[发明专利]一种基于谐波提取进行频谱泄漏抑制的智能电表系统

摘要

本发明公开了一种基于谐波提取进行频谱泄漏抑制的智能电表系统，包括依次连接的前端感应电路、前端预处理电路、模数转换器、数字信号处理模块、电能采集电路、接口电路、嵌入式处理器模块、调制解调电路、无线收发模块、低频滤波衰减电路和窄带天线；基于谐波提取进行频谱泄漏抑制的智能电表系统还包括依次连接的比例耦合感应电路、功分器、高次谐波滤波器、高次谐波频段匹配阻抗网络、射频开关、高次谐波积分器、高次谐波检波器、高次谐波比较器。此技术方案，能够抑制采样噪声和频谱泄漏的分布和幅度，以及频域混叠的影响，进而获得基波信号分量和谐波信号分量的有效值、有功功率等测量数据。

主权项

1.一种基于谐波提取进行频谱泄漏抑制的智能电表系统，其特征在于：包括依次连接的前端感应电路、前端预处理电路、模数转换器、数字信号处理模块、电能采集电路、接口电路、嵌入式处理器模块、调制解调电路、无线收发模块、低频滤波衰减电路和窄带天线；基于谐波提取进行频谱泄漏抑制的智能电表系统还包括依次连接的比例耦合感应电路、功分器、高次谐波滤波器、高次谐波频段匹配阻抗网络、射频开关、高次谐波积分器、高次谐波检波器、高次谐波比较器；所述功分器处依次连接有低次谐波滤波器、低次谐波频段匹配阻抗网络、低频开关、低次谐波积分器、低次谐波检波器和低次谐波比较器；前端感应电路处依次连接有鉴相模块和采样运算配置参数锁存器；采样运算配置参数锁存器处分别连接有数字信号处理模块、嵌入式处理器模块和高次谐波比较器和低次谐波比较器；嵌入式处理器模块处依次连接有编码显示驱动电路、图像采集模块、图像识别模块、图像信号传输模块、高频滤波衰减电路和宽带天线；嵌入式处理器模块分别连接有图像信号传输模块、无线收发模块、电能采集电路、数字信号处理模块、射频开关、低频开关和计时器；前端感应电路：用于感应电压和电流、并转化成前端电参量信息输入前端预处理电路；前端预处理电路：用于接收滤波处理后的前端电参量信息、并进行衰减和滤；模数转换器：用于将前端预处理电路输出的模拟信号转换成数字信号；数字信号处理模块：用于接收模数转换器的数字信号，在调取采样运算配置参数锁存器的配置参数后，对采样数字信号进行序列的加窗处理和快速傅里叶变换等运算处理，从而获得基波信号分量和谐波信号分量的有效值、有功功率等测量数据，并把测量数据输入电能采集电路；电能采集电路：用于数字信号处理模块输出的信号，基于不同频率的采样时钟，通过计算和查找表方式，转换成电参量信号；接口电路：用于接收电参量信号，并进行电平和频率的编码转换，形成嵌入式处理器模块可接收的标准接收电平模式的电能参量信号；嵌入式处理器模块：用于对接口电路输入的信号、调制解调电路输入的信号、无线收发模块输入的信号、图像信号传输模块输入的信号、数字信号处理模块输入的信号、计时器输入的信号进行处理；并向电能采集电路输入控制信号、向数字信号处理模块输入控制信号、向采样运算配置参数锁存器输入控制信号、向射频开关输入控制信号、向低频开关输入控制信号、向计时器输入控制信号、向调制解调电路输入控制信号、向无线收发模块输入控制信号、向图像信号传输模块输入控制信号、向编码驱动显示电路输入控制信号；调制解调电路：用于将嵌入式处理器模块输入的信号进行载波调制，送入无线收发模块；用于将无线收发模块输入的信号进行载波解调，转化成数字信号输入嵌入式处理器模块