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基于DSP和高速AD的电力系统多通道同步采样

发布时间:2020-07-21 17:27:34 阅读: 来源:pp再生料厂家

摘要:介绍了一种以DSP芯片TMS320C6711D为处理核心,辅以高速A/D芯片ADS8364,实现电力系统多通道同步采样分析的系统结构,着重介绍系统的硬件设计,通过测试及使用表明,该设计使用方便、实时性好、抗干扰性强、测量精度高、性价比优,可在电力系统中广泛使用。关键词:DSP;交流同步采样;电能质量 基本电量的采集作为电力系统实时控制、监测、调度自动化的前提环节,毫无疑问具有重要的作用。如何准确快速地采集电力系统中的各个模拟量并加以分析,以达到实时报警甚至预防事故发生的目的,是电力系统研究中的热点。 文章描述的采样分析系统选用美国TI公司的TMS320C6711D作为主要的计算核心器件,该芯片具有900 MHz FLOPS高速浮点运算能力和类似RISC的指令集,采用VeloeiTI先进VLIW结构内核:8个独立的功能单元,6个ALU,2个乘法器,浮点支持IEEE标准单精度和双精度浮点运算,可以每周期执行8条32 bit指令,带有32个32 bit通用寄存器。 A/D转换电路的核心是芯片ADS8364,ADS8364是一种高速、低功耗、6通道同步采样转换器件,它是16位高速并行接口的模数转换芯片。每片ADS8364由3个转换速率为250 ks·s-1的ADC构成,每个ADC有2个模拟输人通道,每个通道都带有采样保持器,3个ADC可组成3对模拟输入,可对其中的输入信号同时采样保持。另外,引脚内部还带有2.5 V电压接口,可用以提供基准电压。由于6个通道可以同时采样,因而适用于需同时采集多种信号的应用场合。 当ADS8364采用5 MHz的外部时钟来控制转换时,它的取样率是250 kHz,同时对应4μs的最大吞吐率,即采样和转换共需花费20个时钟周期。因此,为了得到最大的输出数据率,读取数据可以在下一个转换期间进行。1 基于DSP和高速A/D的系统设计 整个系统可分为三相同步锁相电路、A/D转换电路、DSP核心部分电路以及HPI总线连接等4大部分组成。实现数据采集以及各种核心算法,并可以通过高速数据总线(HPI)将计算所得的数据实时传递。原理图如图1所示。

本文引用地址:

1.1 三相同步锁相电路 同步电路主要完成频率跟踪的功能,该电路可以保证在一个工频周期内为A/D提供256点的采样信号,从而实现同步锁相的功能。 如图2所示,通过电压互感器得到的电压信号经过隔直滤波电路,然后进入过零比较器,得到一个与输入信号同频率的TTL电平的方波信号后,再经过整形电路,得到一个上升沿陡峭、波形规则并且频率与输入电压信号相同的CMOS电平方波,进入选相电路。

选相电路能自动选择有电压的相别,并根据选中相别的电压产生过零信号提供给后续的PLL电路,以实现256倍的锁相倍频采样。在频率变化的情况下,电路也能保证每周波256点的采样。选相电路以A相电压作为最优先考虑的相别,当A相有电压时将A相过零信号作为同步信号,闭锁B、C相;A相掉电后,以B相过零信号作为同步信号,闭锁C相;A、B相同时掉电,以C相过零信号作为同步信号。在相间进行同步信号切换时,由于电路参数以及线路本身的延时,会出现一段闭锁的空白,这时将产生一个中断信号通知DSP,由DSP提供这个空白时间的同步采样信号。当三相电压全部失去后,则由DSP自主产生同步采样信号,以50 Hz工频进行256点采样,如图2所示。

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