AD采样通过FFT算幅值和角度不对

hello_mcu

AD采样通过FFT算幅值和角度不对 [复制链接]

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使用STM32F103采样3个交流电压、3个交流电流，但因为电流采样范围较宽，所以使用多级运放进行不同倍数的放大，共开通12个AD通道，3个电压通道，9个电流通道。

使用TIM3定时器，设置每周波（20ms)采64个点，DMA一直在传送；

  htim3.Instance = TIM3;
  htim3.Init.Prescaler = 2-1;
  htim3.Init.CounterMode = TIM_COUNTERMODE_UP;
  htim3.Init.Period = 11250-1;
  htim3.Init.ClockDivision = TIM_CLOCKDIVISION_DIV1;
  htim3.Init.AutoReloadPreload = TIM_AUTORELOAD_PRELOAD_DISABLE;
  if (HAL_TIM_Base_Init(&htim3) != HAL_OK)
  {
    Error_Handler();
  }

 

void HAL_TIM_PeriodElapsedCallback(TIM_HandleTypeDef *htim)
{
  /* USER CODE BEGIN Callback 0 */
  if (htim == (&htim3))
     {
             HAL_ADC_Start_DMA(&hadc1,(uint32_t *)ADC_Cache,12);
         }
  /* USER CODE END Callback 0 */
 
  /* USER CODE BEGIN Callback 1 */
 
  /* USER CODE END Callback 1 */
}

 

通过ADC回调函数将转换的采样取出来：

void HAL_ADC_ConvCpltCallback(ADC_HandleTypeDef* hadc)
{
    if(hadc==&hadc1)
    {    
        adc_data[0].sample[pcnt]=ADC_Cache[0];
         adc_data[1].sample[pcnt]=ADC_Cache[1];
        adc_data[2].sample[pcnt]=ADC_Cache[2];

       。。。。。。。

      /*省略这一段就是12个通道的采样取值*/        

        pcnt++;
        pcnt&= 255;
        if(pcnt%64==0)
        {
          calc_flag=1;
            fft_ptn=pcnt;
      }
    }   
}

采到64个点，就置一个标志位，使用FFT算幅值和角度。使用的是ST自带的FFT计算库中的：

cr4_fft_64_stm32(lBUFOUT,lBUFIN,64);

再计算实部和虚部，通过实部虚部再算幅值和角度。

其中，幅值是算了1~9次谐波累加再开方作为幅值；

角度是phase=(atan2(lBUF_v[1].imag,lBUF_v[1].real)/PI*180.00)，因为我认为1次正弦波就是50hz，角度就是该频率点下的角度。

问题是：

（1）算出来的幅值乘以系数后，只能在某个区间是对的，比如在200~240V电压之间是对的。将电压调低，算出来的数据就差的比较多，需要改系数，但对其他区间的电压采样又不对。

（2）算出来的角度，以A相为基准，认为是0度，用B相减去A相，C相减去A相，B,C角度总在变，一会是-121，118，一会是245，114，一会是-240，128，一会是-125，-248。

想问问这种可能是什么原因。

呜呼哀哉

留各痕迹，这个问题确实不知道原由，用硬件电路搭建的过零比较器，输入50Hz不同幅度的正弦信号，也存在用边沿判断相位调不准的问题。

Gen_X

我数学不是太好，但也做过一些FFT分析，效果很好。

有个原则：一个周期的数据无论采集密度多好（64点），都不能做FFT，否则结果离散度很大！

建议目前情况，512点试试，应该有一定效果，但不见得好。

点数越多，分析结果越准，我用过12位采样/1024点FFT,误差都在0.1%以内。非常稳定。

 

大小家伙好

Gen_X 发表于 2024-6-11 11:37 我数学不是太好，但也做过一些FFT分析，效果很好。 有个原则：一个周期的数据无论采集密度多好（64点） ...

电力行业32、36、64点FFT是比较常见的

hello_mcu

Gen_X 发表于 2024-6-11 11:37 我数学不是太好，但也做过一些FFT分析，效果很好。 有个原则：一个周期的数据无论采集密度多好（64点） ...

对，64点，32点在电力中常用，而且算出来的没什么问题。

应该还是程序有问题。