[测量] 傅里叶变换求解正弦波RMS值和相角

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 楼主 | 2018-9-3 22:49 | 显示全部楼层 |阅读模式
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!

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 楼主 | 2018-9-4 08:06 | 显示全部楼层
自己顶一下
 楼主 | 2018-9-4 13:23 | 显示全部楼层
再顶一下
| 2018-9-4 15:22 | 显示全部楼层
一般采样,一边做DFT分析,就可以计算各种参数了。
| 2018-9-4 15:32 | 显示全部楼层
FFT用不难
 楼主 | 2018-9-4 17:08 | 显示全部楼层
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
 楼主 | 2018-9-4 17:08 | 显示全部楼层

能否提供一个算法
| 2018-9-4 17:12 | 显示全部楼层
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
 楼主 | 2018-9-5 16:55 | 显示全部楼层
目前大概的方向已经有了,路过的朋友给些其他的思路撒
| 2018-9-5 21:51 | 显示全部楼层
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。
| 2018-9-10 11:19 | 显示全部楼层
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:
http://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。



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 楼主 | 2018-9-14 09:11 | 显示全部楼层
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.
| 2018-9-14 14:05 | 显示全部楼层
出钱的话,我有哦
 楼主 | 2018-9-14 14:32 | 显示全部楼层
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
| 2018-9-18 11:44 | 显示全部楼层
FFT程序代码网上、书上到处都是
| 2018-9-18 14:55 | 显示全部楼层
回复水一下。
问:史上最奇葩的广告语是哪句?

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