第一篇：基于DSP的交流采樣電路設(shè)計(jì)

西安科技大學(xué)

綜 合 實(shí) 驗(yàn) 報 告

學(xué) 院: 專業(yè)名稱: 設(shè)計(jì)題目: DSP組 員：姓 名：學(xué) 號: 0706070111 指導(dǎo)教師: 電氣與控制工程學(xué)院 測控技術(shù)與儀器

交流采集電路設(shè)計(jì)

侯春慧 張娜 張珍珍 張小紅 張珍珍 高 瑜

目錄 1.實(shí)驗(yàn)?zāi)康?2.實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 3.實(shí)驗(yàn)原理 4.實(shí)驗(yàn)步驟 5.實(shí)驗(yàn)原理圖 6.實(shí)驗(yàn)程序 7.實(shí)驗(yàn)結(jié)果 8.問題解決 9.心得體會

基于DSP的交流采樣電路設(shè)計(jì)

一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

1、通過此次試驗(yàn)，讓同學(xué)們能夠好好復(fù)習(xí)以前學(xué)過的知識，主要是如何采集交流電量并處理得到我們需要的實(shí)測數(shù)據(jù)，一邊與后面的分析預(yù)測等內(nèi)容；

2、通過此次試驗(yàn)，能夠讓同學(xué)們更加熟悉繼電保護(hù)的原理以及實(shí)際中的應(yīng)用方法和實(shí)現(xiàn)手段，更便于大家理解；

3、通過此次試驗(yàn)，讓同學(xué)們對于DSP了解更加深刻，不知是要在原理上懂得，更要學(xué)會應(yīng)用它，能夠利用DSP進(jìn)行一些簡單的編程；

4、通過此次試驗(yàn)，培養(yǎng)大家的實(shí)際動手能力以及小組合作能力，為今后的職業(yè)發(fā)展做一個小小的實(shí)踐；

二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

通過電網(wǎng)采集電壓信號，根據(jù)電壓信號變化，控制燈泡的跳閘控制。

三、實(shí)驗(yàn)原理

交流采樣技術(shù)是按一定規(guī)律對被測信號的瞬時值進(jìn)行采樣，再按一定算法進(jìn)行數(shù)值處理，從而獲得被測量的測量方法。該方法的理論基礎(chǔ)是采樣定理，即要求采樣頻率為被測信號頻譜中最高頻率的2倍以上，這就要求硬件處理電路能提供高的采樣速度和數(shù)據(jù)處理速度。目前，高速單片機(jī)、DSP及高速A/D轉(zhuǎn)換器的大量涌現(xiàn)，為交流采樣技術(shù)提供了強(qiáng)有力的硬件支持。交流采樣法包括同步采樣法、準(zhǔn)同步采樣法、非同步采樣法等幾種。

此次試驗(yàn)是通過互感器來對電壓數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，再進(jìn)過偏置等的處理，處理到數(shù)值范圍為0~3V，再輸入到DSP通過其內(nèi)部所含的DA裝換，將采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行處理、數(shù)值分析、比較，如果處理后的數(shù)值大于給定的整定值則通過對GPIO端口的控制實(shí)現(xiàn)輸出跳閘信號，作用于繼電器。

四、實(shí)驗(yàn)步驟

1、按要求設(shè)計(jì)交流采集電路原理圖；

2、根據(jù)原理圖焊接板子；

3、驗(yàn)證硬件的采樣輸出波形是否滿足0~3V要求，跳閘回路是否準(zhǔn)確；

4、經(jīng)老師檢查認(rèn)可后，通電進(jìn)行系統(tǒng)調(diào)試。

5、能夠完全準(zhǔn)確的模擬繼電保護(hù)。

五、實(shí)驗(yàn)原理圖

1、交流采樣電路（主回路）

2、采樣數(shù)據(jù)偏置處理

3、DSP接線插座圖

六、實(shí)驗(yàn)程序

#include “DSP281x_Device.h”

// DSP281x Headerfile Include File #include “DSP281x_Examples.h”

// DSP281x Examples Include File

// Prototype statements for functions found within this file.interrupt void adc_isr(void);

// Global variables used in this example: Uint16 LoopCount;Uint16 ConversionCount;Uint16 Voltage1[24];Uint16 Voltage2[24];

main(){ InitSysCtrl();//初始化cpu

InitGpio();//初始化Gpio

EALLOW;

GpioMuxRegs.GPFMUX.all=0x0000;

GpioMuxRegs.GPFDIR.bit.GPIOF0=1;

EDIS;

GpioDataRegs.GPFDAT.bit.GPIOF0=1;

DINT;//關(guān)中斷

InitPieCtrl();//初始化pie寄存器

IER = 0x0000;//禁止所有的中斷

IFR = 0x0000;

InitPieVectTable();//初始化pie中斷向量表

// Interrupts that are used in this example are re-mapped to // ISR functions found within this file.EALLOW;// This is needed to write to EALLOW protected register

PieVectTable.ADCINT = &adc_isr;

EDIS;

// This is needed to disable write to EALLOW protected registers

AdcRegs.ADCTRL1.bit.RESET = 1;asm(“ RPT #10 || NOP”);

// Reset the ADC module

// Must wait 12-cycles(worst-case)for ADC reset to take effect

AdcRegs.ADCTRL3.all = 0x00C8;

AdcRegs.ADCTRL3.bit.ADCBGRFDN = 0x3;//

// first power-up ref and bandgap circuits

Power up bandgap/reference

circuitry

AdcRegs.ADCTRL3.bit.ADCPWDN = 1;

// Enable ADCINT in PIE

PieCtrlRegs.PIEIER1.bit.INTx6 = 1;

IER |= M_INT1;// Enable CPU Interrupt 1

EINT;

// Enable Global interrupt INTM

LoopCount = 0;

// Configure ADC

AdcRegs.ADCMAXCONV.all = 0x0001;

