当电能信号出现问题时容易引起非常大的安全事故,如何全方位的检测电能信号质量的同时确保检测的准确度和精确度始终是电能信号质量检测的一大难题。伴随着科技的高速发展,电动汽车、太阳能发电机、风力发电机被公众所熟知并逐渐走进人们的生活,需要测量的电能信号、谐波次数以及功率参数越来越多,对电能信号检测仪器功率分析仪的通道数、采样率和测量精度提出更高的要求,因此研制一台多通道、高采样率、高精度的功率分析仪对保护人民生命财产安全具有重要意义。本文基于功率分析仪项目,设计并实现了平台的高速数据采集模块,同时提出并设计一种多通道实时谐波分析的方法,主要包括以下几个内容:1、根据高速功率分析仪研制指标,从系统角度对高速功率分析仪总体进行可行性分析,然后根据系统总体架构分析数据采集模块和实时谐波分析模块的可行性,再依照设计指标和分析结果对项目核心器件ADC和FPGA选型,最后依照实际选型器件提出数据采集模块和实时谐波分析模块的设计方案。2、双通道高速数据采集模块的设计与实现。实现双通道12bit高速100MSPS采样率电压信号的同步采集,针对采集板卡与数据处理板之间传输数据信号和控制信号速率存在差异的问题,设计了两种不同的传输信号通路,即分别使用了SerDes和UART实现高速数据和控制信号的传输,此外为了实现校准数据的开机自动配置功能,设计将校准数据保存在集成于采集板卡的FLASH中,仪器开机时能够自动读取校准数据。3、三通道实时谐波分析模块的设计与实现。实现三个通道的实时谐波分析,使谐波测量精度达到0.5%,设计取每个通道每周期1024个点,共8个周期进行FFT运算。为提高谐波分析的精度改良倍频器,提高了倍频器精度,用倍频信号对被测信号同步抽点,降低了FFT分析的截断误差,将同步抽点得到的8192个数据点通过FPGA的FFT IP核实现FFT分析功能,最后将结果发送上位机显示。经过测试,本功率分析仪的数据采集模块和实时谐波分析模块能够满足指标。