【正文】 到 DSP 芯片的 PLLF 和 PLLF2 引腳。 TMS320LF2407A 具有內(nèi)部鎖相環(huán)電路，可以從一個(gè)較低的外部時(shí)鐘通過(guò)鎖相環(huán)倍頻電路實(shí)現(xiàn)內(nèi)部倍頻。有源晶振驅(qū)動(dòng)能力比較強(qiáng)，頻率范圍也很寬，在 1Hz~400MHz之間。 3．時(shí)鐘的沿特性：上升沿和下降沿的時(shí)間。但是為了調(diào)試方便經(jīng)常采用如圖 43 所示的手動(dòng)復(fù)位電路，當(dāng)調(diào)試的時(shí)候可以很方便地進(jìn)行手動(dòng)復(fù)位。該芯片是一種64K16 的高速 CMOS 靜態(tài) RAM，芯片供電電壓為 ，滿足系統(tǒng)要求。在外擴(kuò)程序存儲(chǔ)器，可以利用 PS信號(hào)來(lái)產(chǎn)生片選信號(hào) 。對(duì)于 TMS320LF2407A 在設(shè)計(jì)中要使用的幾個(gè)重要的控制信號(hào)包括： 1． DS 信號(hào)：此信號(hào)為片 外 數(shù)據(jù)空間選通信號(hào)，它總保持為高電平，在 DSP要訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)空間時(shí)，該信號(hào)變?yōu)榈碗娖?。這種將程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在同一個(gè)存儲(chǔ)空間中的思 想簡(jiǎn)化了系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，但是，由于取指令和取操作數(shù)據(jù)要訪問(wèn)同一存儲(chǔ)空間，使用同一總線，指令和數(shù)據(jù)分時(shí)讀寫，因此在高速運(yùn)算時(shí)，不但不能同時(shí)取指令和取操作數(shù)，而且還會(huì)造成傳輸通道上的瓶頸現(xiàn)象。系統(tǒng)硬件總體框圖如 41 所示 。 電網(wǎng)中的有功功率一般指的是平均功率，可定義為： ? ? ? ?dttituTP T?? 01錯(cuò)誤 !未找到引用源。但小波變換方法在電能質(zhì)量研究領(lǐng)域的應(yīng)用還處于起步階段，現(xiàn)有的小波變換均無(wú)法實(shí)現(xiàn)諧波的精確測(cè)量，必須建立分頻嚴(yán)格、能量集中的小波函數(shù)來(lái)改善檢測(cè)的精度，而且數(shù)據(jù)經(jīng)小波變換之后得到是小波系數(shù)，而不是頻譜值，考慮到本系統(tǒng)的電力參數(shù)的計(jì)算是基于諧波分析 基礎(chǔ)上的以及 TMS320LF2407A 在實(shí)現(xiàn)傅里葉變換時(shí)的方便性，本系統(tǒng)仍然采用快速傅里葉變換進(jìn)行數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)處理。在本設(shè)計(jì)中，采用先進(jìn)的芯片第三章 電力參數(shù)測(cè)量及其計(jì)算原理 19 TMS320LF2407A 具有 DSP 核心，運(yùn)行 FFT 的速度很快，完全滿足系統(tǒng)要求，所以本設(shè)計(jì)選擇的是快速傅立葉 算法 (FFT)。 在本系統(tǒng)中，用交流采樣技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集時(shí)，需要兼顧精度和成本兩個(gè)方面的 問(wèn)題。 DSP 控制器就是針對(duì)這些需求而設(shè)計(jì)的，具有這樣的指令和運(yùn)算能力。 碼位倒序的排列規(guī)律是由 FFT 的算法決定的。但這時(shí)輸入 ??nx 卻不能按自然的順序存入存儲(chǔ)單元，而是按 ??0x ， ??1x ， ??2x ， ?， ??6x 的順序存儲(chǔ)單元，因而是亂序的。 第三章 電力參數(shù)測(cè)量及其計(jì)算原理 17 ? ? ? ? ? ?? ? ? ?????????????? ???kkNkXkkkXXWXXWXkNkN21212 k=0， 1， 2，?， N1 這樣用 X1(k)， X2(k)可完整的表示 X(k)。先看當(dāng) N 為偶數(shù)時(shí)， N 點(diǎn) DFT 如何分解為 N/2 點(diǎn)的DFT。 的對(duì)稱性? ? WW nkNnkN ??* 錯(cuò)誤 !未找到引用源。如果信號(hào)處理要求實(shí)時(shí)進(jìn)行，對(duì)硬件或軟件計(jì)算速度的要求確實(shí)是太高 了。 因而，直接運(yùn)算 DFT，乘法次數(shù)與加法次數(shù)都與 N2 成正比。而 )(kX 共 N 個(gè)值(0≤k≤N1)，所以要完成全部 DFT 的運(yùn)算要進(jìn)行 N2 次復(fù)數(shù)乘法和 N(N1)次復(fù)數(shù)加法。因此我們只討論 DFT 正變換的運(yùn)算量， DFT 反變換運(yùn)算量與正變換是完全相同的。 若將式 (37)改寫成為 ? ?)]([110*1)( **)(kD F TNNknkNNnx XWkX ???? ?????? ? 式中 “*”號(hào)表示取共軛。盡管它是可數(shù)值計(jì)算的，但計(jì)算量很大，占用內(nèi)存也很大 。傅立葉變換法是將離散的采樣值經(jīng)過(guò)離散傅立葉變換 (DFT)轉(zhuǎn)換到頻域，求出基波和諧波分量，再求出有效值及功率，實(shí)際使用中可以采用快速傅立葉變換 (FFT)以提高運(yùn)算速度。離散后的電壓、電流、有功功率的交流采樣計(jì)算公式為 ???? 