// Setup 2 conv's on SEQ1

AdcRegs.ADCCHSELSEQ1.bit.CONV00 = 0x0;// Setup ADCINA3 as 1st SEQ1 conv.AdcRegs.ADCCHSELSEQ1.bit.CONV01 = 0x1;// Setup ADCINA2 as 2nd SEQ1 conv.AdcRegs.ADCTRL2.bit.EVA_SOC_SEQ1 = 1;// Enable EVASOC to start SEQ1

AdcRegs.ADCTRL2.bit.INT_ENA_SEQ1 = 1;// Enable SEQ1 interrupt(every EOS)

// Configure EVA // Assumes EVA Clock is already enabled in InitSysCtrl();

EvaRegs.T1CMPR = 0xF2ED;

// Setup T1 compare value

EvaRegs.T1PR = 0x10;

// Setup period register

EvaRegs.GPTCONA.bit.T1TOADC =0x11;

// Enable EVASOC in EVA

EvaRegs.T1CON.all = 0x1042;

// Enable timer 1 compare(upcount mode)

ConversionCount = 0;

GpioDataRegs.GPFDAT.bit.GPIOF0=0;

// Power up rest of ADC

// Wait for ADC interrupt

while(1)

{

LoopCount++;

} }

interrupt void adc_isr(void){

Voltage1[ConversionCount] = AdcRegs.ADCRESULT0 >>4;

Voltage2[ConversionCount] = AdcRegs.ADCRESULT1 >>4;

if(Voltage1[1]>3200)

{GpioDataRegs.GPFDAT.bit.GPIOF0=0;

}

// If 40 conversions have been logged, start over

if(ConversionCount == 23)

{

ConversionCount = 0;

}

else ConversionCount++;

// Reinitialize for next ADC sequence

AdcRegs.ADCTRL2.bit.RST_SEQ1 = 1;

// Reset SEQ1

AdcRegs.ADCST.bit.INT_SEQ1_CLR = 1;

// Clear INT SEQ1 bit

PieCtrlRegs.PIEACK.all = PIEACK_GROUP1;

// Acknowledge interrupt to PIE

return;}

七、實(shí)驗(yàn)結(jié)果

在硬件檢測中，用示波器測的在未加交流電時輸出直流電壓1.52V，加入最大電壓250V后，測得最大輸出電壓2.72V,最小電壓1.2V的正弦交流電。滿足0~3V的要求。

八、問題解決

問題1：試驗(yàn)線路板焊制完成后，示波器采集無信號。

解決：經(jīng)過檢測發(fā)現(xiàn)，該電路板變壓器漏焊輸出端口的接地線，將此點(diǎn)接地即可。問題2：在放大器8接口出檢測，示波器放大信號微弱。

解決：經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)，放大器9接口未與電阻相連，接上檢測正確。問題3：用示波器檢測硬件時，發(fā)現(xiàn)輸出波形微弱。解決：經(jīng)檢測發(fā)現(xiàn)，未接+5V電源。

問題4：實(shí)驗(yàn)程序編寫過程基本上是修改自帶程序，可是看不懂DSP自帶的源程序。解決：通過老師的講解，再加上大家的不斷思考，終于看懂了自帶程序，并且理清了編程的大概思路。即加一條比較語句和一條跳閘指令。

九、心得體會

測控0701 張珍珍 0706070111 DSP交流采集電路設(shè)計(jì)，雖然是這學(xué)期最后一個實(shí)習(xí)，而且去年學(xué)過這門課程，做過兩次實(shí)驗(yàn)，但是當(dāng)時了解的只是皮毛，并沒有深入掌握。但是我知道不管怎么樣，這不僅僅是一次學(xué)習(xí)，更是對我們的一次鍛煉，所以并沒有因此而放松心態(tài)，而在早在實(shí)習(xí)前我就積極收集資料，了解到：DSP芯片也稱數(shù)字信號處理器，是一種特別適合于進(jìn)行數(shù)字信號處理運(yùn)算的微處理器具，其主機(jī)應(yīng)用是實(shí)時快速地實(shí)現(xiàn)各種數(shù)字信號處理算法。根據(jù)數(shù)字信號處理的要求，DSP芯片的特點(diǎn)：數(shù)字信號處理相對于模擬信號處理有很大的優(yōu)越性，表現(xiàn)在精度高、靈活性大、可靠性好、易于大規(guī)模集成等方面。在開始實(shí)習(xí)的過程中，首先是進(jìn)行硬件電路圖的設(shè)計(jì)及焊接。緊接著就是硬件、軟件調(diào)試，最后就是系統(tǒng)聯(lián)調(diào)。可喜的是，我們小組竟是在進(jìn)行板子焊接到硬件調(diào)試一次通過，我就感覺調(diào)試硬件沒什么特別難 的?？墒呛髞淼恼{(diào)試軟件出現(xiàn)了一些問題，所幸的是，最后在老師的指導(dǎo)和同學(xué)的幫助下，不僅僅節(jié)省了時間，還他們那里得到一些經(jīng)驗(yàn)。通過這次實(shí)驗(yàn)，我們熟悉了CCS開發(fā)環(huán)境以及設(shè)計(jì)運(yùn)行調(diào)試過程，認(rèn)識到主回路、AD轉(zhuǎn)換模塊的各個工作原理以及兩者之間的關(guān)系，學(xué)會對模塊的初始化怎么定義和編寫的流程，使我對DSP產(chǎn)生了濃厚的興趣，激發(fā)了我學(xué)習(xí)DSP的積極性，從這次實(shí)驗(yàn)結(jié)果上來說，清晰的結(jié)果使我對書本上的知識應(yīng)用到了實(shí)驗(yàn)中，很滿足。該實(shí)驗(yàn)通過電網(wǎng)采集電壓信號，根據(jù)電壓信號變化，控制燈泡的跳閘控制。此外，我還懂得如何更好的完成任務(wù)的能力，樹立堅(jiān)強(qiáng)的工作信念。漸漸的找回自信，現(xiàn)在想想課設(shè)的每一天都很累。當(dāng)領(lǐng)悟到這次實(shí)習(xí)的重要性，我便下定決心：一定要親自動手操作，不懂就問。雖然自己親手操作，克服了許多困難，但難免會出現(xiàn)疏忽和漏洞。從始至終，我是抱著這樣的心里完成：完美可望不可求，不再同一個地方跌倒兩次才是最重要的。最讓我高興的是：我懂得了溝通同學(xué)與同學(xué)之間的關(guān)系是值得我們?nèi)ド钏嫉?，依賴與被依賴對我的觸及很大：有人很有責(zé)任感，他們會主動承擔(dān)責(zé)任，并付出努力，不斷思考所遇到的問題，并實(shí)施解決辦法。但是這其中也有不少人不以為然，實(shí)施“投機(jī)取巧”策略，在這里就不多說了。當(dāng)然這些老師自然是看在眼里，知在心里。相信付出的努力不會白流??其實(shí)生活中許多問題處理的方法不同，其結(jié)果也不同，并不是說過去他有多么強(qiáng)，現(xiàn)在就有多么厲害，只要心態(tài)正確，目標(biāo)明確，總會有解決之道。