；无线收发模块：用于将调制后的信号进行载波放大后、再输出发射；用于将接收的信号进行放大后、再输入调制解调电路进行解调；无线收发模块受嵌入式处理器模块的控制，并在完成无线发射处理后向嵌入式处理器模块返回操作完成信号；低频滤波衰减电路：用于对低频信号进行谐波和噪声过滤、同时进行功率衰减的电路；窄带天线：用于发射低频无线信号和用于接收低频无线信号；编码驱动显示电路：用于接收嵌入式处理器模块输入的电能参量信号，进行转换编码和驱动放大后进行显示；图像采集模块：用于采集显示模块的显示信息的图像；图像识别模块：用于识别图像采集模块采集到的图像中的显示模式电能参量信号，并将识别后的数据进行电平和频率的编码转换后，输入到图像信号传输模块；图像信号传输模块：用于图像识别模块输入的处理后的电能参量信号，进行高频载波调制后输入高频滤波衰减电路进行图像信号传输；图像信号传输模块受嵌入式处理器模块的控制，并在完成图像信号传输处理后向嵌入式处理器模块返回操作完成信号；高频滤波衰减电路：用于对高频信号进行谐波和噪声过滤、同时进行功率衰减的电路；宽带天线：用于发射高频无线信号；比例耦合感应电路：用于按照比例耦合感应电压和电流、并把耦合到的信号输出到功分器；功分器：用于将单路输入信号进行双路输出，每一路输出信号的功率为单路输入信号的百分之五十；高次谐波滤波器：用于对感应电信号进行滤波，感应电信号中对应基波频率的高次谐波频段的分量信号可以通过滤波器；高次谐波频段匹配阻抗网络：用于匹配感应电信号中对应基波频率的高次谐波频段的分量信号，以进行低损耗传输；射频开关：用于在嵌入式处理器模块的控制指令下，对高次谐波信号进行打开通道或者关闭通道的开关操作；高次谐波积分器：用于对高次谐波信号进行积分运算；高次谐波检波器：用于对高次谐波信号在一定时间内积分后进行检波处理；高次谐波比较器：用于对检波器输入的信号和设定的高次谐波标准阈值进行比较，如果检波器输入的信号高于设定的高次谐波标准阈值，则输出高电平；如果检波器输入的信号低于设定的高次谐波标准阈值，则输出低电平；低次谐波滤波器：用于对感应电信号进行滤波，感应电信号中对应基波频率的低次谐波频段的分量信号可以通过滤波器；低次谐波频段匹配阻抗网络：用于匹配感应电信号中对应基波频率的低次谐波频段的分量信号，以进行低损耗传输；低频开关：用于在嵌入式处理器模块的控制指令下，对低次谐波信号进行打开通道或者关闭通道的开关操作；低次谐波积分器：用于对低次谐波信号进行积分运算；低次谐波检波器：用于对低次谐波信号进行检波处理；低次谐波比较器：用于对检波器输入的信号和设定的低次谐波标准阈值进行比较，如果检波器输入的信号高于设定的低次谐波标准阈值，则输出高电平；如果检波器输入的信号低于设定的低次谐波标准阈值，则输出低电平；鉴相模块：用于鉴别感应电信号的相位差，并将鉴相结果输入到采样运算配置参数锁存器；采样运算配置参数锁存器：用于在嵌入式处理器模块的控制指令下，锁存一位状态标示位，为“0”或者“1”；锁存鉴相模块的鉴相结果数据；锁存高次谐波比较器和低次谐波比较器的比较结果数据，并根据嵌入式处理器模块的控制指令，将锁存的结果数据转换成数字信号处理模块进行信号采样和快速傅里叶变换运算时所需要的配置参数、并向数字信号处理模块输出采样运算配置参数；计时器：用于在嵌入式处理器模块的控制指令下，设置计时数值，进行计时，计时完成后向嵌入式处理器模块返回计时完成信号。