率。但是傅里叶变换不会使用，网上找的几个函数测试了一下搞的云里雾里的。

21大神多，希望多多赐教！

附件是ADC采集的一个通道的ADC数据，一共采集了16个周期，大神可以用表格的数据进行指导一下，谢谢！

只看该作者 · 2018-9-4 08:06

自己顶一下

只看该作者 · 2018-9-4 13:23

再顶一下

2万 · 2018-9-4 15:22

一般采样，一边做DFT分析，就可以计算各种参数了。

1万 · 2018-9-4 15:32

ＦＦＴ用不难

只看该作者 · 2018-9-4 17:08

coody 发表于 2018-9-4 15:22
一般采样，一边做DFT分析，就可以计算各种参数了。

机制我都知道，现在主要是不会算法

1万 · 2018-9-4 17:12

本帖最后由 ayb_ice 于 2018-9-4 17:13 编辑

lgqsyw 发表于 2018-9-4 17:08
能否提供一个算法

标准的ＦＦＴ有这些结果输出的
算法去找库支持，自己写一般不现实的

只看该作者 · 2018-9-5 16:55

目前大概的方向已经有了，路过的朋友给些其他的思路撒

2万 · 2018-9-5 21:51

lgqsyw 发表于 2018-9-4 17:08
机制我都知道，现在主要是不会算法

你搜DFT算法。

只看该作者 · 2018-9-10 11:19

本帖最后由 nethopper 于 2018-9-10 11:21 编辑

1. 过零法求相位
一个周期采集了64个点，目测过零法求相位应该是可以的，要会捣鼓算法并玩插值才能准确，这里略去。

2. FFT法
好处是基波和各次谐波的幅度、相位以及总谐波失真THD全部搞定，功率因数计算也就水到渠成。下面是利用你的数据的DATA1和DATA2分析结果如图所示。图中只计算了1~32次谐波的幅度和相位，最多可到第100次。数据做FFT后的虚部和实部的比值就是相位角的正切函数值。如果只是计算两通道的相位差，可直接使用这个数值之差。如果要计算所采集到数据的初始相位，则要进行相位校正计算。

3. 瞬时电压和瞬时电流之积的平均值就是实际功率，除以视在功率就是功率因数。由此也可以反推相位差。如下图。可见此法算出的功率因数与上面的FFT法是一致的。此法还可参考：
https://bbs.21ic.com/forum.php?mo ... 7%E5%9B%A0%E6%95%B0

下面是DATA1和DATA2的文本数据文件。

50HzPhaseDifference.zip (1.51 KB)

只看该作者 · 2018-9-14 09:11

nethopper 发表于 2018-9-10 11:19
1. 过零法求相位
一个周期采集了64个点，目测过零法求相位应该是可以的，要会捣鼓算法并玩插值才能准确，这 ...

厉害了大神，【瞬时电压和瞬时电流之积的平均值就是实际功率，除以视在功率就是功率因数】这种算法虽然可以，但是应该判断不出功率的方向吧。还是FFT比较靠谱些，用DFT已经计算出RMS和相位了，还没有两通道一起调试看看，应该问题不大的。您的算法能否分享一下

。

最近出差了几天，一直没上21.

只看该作者 · 2018-9-14 14:05

出钱的话，我有哦

只看该作者 · 2018-9-14 14:32

steelen 发表于 2018-9-14 14:05
出钱的话，我有哦

已经搞差不多了，就差验证了，应该问题也不大

只看该作者 · 2018-9-18 11:44

FFT程序代码网上、书上到处都是

只看该作者 · 2018-9-18 14:55

回复水一下。

问：史上最奇葩的广告语是哪句？

神回复：垃圾分类，从我做起。

只看该作者 · 2018-10-15 16:26

lgqsyw 发表于 2018-9-14 14:32
已经搞差不多了，就差验证了，应该问题也不大

我有这样的算法。咱俩算是同行吧。当然，如不嫌弃，我也可以帮你看看你的算法。

傅里叶变换求解正弦波RMS值和相角

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