相信對今后的考核學(xué)習(xí)和工作會有重大影響，大大提高了我的實(shí)際動手能力，使我充分體會到了在創(chuàng)新過程中的艱難與成功的喜悅?？诮堑亩窢幨请y免的。關(guān)鍵在于怎么處理分歧，怎樣消除誤會，互相理解，增進(jìn)了解，并最終諒解??關(guān)鍵在于心態(tài)，畢竟我們每個人的出發(fā)點(diǎn)是好的，這次課程設(shè)計(jì)不僅僅是學(xué)習(xí)知識的過程，更是不斷學(xué)習(xí)老師同學(xué)優(yōu)點(diǎn)的過程。比如說：張小紅同學(xué)在遇到問題會仔細(xì)斟酌考慮，而我雖然是個女孩子，卻自覺不如他有耐心；老師雖身為老師，我卻經(jīng)?？吹嚼蠋熓帜觅Y料書，不斷的繼續(xù)學(xué)習(xí)，以求完善——老師說的好，別人取得好成績，并非巧合或僥幸，那是他們付出勞動成果的彰顯。在生活和學(xué)習(xí)上以求完美，培養(yǎng)優(yōu)秀品質(zhì)，指引人意氣風(fēng)發(fā)。更好的走自己的每一步，在今后的學(xué)習(xí)中，戒驕戒躁，態(tài)度端正，虛心認(rèn)真——態(tài)度決定一切！

總之，不管怎樣，萬事開頭難，從剛開始的不知如何下手，到最終的做完，大家都如釋重負(fù)，但是我們不會就此松懈。因?yàn)槲覀兌贾肋€有更大的挑戰(zhàn)在后面。此外，我還得出一個結(jié)論：只是必定要通過應(yīng)用才有其價值！以為會，但用的時候才發(fā)現(xiàn)完全是兩回事，所以，我以為只有真正的運(yùn)用到實(shí)踐中才有可能真正領(lǐng)悟。最后再次感謝各位老師的悉心教導(dǎo)和同學(xué)的熱心幫助。

第二篇：電壓采樣電路設(shè)計(jì)總結(jié)報告

電壓采樣電路設(shè)計(jì)總結(jié)報告

專業(yè)班級： 電氣工程及其自動化

實(shí)習(xí)日期：2013年7月22日---7月26日

2013年7月26日

目錄

一、設(shè)計(jì)要求及目的：................................................2

二、所用元件：......................................................2

三、設(shè)計(jì)思路：......................................................2

1、電源部分電路.................................................3

2、電流-電壓轉(zhuǎn)化電路............................................4

3、電壓抬升電路：...............................................5

4、二階濾波電路.................................................6

5、方波轉(zhuǎn)換電路.................................................7

四、課程設(shè)計(jì)中出現(xiàn)的問題及解決方案..................................9

五、設(shè)計(jì)總結(jié)........................................................9

一、設(shè)計(jì)要求及目的：

1、設(shè)計(jì)目標(biāo)：設(shè)計(jì)一個電壓采樣電路，對220v交流信號進(jìn)行采樣，并利用運(yùn)放對其進(jìn)行處理，使其成為數(shù)模轉(zhuǎn)換器（A/D）能夠處理的信號。

2、基本要求：根據(jù)元件列表設(shè)計(jì)采樣電路及其工作電源回路，將220v交流輸入信號變?yōu)?-3v信號，并對其進(jìn)行二階有源濾波，濾除高頻干擾信號，濾波后的信號平滑無畸變。

3、擴(kuò)展：設(shè)計(jì)電路，將交流信號變?yōu)榉讲?，過零點(diǎn)處干凈無毛刺信號。

4、設(shè)計(jì)目的：

1）加強(qiáng)自主性學(xué)習(xí)、研究性學(xué)習(xí)，加強(qiáng)團(tuán)隊(duì)合作，提高創(chuàng)新意識； 2）通過該設(shè)計(jì)學(xué)會并掌握常用電子元器件的選擇和使用方法； 3）結(jié)合所學(xué)的電子電路的理論知識完成電壓采樣課程設(shè)計(jì)。

二、所用元件：

變壓器

1個、1N4007單向二極管

5個、470uF電解電容

4個 芯片7815和7915、緊密電流型電壓互感器

1個、LM324芯片 10K電位器

1個、201pF電容

2個

電阻：110KΩ1個、10KΩ5個、1Ω1個、1KΩ2個、470Ω1個、200Ω1個

三、設(shè)計(jì)思路：

電壓采樣電路基礎(chǔ)模塊的設(shè)計(jì)思路首先是220v交流電源經(jīng)過電流型電壓互感器使強(qiáng)電轉(zhuǎn)換為弱電，再通過電流/電壓變換電路使其輸出電壓為-1.5v~+1.5v，接著通過一個反相加法運(yùn)算電路使其輸出電壓抬升為0~3v，最后經(jīng)過一個二階有源低通濾波電路對其進(jìn)行濾波，濾除高頻干擾信號，濾波后的信號平滑無畸變，最后用一遲滯比較器將正弦波變成方波信號。