10 2 )(1 Nn nNU u ， ???? 10 2 )(1 Nn nNI i ， ???? 10 )()(1 Nn ninuNP 其中， U， I 為電壓、電 流的有效值， )(nu ， )(ni 為電壓、電流的同時(shí)刻的等間隔采樣值， T 為信號(hào)周期， N 為每周期信號(hào)的采樣點(diǎn)數(shù)。求出積分 S后，應(yīng)用式 (31)可以求得有效值， 22/?SI ? 。因此，后文討論的采樣，均指交流采樣。 交流采樣理論上可包含交流信號(hào)中的全部信息，因而可通過(guò)不同的算法獲取所關(guān)心的多種信息 (如有效值，相位，諧波分量等 )。一個(gè)變送器一般只能用于測(cè)量一個(gè)或兩個(gè)同量綱的電參量。例如，可采用低速的模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片或不需保持電路等。根據(jù)被采集信號(hào)的不同，數(shù)據(jù)采集可分為直流采樣和交流采樣兩大類。 本設(shè)計(jì)中的命令文件如下： /*電力參數(shù)檢測(cè)系統(tǒng)命令文件 */ MEMORY { PAGE O: VECS: origin=0h, length= 40h /*程序復(fù)位 */ PVECS l origin=40h, length=70h /*外圍模塊中斷向量 */ PROG : origin=0boh, length=7F50h /*在片 FLASH*/ 第二章 系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì)方案 11 PAGE l: MMRS: origin=0h, 1ength=05Fh /*MMRS*/ B2: origin=0060h, length=020h /*DARAM B2 塊 */ B0: origin=0200h, length=100h /*DARAMBO 塊 */ B1: origin=0300h, length=100h /*DARAM BI 塊 */ SARAM: origin=0800h, length=0800h /*SARAM 塊 */ EXT: origin=8000h, length=8000h /*外部存儲(chǔ)器 */ } /* SECTIONS ALLOCTION */ SECTIONS { .reset: {}VECS PAGE0 /*復(fù)位中斷向量表 */ .vectors: {}VECS PAGE0 /*中斷向量表 */ .pvecs: {)PVECS PAGE0 /*外圍模塊中斷向量表 */ .text: {}PROG PAGE0 /*代碼 */ .cinit: {)PROG PAGE0 .bss: {)EXT PAGE1 /*塊 B2*/ .const: {}SARAM PAGE1 /*塊 B2*/ .ccb0: {}B0 PAGE1 }第三章 電力參數(shù)測(cè)量及其計(jì)算原理 12 第三章 電力參數(shù)測(cè)量及其計(jì)算原理 電力系統(tǒng)基本參數(shù)的測(cè)量主要包括：電流有效值、電壓有效值、諧波分量、有功功率、無(wú)功功率、視在功率、功率因數(shù)等。 SECTIONS 偽指令的作用是：描述輸入段怎樣被組合到輸出段內(nèi)；在可執(zhí)行程序內(nèi)定義輸出段；規(guī)定在存儲(chǔ)器內(nèi)何處放置輸出段；允許重命名輸出段 。未規(guī)定屬性的存儲(chǔ)器具有所有 4個(gè)屬性 。 PAGEl規(guī)定數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。該文件經(jīng)常用到的偽指令有 MEMORY 偽指令和 SECTIONS 偽指令。頭文件為 “ .H” 格式，命令文件為 “ .CMD”格式 。 開發(fā)一個(gè) DSP 的 C 語(yǔ)言應(yīng)用程序，需要以下 4 種類型的文件： C 語(yǔ)言文件、匯編語(yǔ)言文件、頭文件和命令文件。本設(shè)計(jì)采用的就是 版本。它能調(diào)整并解決外部符號(hào)參考。 C 編譯器、匯編器和鏈接器是 DSP 代碼生成工具所必須的。綜上原因，本設(shè)計(jì) 最 終選擇本 DSP 芯片。 TMS320LF2407A 芯片具有如下特點(diǎn)： 1．采用高性能靜態(tài) CMOS 技術(shù)，使得供電電壓降為 。 本系統(tǒng)是一個(gè)高速、多通道的數(shù)據(jù)采集和處理系統(tǒng)，系統(tǒng)設(shè)計(jì)所考慮的技術(shù)要點(diǎn)有： 1．本系統(tǒng)采集的對(duì)象是電網(wǎng) 的參數(shù)，就應(yīng)該有相應(yīng)的硬件信號(hào)處理部分； 2．本系統(tǒng)設(shè)計(jì)每周期采集電壓、電流波形為 128 點(diǎn)，但當(dāng)需要對(duì)電力參數(shù)進(jìn)行更詳細(xì)準(zhǔn)確的分析時(shí)，可能需要采集 51 1024 點(diǎn)或者更高的采集速度，所以應(yīng)該選擇高速 A/D； 3．本系統(tǒng)需要多路同時(shí)對(duì)采集對(duì)象進(jìn)行采集，所以應(yīng)該選擇多路 A/D； 4．本設(shè)計(jì)最重要的部分就是數(shù)據(jù)的處理部分，它不但要完成多點(diǎn)的 FFT，還要進(jìn)行相應(yīng)的參數(shù)顯示和數(shù)據(jù)上傳，所以選擇合適的 MCU 是本設(shè)計(jì)的重點(diǎn)。 主要工作包括： 1．回顧和分析當(dāng)前電能質(zhì)量問(wèn)題，研究現(xiàn)狀及其測(cè)量裝置存在的問(wèn)題； 2．