基于DSP的電壓波動(dòng)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)

孫 霞 梁玉甜 張 友 康長(zhǎng)君 張登朝

（安徽理工大學(xué)電氣與信息工程學(xué)院，安徽 淮南232001）

0 引言

5000系列DSP具有MAC硬件支持，能夠完成單周期乘加運(yùn)算，TMS320VC5402型號(hào)的DSP具有運(yùn)算速度快、價(jià)格低廉的特點(diǎn)，是具有高性價(jià)比的16位定點(diǎn)DSP，將DSP技術(shù)融合到電能質(zhì)量檢測(cè)的電壓波動(dòng)處理中去，可以在較大程度上提高對(duì)原始電能質(zhì)量數(shù)據(jù)采集處理速度，實(shí)現(xiàn)電壓波動(dòng)數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)的實(shí)時(shí)檢測(cè)。

智能電網(wǎng)的技術(shù)創(chuàng)新使得電力工作者和用戶都得到更為舒適的工作環(huán)境和生活環(huán)境，同時(shí)也帶來許多電能質(zhì)量問題，尤其是諧波問題，以及電網(wǎng)中電壓的不平衡問題，電壓閃變和電壓波動(dòng)問題，針對(duì)電壓波動(dòng)問題，提出電壓波動(dòng)的分析方法，數(shù)模轉(zhuǎn)換器ADS8364進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，然后利用TMS320VC5402型號(hào)的DSP進(jìn)行數(shù)據(jù)分析和顯示。

1 電壓波動(dòng)分析方法

電壓波動(dòng)是指電網(wǎng)中由于特定原因?qū)е碌碾妷嚎焖偕呋蛘唠妷貉杆俳档偷牟涣棘F(xiàn)象。這些特定原因可能是短路或者電網(wǎng)的其他故障。電壓的波動(dòng)會(huì)使得電子器件損傷，給工作和學(xué)習(xí)帶來影響，不同等級(jí)的電網(wǎng)對(duì)電壓波動(dòng)的限定值都不同。下面，假設(shè)電壓波動(dòng)的限定值是Uth。

假定電壓波動(dòng)數(shù)值是d，電壓波動(dòng)的最大值是Umax，電壓波動(dòng)的最小值是Umin，電壓的額定值是UN，那么，可以得到：

通常情況下，d應(yīng)當(dāng)小于閾值電壓Uth，當(dāng)d應(yīng)當(dāng)大于閾值電壓Uth時(shí)，應(yīng)當(dāng)使用TMS320VC5402進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示。

2 基于DSP的電壓波動(dòng)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)

采用TMS320VC5402型號(hào)的DSP，TMS320VC5402使用的程序總線和數(shù)據(jù)總線都是16位的，TMS320VC5402提供了4K的片內(nèi)ROM以及16K的雙存取RAM。并且具有HPI接口和多通道緩沖串口。

在TMS320VC5402最小系統(tǒng)中，電源使用TI公司的集成芯片，能夠提供1.8V的Core Voltage和3.3V的IO Voltage、復(fù)位電路使用看門狗芯片MAX708、時(shí)鐘電路使用PLL配置TMS320VC5402時(shí)鐘工作在100MHZ，電壓波動(dòng)數(shù)值d、電壓波動(dòng)的最大值Umax、電壓波動(dòng)的最小值Umin，由ADS8364進(jìn)行數(shù)據(jù)采集其系統(tǒng)電路如下圖所示。

圖1

3 數(shù)據(jù)采集軟件設(shè)計(jì)

模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADS8364完成電壓波動(dòng)數(shù)值d、電壓波動(dòng)的最大值Umax、電壓波動(dòng)的最小值Umin的數(shù)據(jù)采集，為了保證每次采樣的時(shí)候ADS8364保持在起始的工作狀態(tài)，首先需要對(duì)芯片進(jìn)行初始化，接著設(shè)定ADS8364的采樣時(shí)序以及Data輸出方式，模擬信號(hào)經(jīng)過倍頻電路后形成采樣信號(hào)，在不同等級(jí)的電網(wǎng)中，通過對(duì)電壓波動(dòng)數(shù)值d和閾值電壓Uth的比較，模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADS8364對(duì)TMS320VC5402觸發(fā)并且產(chǎn)生中斷信號(hào)，TMS320VC5402進(jìn)行相應(yīng)的操作，包括讀取采集數(shù)據(jù)，對(duì)采集數(shù)據(jù)進(jìn)行暫存以及計(jì)算，當(dāng)TMS320VC5402完成數(shù)據(jù)采集后會(huì)復(fù)位模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADS8364，并且關(guān)閉中斷，并且在液晶顯示器上顯示分析結(jié)果。

4 結(jié)論

通過TMS320VC5402的Emulator仿真，在CCS環(huán)境下設(shè)定電壓波動(dòng)數(shù)值d、電壓波動(dòng)的最大值Umax、電壓波動(dòng)的最小值Umin、電壓的額定值是UN、閾值電壓Uth，可以在液晶顯示器上顯示電壓波動(dòng)值是否大于閾值電壓Uth，從而為保證供電質(zhì)量提供解決方法。

［1］李鵬,李樹廣．基于DSP和CPLD的有源濾波器數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J]．測(cè)控技術(shù),2012,5(31):73-76．

［2］王坤．基于DSP的FIR數(shù)字濾波器設(shè)計(jì)研究[J]．制造業(yè)自動(dòng)化,2012,34(8):147-149．

［3］常青青，艾紅，鄧大偉．?dāng)?shù)字信號(hào)處理算法在DSP上的實(shí)現(xiàn)[J]．制造業(yè)自動(dòng)化,2011,5(33):76-79．

［4］楊傳海,肖兵．基于TMS320F28035CLA的IIR低通濾波器設(shè)計(jì)[J]．電氣傳動(dòng),2012,5(42):26-29．

［5］魏曉璞,徐永海,肖湘寧.電壓波動(dòng)與閃變檢測(cè)方法綜述[J].電測(cè)與儀表,2009(4).

［6］劉承員,劉桂英,粟時(shí)平.電壓波動(dòng)與閃變實(shí)時(shí)檢測(cè)的數(shù)字化實(shí)現(xiàn)及仿真[J].南方電網(wǎng)技術(shù),2009(2).

［7］袁帥,黃潤(rùn)長(zhǎng),佟為明,郭奕.基于DSP平臺(tái)的電壓閃變測(cè)量及其誤差校正[J].電力系統(tǒng)保護(hù)與控制,2008(21).

［8］孫成發(fā),高輝.一種提高短時(shí)閃變嚴(yán)重度Pst計(jì)算精度的方法[J].電力系統(tǒng)保護(hù)與控制,2008(16).