總電路圖為：

1、電源部分電路

電路圖為：

分析：通過電路圖中三個萬用表的示數(shù)可知，變壓器輸出交流電的有效值為15.078V，輸出的直流電壓為+15.517V和-15.633V，符合要求。

此電壓用于給給芯片LM324提供直流電源，以及提升電壓用。

1）電源變壓器：是降壓變壓器，它將電網(wǎng)220V交流電壓變換成符合需要的交流電壓，并送給整流電路，變壓器的變比由變壓器的副邊電壓確定。2）整流電路：利用4個單向?qū)щ娫?0Hz的正弦交流電變換成脈動的直流電。

3）濾波電路：由于經(jīng)過整流的直流脈沖電壓還含有較大的紋波，因此需要設(shè)計(jì)濾波電路將整流電路輸出電壓中的交流成分大部分加以濾除，從而得到比較平滑的直流電壓，用兩個470uF的電解電容。

4）穩(wěn)壓電路：穩(wěn)壓電路的功能是使輸出的直流電壓穩(wěn)定，不隨交流電網(wǎng)電壓、負(fù)載的變化而變化，用7815和7915芯片。

2、電流-電壓轉(zhuǎn)化電路

思路：220V（有效值）交流電源經(jīng)過110K歐姆的電阻后電流變?yōu)?mA（有效值），經(jīng)過2mA/2mA的精密電流型的電壓互感器后電流仍未2mA,根據(jù)運(yùn)放的虛短虛斷的原理可知，運(yùn)放輸出的電壓峰峰值為-1.5V到+1.5V。

計(jì)算過程為：1.8mA*580Ω*√2=1.47V(由于給的功率電阻是121K的，所以電流為1.8mA)電路圖為：

輸出波形圖為：

3、電壓抬升電路：

思路：利用反向加法器的原理將正負(fù)1.5V的電壓提升到0-3V,所用提升電壓為直流電源提供的-15.633V電壓，通過參數(shù)選擇可以實(shí)現(xiàn)此模塊。

電路圖為：

計(jì)算公式為：U02=-[U01*1KΩ/1KΩ+(-15)*1KΩ/10KΩ],U02為0-3V的正弦波。其中470歐姆的電阻是平衡電阻，其計(jì)算過程為1K//1K//10K，三個電阻并聯(lián)的阻值。

輸出波形為：

經(jīng)測試后在示波器上得到的波形與仿真波形相似，但稍有毛刺。

4、二階濾波電路

思路：利用所學(xué)的二階低通濾波電路可以設(shè)計(jì)出符合要求的濾波電路

電路圖為：

根據(jù)其要求對0-3V電壓進(jìn)行二階有源濾波，濾除高頻干擾信號，濾波后的信號平滑無畸變。

根據(jù)二階低通有源濾波的公式得：

f0=1/(2*3.14*R*C),我們選擇電阻值為1MΩ，電容值為201pF，故 f0=1/（2*3.14*1*10*201*10）=792.2Hz，近似為800Hz,符合要求。由“虛短”和“虛斷”的特點(diǎn)可得方程：

U+=U-=U03*R8/(R7+R8)=U03/(1+R8/R7)=U03/Aup，應(yīng)使U+=U-=U03 得Aup =1，則取R7=2MΩ，R8=1Ω，目的是使濾波的低通增益為1，不會改變之前0—3v電壓的波形。經(jīng)濾波后的U03的波形為0-3V正弦波。

輸出波形圖為： 6

2從示波器上測試的結(jié)果稍微有點(diǎn)相位差，兩個波形并不是完全的重合，但是誤差不大，分析原因?yàn)殡娮栌幸欢ǖ恼`差。

5、方波轉(zhuǎn)換電路

思路：利用遲滯比較器，不用過零比較器的原因是，過零比較器是輸入信號與零點(diǎn)相比較，但正弦波的零點(diǎn)會有抖動，所以方波會出現(xiàn)脈沖，用遲滯比較器可以將零點(diǎn)越過去。然后后面加一單向?qū)ǖ亩O管，只留下方波的上半部分。

電路圖為：

分析過程為：

R11之前接的是第一個運(yùn)放的輸出U01即峰值1.5V的正弦波，設(shè)計(jì)要求中，需要將輸出波形的毛刺去除，所以所用電路為遲滯比較器。為運(yùn)放的正輸入端電壓近似為0，有公式得：

U+=U04*R14/(R14+R11),則應(yīng)使R14遠(yuǎn)小于R11。經(jīng)多次的仿真調(diào)試，我們選擇R14=150Ω,R11=10KΩ.波形圖為：

所焊的電路在示波器上檢測的波形雖有一定的相位差，但總體上符合要求，分析產(chǎn)生相移的原因?yàn)椋玫氖沁t滯比較器，不可能嚴(yán)格過零點(diǎn)只能盡量去接近零點(diǎn)。

四、課程設(shè)計(jì)中出現(xiàn)的問題及解決方案

1、設(shè)計(jì)電路首先在電腦上用軟件仿真，以此來選取參數(shù)，不同的仿真軟件可能有不同的結(jié)果，運(yùn)放也會出現(xiàn)問題，不過通過不斷的更改參數(shù)，不斷的理論計(jì)算在仿真，最終出現(xiàn)了各部分波形圖。

2、這次所用的芯片是LM324，是四個運(yùn)放集合在一個芯片上，所以布局很重要，通過組內(nèi)討論，將繞線最少，電路最簡單為目的。

3、剛開始輸出的方波和正弦波有一定的相位差，分析其原因是電阻參數(shù)選取的不合適，運(yùn)放是用作電壓比較器用，所以輸入端電壓越接近零越好。通過改變參數(shù)，最終在老師那檢測的結(jié)果基本符合要求。

五、設(shè)計(jì)總結(jié)

1、通過近幾天的實(shí)習(xí)，我們學(xué)習(xí)了采樣電路設(shè)計(jì)的相關(guān)知識，遇到問題互相討論最終解決；

2、實(shí)踐出真知，無論課本上講的內(nèi)容如何，只有通過實(shí)踐才能獲得真正的真 理，所以在以后的學(xué)習(xí)生活中要理論聯(lián)系實(shí)際，多動手動腦；

