智能電表算法分析1

1、智能電表算法分析1. - ADC結(jié)構(gòu)1.1 模擬調(diào)制模塊功能說明 模擬輸入正弦波，經(jīng)過220/630的增益調(diào)整，輸給減法器模塊的被減數(shù)，減法器的輸出積分延時模塊。一路經(jīng)過1/3的增益調(diào)整作為加法器的一路輸入，另一路經(jīng)過1/4的增益調(diào)整后積分延時，然后經(jīng)過2/3的增益調(diào)整作為加法器的另外一路輸入。加法器的輸出經(jīng)過sign模塊，如果大于0輸出為1，如果小于0輸出為-1，如果等于0輸出為0。Sign模塊的輸出疏密波經(jīng)過44/630增益調(diào)整反饋給減法器的減數(shù)輸入。Sign模塊的輸出疏密波輸出給CIC模塊。1.2 數(shù)字解調(diào)模塊（CIC模塊）功能說明 模擬模塊輸出的疏密波（1、-1）經(jīng)過三次積分延時處理，

2、然后經(jīng)過1/64抽樣處理， 經(jīng)過三次微分延時處理，然后去掉多余的符號位，低位補5位的0，最后輸出24位的帶符號位的ADC數(shù)字信號。matlab仿真分析中發(fā)現(xiàn)CIC輸出的19位信號中最低位常為0。2. -的matlab仿真程序2.1 模擬調(diào)制模塊matlab仿真程序x1 = 0.16 * sin( 2 * pi * f * n * t + 0.5); for i = 1:1:numb if(i=1) x2(i) = x1(i)*220/630 + 0; else x2(i) = x1(i)*220/630 -sign( x2d(i-1)/3 + x3d(i-1)*2/3 )*44/630; en

3、d if(i=1) x2d(i) = 0; else x2d(i) = x2d(i-1) + x2(i); end if(i=1) x3d(i) = 0; else x3d(i) = x3d(i-1) + x2d(i-1)/4; end if(i=1) x4(i) = 0; else x4(i) = x2d(i-1)/3 + x3d(i-1)*2/3; end if(i=1) x5(i) = 0; else x5(i) = sign( x2d(i-1)/3 + x3d(i-1)*2/3 );endend2.2 數(shù)字解調(diào)模塊（CIC）matlab仿真程序for i=1:1:numb if ( i

4、=1) add_1(i) = 0; else add_1(i) = add_1(i-1) + in(i); endend for i=1:1:numb if ( i=1) add_2(i) = 0; else add_2(i) = add_2(i-1) + add_1(i-1); endend for i=1:1:numb if ( i=1) add_3(i) = 0; else add_3(i) = add_3(i-1) + add_2(i-1); end end for i=1:1:numb if ( i=1) add_3_reg(i) = 0; else if (wcnt_00(i)=1

5、) add_3_reg(i) = add_3(i-1); else add_3_reg(i) = add_3_reg(i-1); end end end for i=1:1:numb if (i=1) sub_00(i) = 0; else if (wcnt_00(i)=1) sub_00(i) = add_3(i-1) - add_3_reg(i-1); else sub_00(i) = sub_00(i-1); end end if (i=1) sub_00_reg(i) = 0; else if (wcnt_00(i)=1) sub_00_reg(i) = sub_00(i-1); el

6、se sub_00_reg(i) = sub_00_reg(i-1); end end if (i=1) sub_01(i) = 0; else if (wcnt_01(i)=1) sub_01(i) = sub_00(i) - sub_00_reg(i); else sub_01(i) = sub_01(i-1); end end if (i=1) sub_01_reg(i) = 0; else if (wcnt_00(i)=1) sub_01_reg(i) = sub_01(i-1); else sub_01_reg(i) = sub_01_reg(i-1); end end if (i=

7、1) sub_02(i) = 0; else if (wcnt_02(i)=1) sub_02(i) = sub_01(i) - sub_01_reg(i); else sub_02(i) = sub_02(i-1); end end if (i=1) out_tmp(i) = 0; else out_tmp(i) = sub_02(i-1)*32; end if (i=1) out(i) = 0; else if (wcnt_63(i)=1) out(i) = out_tmp(i); else out(i) = out(i-1); endend end3. -的模擬調(diào)制matlab仿真結(jié)果下

