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随着用电设备广泛应用于工业生产和日常生活中,精密敏感的用电设备对电能质量的要求也越来越高,因电能质量问题而带来的干扰、损失越发普遍。而电能质量问题的数据采集和获取是研究并解决电能质量问题的重要技术手段。因此,本文以项目组研发的电能质量问题模拟电源装置为基础设计了一套电能质量问题模拟电源的数据采集系统。该数据采集系统主要负责对单相输入电压电流、三相输出电压电流共8路模拟信号进行高精度的数据采集与波形存储显示,同时支持USB、以太网两种数据传输方式。该数据采集系统包括硬件和软件两部分。硬件部分主要由预处理电路、扩展板电路及STM32核心处理板电路构成。预处理电路完成多路电压和电流信号的隔离、抗电磁干扰及调理功能,从而将输入的高电压、强电流转换为AD芯片所支持的±10V以内的电压。扩展板电路完成STM32核心板电路与其他外扩电路之间的连接转换。软件部分主要由基于STM32CubeMx配置的下位机STM32F407应用程序以及基于LabVIEW的上位机GUI应用程序构成。下位机STM32F407应用程序由STM32CubeMx完成初始化配置,并由主程序、基于SPI1的AD7606数据采集程序、高速USB通信程序与基于SPI3的W5500以太网通信程序等构成,主要实现8路模拟信号的数据采集并通过高速USB通信或以太网通信将采集到的数据实时、分批的传输给上位机。基于LabVIEW的上位机GUI应用程序主要包括数据通信程序、波形显示程序和数据存储程序三部分。数据通信程序支持USB、以太网两种通信方式可选的向下位机发送控制指令、接收下位机传送的采集数据;波形显示程序根据输入通道数,采用显示控件实现对应的波形显示;数据存储程序利用TDMS文件实现高效的数据采集与存储。经实验室和电厂环境测试表明,该数据采集系统实现了8通道、16位精度、多种传输方式可选的数据采集、传输、显示与存储功能,且性能达到了电能质量问题模拟电源装置数据采集功能的要求。本文首先将数据采集系统的国内外发展现状和未来的发展趋势做了阐述,其次研究了针对电能质量问题模拟电源数据采集系统相关理论技术,提出了基于电能质量问题模拟电源的数据采集系统总体设计方案,完成了数据采集系统的软硬件设计,最后经过模块测试与系统联合测试,验证了系统的功能与有效性。