[发明专利]宽频高精度数字功率计及快速寻优取样方法

说明书

本发明涉及一种宽频高精度数字功率计及快速寻优取样方法，包括电源模块及与电源模块电连接的采样存储控制模块、运算存储控制模块、主控制模块、显示模块、接口模块，所述采样存储控制模块与运算存储控制模块电连接，所述运算存储控制模块与主控制模块电连接，所述主控制模块分别与显示模块、接口模块电连接。该宽频高精度数字功率计及快速寻优取样方法解决了背景技术中存在的不足，通过此方法实现对每个周期内的采样位置进行精确控制，提高每个特征采样点的质量，从而减少采样周期、提高采样速度及精度，同时减少昂贵芯片的使用，降低产品的成本，可以满足更多对低成本产品需求的客户。

技术领域：

本发明涉及仪器仪表和电子测量领域，尤其涉及一种宽频高精度数字功率计及该宽频高精度数字功率计的快速寻优取样方法。

背景技术：

随着现代电力电子行业的飞速发展，电源类、负载类产品越来越多，大部分电力电子系统都离不开电源、负载，由于电源的转换效率、负载功耗等相关问题直接影响相关产品的性能，这就需要用专用的测量仪器检测这些系统的能耗使用情况，因此对于家电制造厂商使用数字功率计对电源产品、家电产品的检测的需求加大；对数字功率计检测产品速度要求也进一步提高。

随着新能源产品、开关电源产品的不断普及应用，因此对此类具有高频成分信号的设备的功率分析及对于一些特殊波形驱动装置的高频谐波分析功能需求也在不断；传统的、常规的功率计由于测量带宽的限制，一般都在工频或者几百赫兹的带宽范围，无法满足此类高频信号的功率分析需求，因此宽频高精度的功率分析仪就应运而生，要想对被测信号实现高精度分析，就必须获取被测信号单周期内更多的特征值，目前宽频高精度的功率分析仪的测量采样技术大体可以分为两种：其一是采用一种高速的ADC(高达几兆)进行被测信号的高速采样，单周期内可以获取更多的被测信号特征值，实现对被测信号的高精度分析；其二是采用普通的ADC(正常百K左右)，采用一种动态随机采样的方案实现对被测信号的采样分析(动态随机采样即为动态调整ADC采样的频率，每个被测信号周期内，采样频率不同，则相对被测信号的采样点的位置不同，通过多个周期采样实现被测信号单周期内较多特征值的获取)。

上述两种宽频高精度功率计采样方案各有优缺点，第一种方案可以实现快速采样、高精度分析，但是由于器件成本较高，因此属于高端功率计，仪器成本较高，无法满足对低成本客户的需求；第二种方案，动态随机采样，由于无法准确控制每个周期内采样位置，因此，需要对周期信号的多次采样，才能实现单周期内较多特征值获取，测试所需时间较长。

发明内容：

为了解决上述问题，本发明提供一种具有快速寻优取样方法的宽频高精度数字功率计，主要基于FPGA、DSP，采用一种新的采样测量方法进行测量：FPGA 以主时钟为基准，采用等精度原理实现对输入信号的高精度频率计数；此频率计数值上传至DSP运算控制模块，由于FPGA主时钟的分辨率影响，DSP采用寻找最优值方法对频率计数值进行寻优，寻找最优单周期采样点数，使采样点在输入信号单周期内能够实现均匀分布；根据单周期采样点数及总采样点数计算 FPGA的测量控制值下传FPGA；FPGA根据DSP下传的单周期采样点数、周期间的采样间隔及采样周期数完成所有特征值点的采样获取；通过此方法实现对每个周期内的采样位置进行精确控制，提高每个特征采样点的质量，从而减少采样周期、提高采样速度及精度。

本发明提供一种宽频高精度数字功率计，包括电源模块及与电源模块电连接的采样存储控制模块、运算存储控制模块、主控制模块、显示模块、接口模块，所述采样存储控制模块与运算存储控制模块电连接，所述运算存储控制模块与主控制模块电连接，所述主控制模块分别与显示模块、接口模块电连接。

在本发明一较佳实施例中，所述采样存储控制模块包括控制单元、采样单元、频率时钟计数单元、存储单元及发送单元；

控制单元根据运算存储控制模块发送的单周期最优采样点数、采样点间间隔时钟数、采样周期数、周期间采样延时间隔时钟数参数配置值实现对输入信号的ADC采样控制；

采样单元根据控制单元实现对输入信号的连续采样；