3、團(tuán)隊(duì)的力量大于個人，我們?nèi)朔止っ鞔_并將遇到的各種問題討論后一一解決，所以只有團(tuán)隊(duì)合作，才能把事情做好；

4、這次實(shí)習(xí)進(jìn)一步的提高了我們的焊接與整體布局能力，對于電路的焊接在技術(shù)上更加熟練，在布局上更加美觀，讓學(xué)長檢查電路時，學(xué)長建議能走錫的話盡量少走線；

5、我們對于Multism軟件有了更深一層次的掌握與運(yùn)用，在今后的學(xué)習(xí)中會有很大的幫助。

下面是我們的電路實(shí)物圖和布局圖

第三篇：交流采樣常用計(jì)算公式

交流采樣常用計(jì)算公式

電壓有效值計(jì)算公式：

離散化有效電壓計(jì)算公式：

（以一個周期內(nèi)有限個采樣電壓數(shù)字量來代替一個周期內(nèi)連續(xù)變化的電壓函數(shù)值）

式中：ΔTm 為相鄰兩次采樣的時間間隔；um 為第 m-1 個時間間隔的電壓采樣瞬時值；N 為 1 個周期的采樣點(diǎn)數(shù)。

相等間隔采樣有效電壓計(jì)算公式：

相等間隔采樣有效電流計(jì)算公式：

計(jì)算一相有功功率的離散化公式為：

同理，三相有功功率為：

交流采樣基本原理

電工原理中連續(xù)周期交變電壓、電流有效值及平均功率的計(jì)算公式為：

式中：u（t）、i（t）———電壓、電流的瞬時值； T———交流電周期。

而微機(jī)所能處理的是離散化的數(shù)字信號，因此需要對以上公式進(jìn)行離散化處理，采用均方根算法時，其相對應(yīng)的離散化公式為：

式中：N———每周期均勻采樣點(diǎn)數(shù)； uk———第 k 點(diǎn)電壓采樣值；

ik———第 k 點(diǎn)電流的采樣值。

第四篇：三相交流調(diào)壓電路設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)報告資料

電力電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)

二級學(xué)院：課程名稱：設(shè)計(jì)題目：姓 名：學(xué) 號：設(shè)計(jì)班級：指導(dǎo)教師：設(shè)計(jì)時間：實(shí)訓(xùn)報告

自動化學(xué)院 電力電子技術(shù)

三相交流調(diào)壓電路設(shè)計(jì)

目錄 電力電子技術(shù)課程設(shè)計(jì) 電力電子仿真工具介紹.....................................................................................1.1 Matlab介紹.......................................................................................................................................1.2 SIMULINK仿真工具簡介..................................................................................................................2電力電子器件測試...........................................................................................................................2.1 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?...................................................................................................................................2.2 實(shí)驗(yàn)原理....................................................................................................................................2.3 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容....................................................................................................................................2.4 計(jì)算機(jī)仿真測試過程................................................................................................................2.5 總結(jié)與心得................................................................................................................................三相交流調(diào)壓電路...........................................................................................................................3.1實(shí)驗(yàn)?zāi)康?...........................................................................................................................................3.2實(shí)驗(yàn)原理............................................................................................................................................3.3實(shí)驗(yàn)內(nèi)容............................................................................................................................................3.4計(jì)算機(jī)仿真過程及輸出結(jié)果............................................................................................................4總結(jié)及實(shí)訓(xùn)體會.................................................................................................................................5附錄............................................................................................................................................................1電力電子仿真工具介紹

1.1 Matlab介紹 電力電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)

MATLAB是美國MathWorks公司出品的商業(yè)數(shù)學(xué)軟件，用于算法開發(fā)、數(shù)據(jù)可視化、數(shù)據(jù)分析以及數(shù)值計(jì)算的高級技術(shù)計(jì)算語言和交互式環(huán)境，MATLAB 是Matrix Laboratory 的縮寫意為矩陣工廠（矩陣實(shí)驗(yàn)室）。于1984 年推出的一套科學(xué)計(jì)算軟件，分為總包和若干工具箱.具有強(qiáng)大的矩陣計(jì)算和數(shù)據(jù)可視化能力.一方面可以實(shí)現(xiàn)數(shù)值分析、優(yōu)化、統(tǒng)計(jì)、偏微分方程數(shù)值解、自動控制、信號處理、系統(tǒng)仿真等若干個領(lǐng)域的數(shù)學(xué)計(jì)算，另一方面可以實(shí)現(xiàn)二維、三維圖形繪制、三維場景創(chuàng)建和渲染、科學(xué)計(jì)算可視化、圖像處理、虛擬現(xiàn)實(shí)和地圖制作等圖形圖象方面的處理.同時，MATLAB 是一種解釋式語言.簡單易學(xué)、代碼短小高效、計(jì)算功能強(qiáng)大、圖形繪制和處理容易、可擴(kuò)展性強(qiáng).是主要面對科學(xué)計(jì)算、可視化以及交互式程序設(shè)計(jì)的高科技計(jì)算環(huán)境。它將數(shù)值分析、矩陣計(jì)算、科學(xué)數(shù)據(jù)可視化以及非線性動態(tài)系統(tǒng)的建模和仿真等諸多強(qiáng)大功能集成在一個易于使用的視窗環(huán)境中，為科學(xué)研究、工程設(shè)計(jì)以及必須進(jìn)行有效數(shù)值計(jì)算的眾多科學(xué)領(lǐng)域提供了一種全面的解決方案，并在很大程度上擺脫了傳統(tǒng)非交互式程序設(shè)計(jì)語言（如C、Fortran）的編輯模式，代表了當(dāng)今國際科學(xué)計(jì)算軟件的先進(jìn)水平。

MATLAB和Mathematica、Maple并稱為三大數(shù)學(xué)軟件。它在數(shù)學(xué)類科技應(yīng)用軟件中在數(shù)值計(jì)算方面首屈一指。MATLAB可以進(jìn)行矩陣運(yùn)算、繪制函數(shù)和數(shù)據(jù)、實(shí)現(xiàn)算法、創(chuàng)建用戶界面、連接其他編程語言的程序等，主要應(yīng)用于工程計(jì)算、控制設(shè)計(jì)、信號處理與通訊、圖像處理、信號檢測、金融建模設(shè)計(jì)與分析等領(lǐng)域。