提出本系統(tǒng)所要采集的電力參數(shù)； 3．在分析現(xiàn)有電力參數(shù)采集系統(tǒng)的基 礎(chǔ)上，確定本系統(tǒng)所采用的測(cè)量方法和算法，并確定系統(tǒng)整體方案設(shè)計(jì)； 4．進(jìn)行基于 TMS320LF2407A 的系統(tǒng)整體硬件電路設(shè)計(jì)； 5．系統(tǒng)測(cè)試； 6．對(duì)自己所做的工作進(jìn)行總結(jié)。 第一章 引 言 3 雖然電能質(zhì)量問(wèn)題的研究 已 逐漸成為當(dāng)今社會(huì)的熱點(diǎn)，但是相對(duì)國(guó)外而言，國(guó)內(nèi)對(duì)電力參數(shù)監(jiān)測(cè)裝置的開發(fā)研制比較落后，大多數(shù)廠家采用的是單片機(jī)結(jié)構(gòu)，在功能、實(shí)用化等方面還不夠理想。例如測(cè)量電流、電壓、電功率等； 2．信號(hào)的特性及所受干擾的測(cè)量 。它是揭示客觀世界規(guī)律，用數(shù)字語(yǔ)言描述周圍世界，進(jìn)而改造世界的重要手段 。準(zhǔn)確、完整的對(duì)電力參數(shù)進(jìn)行測(cè)量和分析是成功解決該矛盾的必要條件。 改善電能質(zhì)量對(duì)于電網(wǎng)的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，保證工業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量和科學(xué)實(shí)驗(yàn)的正常進(jìn)行以及降低能耗 等均有重要意義 。另一方面，某些電能質(zhì)量問(wèn)題還影響電氣設(shè)備的性能指標(biāo)。自上世紀(jì)六、七十年代以來(lái)，以電力電子技術(shù)為核心的變流器負(fù)載大 量接入電網(wǎng)，不可避免的造成了諸如電壓和電流諧波、電壓閃變以及其它暫態(tài)干擾等惡化電能質(zhì)量的現(xiàn)象。 Harmonic analysis。 關(guān)鍵詞： 電力參數(shù)； TMS320LF2407A；數(shù)字信號(hào)處理； FFT；諧波分析；液晶屏Abstract IV Abstract In recent years． with the wide application of various kinds of electric and electronic convertors and other nonlinear load, this call make the voltage and current waveform distort and result in the serious depravation of power quality． At the meantime， the microeletronic technology development causes each kind of automated equipment widespread application， enormously enhanced the social productive forces． These installments are extremely sensitive to the electrical energy drop in quality, SO many serious accidents happen in the production process and has created massive loss． To enhance the quality of electrical energy, first of all the testing and analysis of electrical parameters must be accurate and plete． The digital signal processor TMS320LF2407A is used for this system， it Can realize real time measurement to some base parameter of threephase voltage，threephase current and power etc， meanwhile, it has the function of harmonic analysis． The system Can collect voltage and circuit of the electric grid real time． In this paper, the technology of alternating current sampling is proposed． It Call realize real time measurement of various electric parameter． This system can proess of data according to the FFT algorithm of DSP chip． It displays threephrase voltage39。因此為了提高電能質(zhì)量，首先必須能準(zhǔn)確、完整的對(duì)電力參數(shù)進(jìn)行檢測(cè)和分析。 作者簽名： 日期： 年 月 日 學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書 本學(xué)位論文作者完全了解學(xué)校有關(guān)保留 、使用學(xué)位論文的規(guī)定，同意學(xué)校保留并向國(guó)家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。 作者簽名： 日