电能计量的低功耗集成电路实现及采样方法研究
| 致谢 | 第1-6页 |
| 摘要 | 第6-8页 |
| Abstract | 第8-10页 |
| 目录 | 第10-14页 |
| 1 引言 | 第14-20页 |
| ·研究背景 | 第14-17页 |
| ·普通电能表的低功耗需求 | 第14-16页 |
| ·谐波电能表的大运算量现状 | 第16-17页 |
| ·研究目的 | 第17-18页 |
| ·低功耗的电能计量运算电路 | 第17-18页 |
| ·低功耗、低成本的谐波计量方法 | 第18页 |
| ·本文结构 | 第18-20页 |
| 2 技术背景和传统方法 | 第20-40页 |
| ·低功耗技术概述 | 第20-22页 |
| ·普通电能计量方法 | 第22-26页 |
| ·谐波电能计量方法 | 第26-38页 |
| ·基于FFT的方法 | 第26-30页 |
| ·小波包变换的方法 | 第30-33页 |
| ·基于瞬时无功理论的方法 | 第33-35页 |
| ·基于非均匀采样的方法 | 第35-38页 |
| ·小结 | 第38-40页 |
| 3 普通电能计量的电路实现 | 第40-92页 |
| ·设计考虑和参数 | 第40-41页 |
| ·设计考虑 | 第40-41页 |
| ·设计参数 | 第41页 |
| ·功能划分和电路结构 | 第41-43页 |
| ·前置处理电路 | 第43-45页 |
| ·DCU的运算任务 | 第45-50页 |
| ·H_A的微分器 | 第45-46页 |
| ·H_B的积分器 | 第46页 |
| ·相位滤波器H_C | 第46-47页 |
| ·带通滤波器H_D | 第47-48页 |
| ·H_E的积分器 | 第48页 |
| ·H_B的微分器 | 第48页 |
| ·H_E的微分器 | 第48-49页 |
| ·功率和有效值计算 | 第49页 |
| ·其他计算 | 第49-50页 |
| ·DCU的电路结构 | 第50-70页 |
| ·指令集 | 第50-53页 |
| ·整体结构 | 第53-54页 |
| ·指令译码单元OPD | 第54-55页 |
| ·寄存器组单元REG | 第55-56页 |
| ·运算单元ALU | 第56-61页 |
| ·存储器接口单元MMU | 第61-63页 |
| ·执行控制单元CTRL | 第63-67页 |
| ·指令生成单元PROG | 第67-70页 |
| ·能量计数器和电能脉冲产生 | 第70-73页 |
| ·累加速率与计量变差的关系 | 第70-72页 |
| ·电路结构 | 第72-73页 |
| ·过零点检测 | 第73页 |
| ·通信接口 | 第73-76页 |
| ·SRAM | 第76-77页 |
| ·时钟、复位、DFT | 第77-80页 |
| ·芯片设计流程和结果 | 第80-82页 |
| ·计量测试结果和功耗对比数据 | 第82-88页 |
| ·扩展性和移植性 | 第88-89页 |
| ·小结 | 第89-92页 |
| 4 用于谐波电能计量的非均匀同步过采样方法 | 第92-138页 |
| ·设计概述 | 第92-93页 |
| ·总体结构 | 第93-94页 |
| ·过采样ADC | 第94-96页 |
| ·降采样低通滤波 | 第96-97页 |
| ·非均匀同步时钟产生 | 第97-121页 |
| ·DLL原理 | 第98-99页 |
| ·DDLL时钟产生电路 | 第99-106页 |
| ·非均匀和同步机制 | 第106-107页 |
| ·非均匀采样噪声与M以及R_(DS)的关系 | 第107-111页 |
| ·频率分辨率与R_(DS)以及N_D的关系 | 第111-112页 |
| ·d的选择及其对采样噪声和频谱泄漏的影响 | 第112-120页 |
| ·DDLL总结 | 第120-121页 |
| ·非均匀同步过采样对滤波器的影响 | 第121-123页 |
| ·仿真分析 | 第123-135页 |
| ·DDLL输出时钟的频率 | 第123-124页 |
| ·非均匀采样噪声和频谱泄漏 | 第124-128页 |
| ·非均匀同步采样对信号幅值和相位的影响 | 第128-135页 |
| ·小结 | 第135-138页 |
| 5 非均匀同步过采样下的基波频率测量 | 第138-152页 |
| ·正交信号恢复环路 | 第138-140页 |
| ·降采样低通滤波器H_(FCIC) | 第140-141页 |
| ·正交基波信号恢复 | 第141-143页 |
| ·低通滤波器HLPF | 第143-144页 |
| ·频率计算 | 第144-145页 |
| ·环路滤波器 | 第145-146页 |
| ·非均匀同步过采样对滤波器的影响 | 第146-147页 |
| ·仿真分析 | 第147-151页 |
| ·小结 | 第151-152页 |
| 6 结论和未来工作展望 | 第152-156页 |
| ·普通电能计量的电路实现 | 第152页 |
| ·用于谐波电能计量的非均匀同步过采样方法 | 第152-153页 |
| ·非均匀同步过采样下的基波频率测量 | 第153-154页 |
| ·未来工作展望 | 第154-156页 |
| 参考文献 | 第156-168页 |
| 攻读博士学位期间的主要学术成果 | 第168页 |
