目前,全球对于能源和电力效率的关注日益增加,当对电力信号检测时,传统的功率分析仪不具备波形捕获功能,而示波器无法进行高精度的功率参数运算,因此研发出一种带有波形显示功能的功率分析仪,可以极大提升电力信号的测量和数据分析效率。示波功率分析仪在波形捕获和功率分析方面都有着强大的功能,该仪器内集成了示波器中丰富的示波模式和触发模式,同时可以进行谐波分析和连续整周期功率参数运算,可以满足不同的电力信号测试场景。本文基于示波功率分析仪项目平台,利用FPGA来实现数据采集模块和功率分析模块,主要研究内容包括以下几个部分:1、搭建适用于功率分析仪的采集架构。包括普通采集模式、峰值采集模式、高分辨率模式等常见采集模式。同时,在仪器中加入了波形平均模式,该模式下最大平均次数可以达到65536。考虑到示波功率分析仪采样率较低,用户难以观测到波形的细节,因此在采集模式中加入了等效采样模式,将示波功率分析仪采样率提高至100MSPS。2、实现数字三维映射功能。该功能通过颜色或辉度的不同来表示波形的概率信息,可以有效提高示波功率分析仪的波形捕获率。本文设计了一种适用于示波功率分析仪的三维映射模块,支持最多4个通道同时开启波形映射功能,该功能将多个通道波形数据映射在一个BRAM模块中,相比较现有的存储方案可以节约71.9%的BRAM存储资源。3、搭建多通道同步采集架构。当输入的功率信号中谐波成分较大时,经过模拟比较器后输出的矩形波信号中会含有窄脉宽,对该信号直接采用测周法或测频法进行基波频率测量会出现较大的误差,导致同步采集过程出错。针对这个问题,本文对现有的测频方法进行改进,将模拟比较器输出信号中的窄脉宽滤除来实现基波频率的准确测量,该方法的测频精度可以达到读数×0.05%。4、实现谐波分析功能。当示波功率分析仪工作在同步采集模式下时,将一个通道8192个数据点进行FFT运算,并将计算结果发送至上位机进行显示。当输入信号基波频率小于120Hz时,最大可以进行250阶谐波分析,并且谐波测量精度可以达到读数×0.1%,因此示波功率分析仪具有强大的谐波分析能力。通过测试,本文中提出的数据采集模块和功率分析模块可以达到设计指标。