MATLAB的基本數(shù)據(jù)單位是矩陣，它的指令表達(dá)式與數(shù)學(xué)、工程中常用的形式十分相似，故用MATLAB來解算問題要比用C，F(xiàn)ORTRAN等語言完成相同的事情簡捷得多，并且MATLAB也吸收了像Maple等軟件的優(yōu)點(diǎn)，使MATLAB成為一個強(qiáng)大的數(shù)學(xué)軟件。在新的版本中也加入了對C，F(xiàn)ORTRAN，C++，JAVA的支持。

1.2 SIMULINK仿真工具簡介

Simulink是MATLAB最重要的組件之一，它提供一個動態(tài)系統(tǒng)建模、仿真和綜合分析的集成環(huán)境。在該環(huán)境中，無需大量書寫程序，而只需要通過簡單直觀電力電子技術(shù)課程設(shè)計(jì) 的鼠標(biāo)操作，就可構(gòu)造出復(fù)雜的系統(tǒng)。Simulink具有適應(yīng)面廣、結(jié)構(gòu)和流程清晰及仿真精細(xì)、貼近實(shí)際、效率高、靈活等優(yōu)點(diǎn)，并基于以上優(yōu)點(diǎn)Simulink已被廣泛應(yīng)用于控制理論和數(shù)字信號處理的復(fù)雜仿真和設(shè)計(jì)。同時有大量的第三方軟件和硬件可應(yīng)用于或被要求應(yīng)用于Simulink。simulinkMATLAB中的一種可視化仿真工具，是一種基于MATLAB的框圖設(shè)計(jì)環(huán)境，是實(shí)現(xiàn)動態(tài)系統(tǒng)建模、仿真和分析的一個軟件包，被廣泛應(yīng)用于線性系統(tǒng)、非線性系統(tǒng)、數(shù)字控制及數(shù)字信號處理的建模和仿真中。Simulink可以用連續(xù)采樣時間、離散采樣時間或兩種混合的采樣時間進(jìn)行建模，它也支持多速率系統(tǒng)，也就是系統(tǒng)中的不同部分具有不同的采樣速率。為了創(chuàng)建動態(tài)系統(tǒng)模型，Simulink提供了一個建立模型方塊圖的圖形用戶接口(GUI)，這個創(chuàng)建過程只需單擊和拖動鼠標(biāo)操作就能完成，它提供了一種更快捷、直接明了的方式，而且用戶可以立即看到系統(tǒng)的仿真結(jié)果。

Simulink是用于動態(tài)系統(tǒng)和嵌入式系統(tǒng)的多領(lǐng)域仿真和基于模型的設(shè)計(jì)工具。對各種時變系統(tǒng)，包括通訊、控制、信號處理、視頻處理和圖像處理系統(tǒng)，Simulink提供了交互式圖形化環(huán)境和可定制模塊庫來對其進(jìn)行設(shè)計(jì)、仿真、執(zhí)行和測試。.構(gòu)架在Simulink基礎(chǔ)之上的其他產(chǎn)品擴(kuò)展了Simulink多領(lǐng)域建模功能，也提供了用于設(shè)計(jì)、執(zhí)行、驗(yàn)證和確認(rèn)任務(wù)的相應(yīng)工具。Simulink與MATLAB緊密集成，可以直接訪問MATLAB大量的工具來進(jìn)行算法研發(fā)、仿真的分析和可視化、批處理腳本的創(chuàng)建、建模環(huán)境的定制以及信號參數(shù)和測試數(shù)據(jù)的定義。它具有豐富的可擴(kuò)充的預(yù)定義模塊庫交互式的圖形編輯器來組合和管理直觀的模塊圖能以設(shè)計(jì)功能的層次性來分割模型，實(shí)現(xiàn)對復(fù)雜設(shè)計(jì)的管理。通過Model Explorer 導(dǎo)航、創(chuàng)建、配置、搜索模型中的任意信號、參數(shù)、屬性，生成模型代碼。并提供API用于與其他仿真程序的連接或與手寫代碼集成。使用Embedded MATLAB? 模塊在Simulink和嵌入式系統(tǒng)執(zhí)行中調(diào)用MATLAB算法。使用定步長或變步長運(yùn)行仿真，根據(jù)仿真模式(Normal,Accelerator,Rapid Accelerator)來決定以解釋性的方式運(yùn)行或以編譯C代碼的形式來運(yùn)行模型形化的調(diào)試器和剖析器來檢查仿真結(jié)果，診斷設(shè)計(jì)的性能和異常行為可訪問MATLAB從而對結(jié)果進(jìn)行分析與可視化，定制建模環(huán)境，定義信號參數(shù)和測試數(shù)據(jù)模型分析和診斷工具來保證模型的一致性，確定模型中的錯誤。

2電力電子器件測試

2.1 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

（1）掌握各種電力電子器件的工作特性。（2）掌握各器件對觸發(fā)信號的要求。電力電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)

2.2 實(shí)驗(yàn)原理

實(shí)驗(yàn)電路如圖所示：

新器件特性實(shí)驗(yàn)原理圖

將電力電子器件和負(fù)載電阻Rp串聯(lián)后接至直流電源的兩端，有實(shí)驗(yàn)裝置上的給定為新器件提供觸發(fā)信號，使器件觸發(fā)導(dǎo)通。圖中電阻Rp用滑線變阻器，接成并聯(lián)形式，直流電壓和電流表可從電源控制屏上獲得，直流電源從電源控制屏的勵磁電源獲得。

2.3實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

（1）可關(guān)斷晶閘管（GTO）特性實(shí)驗(yàn)

（2）功率場效應(yīng)管（MOSFET）特性實(shí)驗(yàn)

（3）絕緣雙極性晶體管（IGBT）特性實(shí)驗(yàn)

2.4 計(jì)算機(jī)仿真實(shí)驗(yàn)

