[发明专利]一种低成本快速高精度交流电压信号采样系统

权利要求书

1.一种低成本快速高精度交流电压信号采样系统，其特征是它包括AD采样单元、DMA控制器、数字滤波器和MCU处理器，所述的DMA控制器上设有两个DMA通道和对应的两块DMA缓存区，AD采样单元的信号输入端与低压配电网内待测配电线路的的火线L、零线N相连，AD采样单元的两信号输出端分别通过两个DMA通道发送至DMA控制器的相应缓存区，DMA控制器的信号输出端与数字滤波器的信号输入端相连，数字滤波器的信号输出端与MCU处理器的信号输入端相连，MCU处理器输出完整周波的采样信号。

2.根据权利要求1所述的低成本快速高精度交流电压信号采样系统，其特征是DMA控制器上设有两块DMA缓存区，各DMA缓冲区分别分配一个DMA通道，每个DMA缓冲区能够缓存128个采样点，通过DMA方式将AD采样单元采样的数据传送至DMA控制器，双DMA通道中，当一个DMA通道缓存满，切换到另一个DMA通道。

3.根据权利要求1所述的低成本快速高精度交流电压信号采样系统，其特征是低压配电网内待测配电线路的火线L、零线N与AD采样单元之间串接过流过压保护电路、PT隔离电路和Π型滤波器。

4.根据权利要求1所述的低成本快速高精度交流电压信号采样系统，其特征是数字滤波器采用限幅滤波和一阶RC滤波相结合的方法，它包括以下步骤：限幅滤波的步骤：设定连续两次采样值允许的最大偏差值A，如果本次采样值与上次采样值之差小于或等于A，则本次采样值有效；如果大于A，则本次采样值无效，用上次采样值代替本次采样值；

一阶RC滤波的步骤：将本次采样数字滤波输出与上次采样数字滤波输出采用下述公式进行加权，得到有效滤波值；

Y(n) = a×X(n)+(1-a)Y(n-1) 

其中：Y(n)为本次采样数字滤波输出值，a为滤波系数，取值0～1；X(n)为本次采样值限幅滤波后的输出值；Y(n-1)为上次采样数字滤波输出值。

5.根据权利要求4所述的低成本快速高精度交流电压信号采样系统，其特征是滤波系数a取值0.8。

6.根据权利要求1-5之一所述的低成本快速高精度交流电压信号采样系统，其特征是MCU处理器对滤波后的采样数据进行过零点检测，该方法采用如下步骤：

（1）、在滤波后的采样数据中查找第一个过零点，并记录采样数据的变化趋势，包括上升趋势或下降趋势；

（2）、对于第一个过零点，以固定周波偏移量d，在偏移量d内顺序查找下一个反趋势过零点，然后再偏移d，在偏移量d内顺序查找下一个相同趋势过零点，如果找到连续三个过零点，则为一个完整的周波，记录前述周波；如果没有找到连续三个过零点，则没有一个完整周波，删除头部偏移量d个采样点，重新查找；

找到一个完整的周波后，删除该周波的所有采样点，继续查找下个周波，如果剩余数据不是一个完整周波，数据保留，等待新的A/D采样点填充，然后再查找。

7.根据权利要求6所述的低成本快速高精度交流电压信号采样系统，其特征是查找过零点的方法是：电压信号为某一固定频率正弦波，基于0点两侧，采样数据的变化趋势相反，其一侧幅值全大于0点幅值，另一侧幅值则全低于0点幅值的原则，查找波形的过零点。

8.根据权利要求6所述的低成本快速高精度交流电压信号采样系统，其特征是固定周波偏移量d适应工频频率的偏差，小于1/2周波。

9.根据权利要求6所述的低成本快速高精度交流电压信号采样系统，其特征是固定周波偏移量d为1/3周波。

10.根据权利要求1所述的低成本快速高精度交流电压信号采样系统，其特征是DMA控制器是集成在MCU处理器内部的装置或者MCU处理器外部的独立器件。