基于ARM920T的嵌入式电力参数检测系统设计

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3.1 电压电流有效值的计算

周期为T的电压u、电流i的有效值定义为瞬时值的平方在一个周期内的方均根值，即：

将交流电压u在一个周期T内分为间隔为△T的N个子区间，则有△T=T／N，这样，当△T足够小时，在每个子区间上的电压值变化很小(可视为常数近似用其离散值代表)。因此，电压与电流的有效值可近似表示为：

其中，uk为第k个电压采样的瞬时值，ik为第k个电流采样的瞬时值。
3.2相位角的测量

电压u与电流i的相位角检测原理如图4所示。将u、i经整形电路变为相应的矩形脉冲u'和i'，然后将u'和i'送入"与"门，即可得到图4-c所示的矩形脉冲ui，其脉宽T2反比于被测信号u和i之间的相位角。T1可视为常数(10ms)，这样，将ui送入微机，便可可测出相应的脉宽T2，此时的相位角可由下式求出：

式(5)不仅能计算出相位角的大小，而且能反映能量的流向，其判定方法是当∣φ∣<90°时，能量流入；而90°<∣φ∣<180°当时，能量流出。
4电能的双向计量方法

能量的双向流动指的是用电设备电能的流入与流出。根据式(5)可判断能量的流动方向，从而分别计量流人与流出能量的多少。

4.1功率的计算
由式(3)、(4)、(5)可以得出一个周期内的视在功率Sj、有功功率Pj和无功功率Qj，其具体公式分别如下：

4.2电能的计量
一个用电设备在M个周期内所需的电能E可表示为：

式中，Pj表示第j个周期的有功功率；M表示以周期量表示的设备运行时间。这样，由式(9)可知：
当Pj>0时，用电设备吸收能量，其值可用E1表示，同时在Pj<0时，用电设备输出能量，其值可用E2表示。

这样，分别计量吸收与释放的能量E1和E2，就能实现电能的双向计量。

5结束语

本文设计的电力参数检测装置充分利用了32位ARM处理器的运算速度快、处理数据能力强及片上资源丰富等优点，而配以多任务操作系统Linux，则较大程度地解决了测量精度与实时性之间的矛盾。同时，系统的双向计量功能，使得此系统在双向变流装置中对电力参数的检测和能量的双向计量具有重要意义。

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