带有电网谐波分析功能的智能多电源监控系统

内部电路。P80C552单片机内部带有8路10位A/D转换器，隔离后的模拟信号滤去了不必要的高次谐波（防止混叠效应影响对谐波的测量），经过调理电路后转换为0～4V之间的电压信号，送入A/D转换器。
　　
　　数据采样电路同时对系统本机电源总线上的交流电压进行采样，其结果作为本机电源管理依据。
　　
　　2.2人机接口设备
　　
　　该部分包括键盘、点阵液晶显示器和微型打印机等。
　　
　　2.2.1键盘和液晶显示器
　　
　　键盘有五个按键，分别表示上、下、左、右和确认，采用查询方式扫描，与MGLS12864液晶显示器配合实现分层式菜单，用户可方便地对系统的各项参数（如过电压久电压、操作延时等）和系统动作的逻辑（如各电源母线开关是否自投自复、切换的优先级等）进行设定。
　　
　　
　　
　　
　　2.2.2事件记录输出设备
　　
　　事件记录的输出采用并行微型打印机实现。系统中还预留了一个RS232串行口（用HIN232实现），用来实现数据对外的输出。HIN232同时为液晶显示提供负电源。
　　
　　2.3总线通信部分
　　
　　RS485通信部分采用MAX485总线收发器。为避免由通信总线引入强电干扰从而损害内部电路，在单片机串行口与MAX485之间作了光电隔离。
　　
　　2.4动作机构控制电路
　　
　　动作机构的控制是通过P80C552的I/O口、相关的逻辑和驱动电路控制继电器动作来实现的。由于固态继电器具有无火花、易驱动、体积小等突出优点，带动母线天关的电机及本机交流电源总线的控制继电器均采用了固态继电器。
　　
　　2.5本机电源
　　
　　交流电压正常时，各个分控单元的交流供电由为用户正常供电被测交流电源通过本机电源总线提供，经AC/DC转换电路转换为系统所需的12V和5V直流电压。在不进行切换操作时，被测交流电源为后备电池充电。
　　
　　后备电源采用免维护铅酸蓄电池，平时处于浮充状态，可用来启动系统。当交流电压合格时，由AC/DC供电，维持系统的正常运转；在交流电压异常以及切换过程中，后备电池临时为系统供电，直至新的合格交流电源接入。
　　
　　光电隔离器以外的放大器和RS485通信芯片的电源采用了DC-DC隔离电源与光电隔离器配合使用，可实现被测信号、通信总线与系统内部电路之间的良好隔离。
　　
　　3软件流程
　　
　　考虑到系统时效性和灵活性的需要，整个程序采用汇编语言完成。其中，#N控制单元子程序除对常用电源电压质量进行监测、记录和判断外，还作为整个系统的主程序（流程图见图3），完成监控系统的动作逻辑和通信线路检测、参数设置、记录打印输出以及故障处理等。其它控制单元子程序在此基础上取消了通讯线路检测以及组织动作逻辑的功能。#J控制单元程序还省去了信号检测部分程序。
　　
　　4谐波分析
　　
　　谐波分析的基本方法是对同步采样结果进行离散傅立叶变换分析。为了减小泄露效应引入的误差。本系统对同步采样结果进行了插值预处理。根据单片机主频及实际需要，该系统所处理的最高谐波次数为13次。
　　
　　根据采样定理，设fs为采样频率,fh为待采样信号的最高频率，当满足fs>2fh时，就可以根据采样值准确复现波形，也就可以计算出信号的各次谐波分量。计算公式如下：
　　

《带有电网谐波分析功能的智能多电源监控系统(第2页)》