本文提出了對電力系統(tǒng)參數(shù)進(jìn)行交流采樣的設(shè)計思想，結(jié)合實(shí)例介紹以TMS320C240DSP與高速14位A/D轉(zhuǎn)換器AD7863構(gòu)成的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，給出了采樣算法、硬件電路及軟件流程等。

　　目前，交流電參量的采樣測量方法主要有兩種：直流采樣法和交流采樣法。直流采樣法是采樣經(jīng)過整流后的直流量，對采樣值只需作一次比例變換即可得到被測量的數(shù)值，軟件設(shè)計簡單，計算方便。但直流采樣法存在一些問題：測量精度直接受整流電路的精度和穩(wěn)定性的影響；整流電路參數(shù)調(diào)整困難且受波形因素影響較大；此外，用直流采樣法測量工頻電壓、電流是通過測量平均值來求出有效值的，當(dāng)電路中諧波含量不同時，平均值與有效值之間的關(guān)系也將發(fā)生變化，給計算結(jié)果帶來了誤差。因此，要獲得高精度、高穩(wěn)定性的測量結(jié)果，必須采用交流采樣技術(shù)。

　　交流采樣技術(shù)是按一定規(guī)律對被測信號的瞬時值進(jìn)行采樣，再按一定算法進(jìn)行數(shù)值處理，從而獲得被測量的測量方法。該方法的理論基礎(chǔ)是采樣定理，即要求采樣頻率為被測信號頻譜中最高頻率的2倍以上，這就要求硬件處理電路能提供高的采樣速度和數(shù)據(jù)處理速度。目前，高速單片機(jī)、DSP及高速A/D轉(zhuǎn)換器的大量涌現(xiàn)，為交流采樣技術(shù)提供了強(qiáng)有力的硬件支持。交流采樣法包括同步采樣法、準(zhǔn)同步采樣法、非同步采樣法等幾種，本文介紹的是同步采樣法。

　　同步采樣法就是整周期等間隔均勻采樣，要求被測信號周期T與采樣時間間隔Δt及一周內(nèi)采樣點(diǎn)數(shù)N之間滿足關(guān)系式T=N·Δt，即：采樣頻率為被測信號頻率的N倍。根據(jù)提供采樣信號方式不同，同步采樣法又分為軟件同步采樣法和硬件同步采樣法兩種。硬件同步采樣法是由專門的硬件電路產(chǎn)生同步于被測信號的采樣脈沖。它能克服軟件同步采樣法存在截斷誤差等缺點(diǎn)，測量精度高。利用鎖相頻率跟蹤原理實(shí)現(xiàn)同步等間隔采樣的電路如圖1所示。

　　在相位比較器PD、低通濾波器LP、壓控振蕩器VCO構(gòu)成的鎖相環(huán)內(nèi)加入N分頻器，輸入fi為被測信號的頻率，作為鎖相環(huán)的基準(zhǔn)頻率，輸出f0 為采樣頻率。f0 經(jīng)N分頻后與fi相比較，根據(jù)鎖相環(huán)工作原理，鎖定時f0/N＝fi，即：f0 ＝Nfi 。由于鎖相環(huán)的實(shí)時跟蹤性，當(dāng)被測信號頻率fi 變化時，電路能自動快速跟蹤并鎖定，始終滿足f0 ＝Nfi 的關(guān)系，即采樣頻率為被測信號頻率的整數(shù)（N）倍，從而實(shí)現(xiàn)一周內(nèi)等間隔采樣N點(diǎn)，從根本上克服了軟件同步采樣法存在的上述問題。

　　此外，還可將分頻系數(shù)N設(shè)計為程控可調(diào)，則可根據(jù)不同頻率的被測信號及DSP、A/D轉(zhuǎn)換器的速度，動態(tài)改變N值，以達(dá)到最好的效果。