8、圖中matlab仿真輸出的波形分別是：正弦波形輸入（紅色）、第一階積分延時后的中間波形（黃色）、第二階積分延時后的中間波形（藍色）和Sign輸出的疏密波形（綠色）。數(shù)字解調(diào)模塊(CIC模塊)的疏密波輸入波形經(jīng)過三次積分延時、1/64抽取和三次微分延時處理后輸出的波形如下圖所示：4. -傳輸函數(shù)和分析-調(diào)整模塊的CIFF結(jié)構(gòu)的系數(shù)：a1=1/3 a2=2/3b1=22/630 b2=0 b3=0c1=44/630 c2=1/4g1=0matlat仿真程序a = 1/3 2/3;g=0;b=22/630 0 0;c=44/630 1/4;ABCD = stuffABCD(a,g,b,c,'

9、CIFF');ntf,stf = calculateTF(ABCD,1)H = calculateTF(ABCD)matlab運算結(jié)果：stf： 0.01164 (z-0.5)-(z2 - 1.977z + 0.9884)ntf： (z-1)2-(z-0.954) (z-0.8735)f = linspace(0,0.5,5000);z = exp(2*pi*j*f);ev_STF = dbv(evalTF(stf,z);plot(f,ev_STF);ev_NTF = dbv(evalTF(ntf,z);plot(f,ev_NTF);信號的幅頻特性:放大低頻部分：噪聲的幅頻特性:放大低

10、頻部分：5. CIC濾波器分析5.1 設(shè)置CIC濾波器的參數(shù)r=64;m=1;n=3;inwl=1;outwl=24;hm=mfilt.cicdecim(r,m,n,inwl,outwl);hfvt=fvtool(hm);hfvt.showreference='off'5.2 仿真波形放大低頻部分：6. FIR補償濾波器分析6.1 FIR濾波器系數(shù)系數(shù)Fir=0.032255, -0.2214317, 0.68918180, 0.68918180, -0.2214317, 0.032255;cb1=32h00420ef0，cb1/227=0.032255；cb2=32hfe3a

11、8210，cb2/227=-0.2214317；cb3=32h058371c0，cb3/227=0.68918180；6.2 FIR濾波器時域分析h = 0.032255, -0.2214317, 0.68918180, 0.68918180, -0.2214317, 0.032255; for n=1:1:numc if (n<=5) y(n) = 0; else y(n) = h(1)*x(n*64)+ h(2)*x(n-1)*64) + h(3)*x(n-2)*64) + h(4)*x(n-3)*64) + h(5)*x(n-4)*64) + h(6)*x(n-5)*64) ; e

12、nd end通過FIR時域波形分析，濾波器的濾波效果不是太好。6.3 FIR濾波器頻域分析b=0.032255, -0.2214317, 0.68918180, 0.68918180, -0.2214317, 0.032255;a=1;fvtool(b,a);6.4 FIR濾波器仿真波形7. 高通濾波器7.1 IIR高通濾波器時域分析b1 = 273.5234;a1 = 1.0000 -1.9986 0.9986; for n=1:1:numb if (n<=3) y2(n) = 0; else y2(n) = (b1*y(n) -a1(2)*y(n-1) - a1(3)*y(n-2)

13、)/a1(1); endend7.2 IIR高通濾波器頻域分析b= 273.5234;a= 1.0000 -1.9986 0.9986;fvtool(b,a);7.3 FIR高通濾波器時域分析h2 = 0.0037 -0.0073 0.0037;for n=1:1:numb if (n<=3) y3(n) = 0; else y3(n) = h2(1)*x(n)+ h2(2)*x(n-1) + h2(3)*x(n-1); endend7.4 FIR高通濾波器頻域分析b=0.0037 -0.0073 0.0037;a=1;fvtool(b,a);7.5 IIR、FIR兩個濾波器聯(lián)合分析b=1.0120 -1.9967 1.0120;a= 1.0000 -1.9986 0.9986;fvtool(b,a);8. 有效值計算中的低通濾波器8.1 頻域分析b= 0.0004479