啟動MATLAB軟件進(jìn)入SIMULINK后新建文檔，繪制GTO MOSFET IGBT 電路特性測試系統(tǒng)模型如下圖所示，電力電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)

雙擊各模塊并設(shè)置相應(yīng)參數(shù)，設(shè)置好各模塊參數(shù)后，單擊工具欄的?按鈕，得到如下圖 電力電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)

GTO 電力電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)

IGBT 電力電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)

SCR

由以上仿真圖可得各器件輸出數(shù)據(jù)如下各表：

GTO輸出特性數(shù)據(jù)記錄

IGBT輸出特性數(shù)據(jù)記錄

MOSFET輸出特性數(shù)據(jù)記錄 電力電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)

2.5 總結(jié)與心得

由上述仿真過程得到的輸出特性數(shù)據(jù)可得出各器件的輸出特性圖。

GTO的輸出特性

IGBT輸出特性 電力電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)

SCR輸出特性

這門實(shí)驗(yàn)課程的線路連接及線路實(shí)驗(yàn)原理 并不復(fù)雜，最困難的是是完成試驗(yàn)線路連接以后所進(jìn)行的調(diào)試與操作，難以得出相關(guān)的正確的波形以及爭取的結(jié)果和參數(shù)。這是由于對實(shí)驗(yàn)的過程及原理理解的不深刻，對相關(guān)的知識掌握的不夠透徹，不能熟練應(yīng)用到實(shí)際操作以及應(yīng)用當(dāng)中。并且動手能力不夠強(qiáng)，對實(shí)驗(yàn)過程不熟悉，實(shí)驗(yàn)操作生疏，缺乏相關(guān)的實(shí)際操作經(jīng)驗(yàn)以及實(shí)際操作技巧，遇到實(shí)際操作中的問題難以獨(dú)立解決，如何下手。對操作過程中的錯誤以及故障難以發(fā)現(xiàn)排除。通過本次的實(shí)驗(yàn)課程，我還發(fā)現(xiàn)自己以前學(xué)習(xí)中所出現(xiàn)的一些薄弱環(huán)節(jié)，并為今后的學(xué)習(xí)指明了方向，同時也會為將來的工作打下一個良好的基礎(chǔ)。這次的實(shí)驗(yàn)課程為我們提供了一個很好的鍛煉機(jī)會，使我們及早了解一些相關(guān)知識以便以后運(yùn)用到實(shí)際中去。通過這次的實(shí)驗(yàn)課程，我知道只有通過刻苦的學(xué)習(xí)，加強(qiáng)對知識的熟練掌握程度，在現(xiàn)實(shí)的中才會得心應(yīng)手，應(yīng)對自如?？傮w來說，經(jīng)過這次實(shí)驗(yàn)課程，我還從中學(xué)到了很多課本上所沒有提及的知識。我會把這此實(shí)驗(yàn)課程作為我人生的起點(diǎn)，在以后的工作學(xué)習(xí)中不斷要求自己，完善自己，讓自己做的更好。電力電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)

3三相交流調(diào)壓電路

3.1實(shí)驗(yàn)?zāi)康?（1）了解三相交流調(diào)壓觸發(fā)電路的工作原理。（2）加深理解三相交流調(diào)壓電路的工作原理。（3）了解三相交流調(diào)壓電路帶不同負(fù)載時的工作特性。

（4）掌握三相交流調(diào)壓電路MATLAB的仿真方法，會設(shè)置各模塊的參數(shù)。

3.2實(shí)驗(yàn)原理：

本實(shí)驗(yàn)的三相交流調(diào)壓器為三相三線制，由于沒有中線，每相電流必須從另一相構(gòu)成回路，因此電流流通路徑中有兩個晶閘管，所以交流調(diào)壓應(yīng)采用寬脈沖或雙窄脈沖進(jìn)行觸發(fā)。三相的觸發(fā)脈沖應(yīng)依次相差120°，同一相的兩個反并聯(lián)的晶閘管觸發(fā)脈沖應(yīng)相差180°。通過調(diào)節(jié)α導(dǎo)通角的大小從而控制晶閘管的導(dǎo)通角大小，以控制輸出電壓有效值來調(diào)節(jié)輸出電壓。實(shí)驗(yàn)裝置中使用后沿固定，前沿可變的寬脈沖鏈實(shí)驗(yàn)電路如下圖3.2所示：

圖3.2

整流電壓平均值分兩種情況如下：（1）α≤30°時，負(fù)載電流連續(xù)，有

當(dāng)α=0時，U。最大，U。=1.17U2（2）α＞30°時，負(fù)載電流斷續(xù)，晶閘管導(dǎo)通角減小，此時有 電力電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)

負(fù)載電流平均值為

晶閘管承受的最大反向電壓為：

由于晶閘管陰極與零線間的電壓即為整流輸出電壓U。，其最小值為零，而晶閘管陽極與零線間的最高電壓等于變壓器二次相電壓的峰值，因此晶閘管陽極與陰極間的最大正向電壓等于變壓器二次相電壓的峰值。

3.3實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

（1）三相交流調(diào)壓器觸發(fā)電路的調(diào)試。

（2）三相交流調(diào)壓器電路帶電阻性負(fù)載。

（3）三相交流調(diào)壓電路帶電阻電感性負(fù)載

3.4計(jì)算機(jī)仿真過程及輸出結(jié)果

1.帶電阻性負(fù)載的仿真

啟動MATLAB軟件進(jìn)入SIMULINK后新建文檔，繪制三相交流調(diào)壓系統(tǒng)模型如圖：

（1）交流電壓源的參數(shù)設(shè)置 電力電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)

設(shè)置交流峰值電壓為100V 頻率為50Hz。

（2）晶閘管的參數(shù)設(shè)置

Rn=0.001Ω，Lon=OH，Vf=0.8，Rs=500Ω，Cs=250e-9（250*10^-9）F。

（3）負(fù)載的參數(shù)設(shè)置

R=450Ω，L=OH，C=inf。

（4）脈沖發(fā)生器模塊的參數(shù)設(shè)置

頻率設(shè)置為50Hz，脈沖寬度為2% 設(shè)置好各模塊參數(shù)后，單擊工具欄的?按鈕，得到如下圖

控制角0°

控制角30° 電力電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)

2.帶電阻電感性負(fù)載的仿真

啟動MATLAB軟件進(jìn)入SIMULINK后新建文檔，繪制三相交流調(diào)壓系統(tǒng)模型如圖：

雙擊各模塊，再出現(xiàn)的對話框內(nèi)設(shè)置相應(yīng)參數(shù)，各模塊參數(shù)設(shè)置同上，但負(fù)載模塊的參數(shù)設(shè)置為：R=450Ω，L=0.1H，C=inf設(shè)置好各模塊參數(shù)后，單擊工具欄的?按鈕，得到如下圖電力電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)

控制角為0°

控制角為30° 電力電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)

4總結(jié)及實(shí)訓(xùn)體會

隨著大功率半導(dǎo)體開關(guān)器件的發(fā)明和變流電路的進(jìn)步和發(fā)展，產(chǎn)生了利用這類器件和電路實(shí)現(xiàn)電能變換與控制的技術(shù)——電力電子技術(shù)。電力電子技術(shù)橫跨電力、電子和控制三個領(lǐng)域，是現(xiàn)代電子技術(shù)的基礎(chǔ)之一，是弱電子對強(qiáng)電力實(shí)現(xiàn)控制的橋梁和紐帶，已被廣泛應(yīng)用于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、國防、交通、能源和人民生活的各個領(lǐng)域，有著極其廣闊的應(yīng)用前景，成為電氣工程中的基礎(chǔ)電子技術(shù)。

這次課程設(shè)計(jì)，我學(xué)到很多有關(guān)我們專業(yè)知識方面的知識，豐富了自己的知識點(diǎn)，使自己得到提升。首先對電力電子器件的工作原理有了更深的體會，對晶閘管的導(dǎo)通特性和三相交流調(diào)壓電路中各晶閘管的導(dǎo)通順序有了很好的了解。同時對SIMULINK仿真有了新的認(rèn)識。SIMULINK提供一個動態(tài)系統(tǒng)建模、仿真和綜合分析的集成環(huán)境。在該環(huán)境中，無需大量編寫程序，而只需要通過簡單直觀的鼠標(biāo)操作，就可構(gòu)造出復(fù)雜的系統(tǒng)。適應(yīng)面廣、結(jié)構(gòu)和流程清晰、仿真精細(xì)、貼近實(shí)際、效率高、靈活等優(yōu)點(diǎn)。SIMULINK提供了一些按功能分類的基本的系統(tǒng)模塊，用戶只需要知道這些模塊的輸入輸出及模塊的功能，而不必考察模塊內(nèi)部是如何實(shí)現(xiàn)的，通過對這些基本模塊的調(diào)用，再將它們連接起來就可以構(gòu)成所需要的系統(tǒng)模型，進(jìn)而進(jìn)行仿真與分析。

在電路進(jìn)行仿真的過程中，經(jīng)常遇到這樣那樣的問題。如：線路連接錯誤、參數(shù)設(shè)置等。這次課設(shè)增強(qiáng)了自己的設(shè)計(jì)和理論聯(lián)系實(shí)際的能力，加深對MATLAB軟件功能的理解，學(xué)會了如何用MATLAB設(shè)計(jì)三相交流調(diào)壓器，學(xué)會分析理論與實(shí)際之間的誤差，為以后理論在實(shí)踐中的應(yīng)用打下一個很好的基礎(chǔ)。

其次懂得了各個課程知識不是孤立的，而是相互之間聯(lián)系的，我們要學(xué)會綜合理解知識點(diǎn)以及運(yùn)用各知識。這次課程設(shè)計(jì)涉及到了電力電子技術(shù)、電路、數(shù)學(xué)，控制等眾多知識面，因而我們需要把把各個學(xué)科之間的知識融合起來，形成一個整體，提升了自己的綜合知識素養(yǎng)。

5附錄

參考文獻(xiàn)：《電力電子技術(shù)計(jì)算機(jī)仿真實(shí)驗(yàn)》 主編 李傳琦

《電力電子技術(shù)》第5版 主編 王兆安 劉進(jìn)軍

第五篇：電路設(shè)計(jì)自薦書

我是四川職業(yè)技術(shù)學(xué)院、即將畢業(yè)于2009年6月的學(xué)生。所學(xué)的專業(yè)是；應(yīng)用電子技術(shù)。我仰慕貴單位重知識，重視 人才 之名，希望能成為貴單位的一員，為單位的事業(yè)發(fā)展盡我全力。

本人在校學(xué)習(xí)刻苦，成績優(yōu)秀，通過在校學(xué)習(xí)，掌握了良好的專業(yè)知識，和理論基礎(chǔ)，系統(tǒng)的學(xué)習(xí)了各項(xiàng)知識技能。

我有一定的工作經(jīng)驗(yàn)，在校外，我經(jīng)常參加學(xué)校的三下鄉(xiāng)活動，上門免費(fèi)維修家電，在校內(nèi)，組織電子協(xié)會成員進(jìn)行電子設(shè)計(jì)比賽，活動也是搞得有聲有色。

我的性格開朗、熱情誠實(shí)、能夠吃苦耐勞、有責(zé)任感、有團(tuán)結(jié)精神，人際關(guān)系好。

我的酷好是；電路設(shè)計(jì)，我能獨(dú)立完成從：電路原理圖設(shè)計(jì) pCB布線電路設(shè)計(jì) 制作電路版的全過程 安裝電路版 調(diào)試電路等全過程。我在校期間，我還設(shè)計(jì)了一些電子成品如：150W三分頻功放、無線話筒、人體紅外感應(yīng)燈等。效果很好。

我初涉世事，某些方面還不成熟，但我正視自己的不足，我將在今后實(shí)踐中虛心學(xué)習(xí)，不斷專研，積累工作經(jīng)驗(yàn)，提高工作能力，完善充實(shí)自己，我期望能有一片揚(yáng)我所長的天地，我將奉獻(xiàn)我的智慧和汗水。