【正文】 該裝置可用來(lái)測(cè)量單相、三相交流電路的電壓、電流、頻率、功率因 數(shù)、有功和無(wú)功功率、視在功率等參量；可對(duì)諧波進(jìn)行實(shí)時(shí)測(cè)量及分析 。 結(jié)合電力市場(chǎng)運(yùn)作和管理的實(shí)際需要，當(dāng)前電能量計(jì)量?jī)x器的測(cè)量已經(jīng)從簡(jiǎn)單的有功電度和無(wú)功電度測(cè)量發(fā)展 到測(cè)量電壓 (相電壓／平均值 )、電流 (相電流／平均值 功率因數(shù)、工頻頻率、無(wú)功功率、視在功率、單相或雙向電能量、預(yù)測(cè)／熱需求、諧波、對(duì)稱分量，以及其它電力參數(shù)值的測(cè)量，如相序轉(zhuǎn)換、電壓／電流非平衡、分時(shí)段。掌握基于 DSP 的智能電力參數(shù)測(cè)試儀的設(shè)計(jì)方法 課題發(fā)展現(xiàn)狀和前景展望 目前國(guó)內(nèi)外電力參數(shù)測(cè)量的基本情況 在工業(yè)生產(chǎn)和日常生活中，電能的質(zhì)量越來(lái)越受到重視 。接下來(lái)，對(duì)基于DSP 的電力參數(shù)測(cè)量?jī)x器的總體設(shè)計(jì)方案進(jìn)行了介紹。 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 題目 ： 基于 DSP的智能電力參數(shù)測(cè)試儀的研究 1 目 錄 摘 要 ............................................................................................. 3 ABSTRACT .................................................................................. 4 1. 緒論 .............................................................................................. 5 課題的目的與意義 ............................................................... 6 課題發(fā)展現(xiàn)狀和前景展望 .................................................... 6 本論文的研究?jī)?nèi)容 ............................................................... 6 2. 電力參數(shù)測(cè)量原理 ....................................................................... 7 電壓電流有效值的測(cè)量 .......................................................... 7 頻率的測(cè)量 ............................................................................ 7 基于傅立葉變換的諧波分析法 .............................................. 8 算法原理 ................................................................... 8 功率的測(cè)量 ...........................................................................10 本章小結(jié) ............................................................................... 11 3. 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) ............................................................................... 11 系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì) ................................................................ 11 信號(hào)采集部分設(shè)計(jì) ................................................................13 電壓和電流的檢測(cè)與調(diào)理電路 ................................13 頻率測(cè)量電路 ..........................................................14 模數(shù)轉(zhuǎn)換部分設(shè)計(jì) ................................................................14 處理器部分設(shè)計(jì) ....................................................................15 TMS320VC5502 的主要外設(shè) ......................................16 TMS320VC5502 的主要特性 ...................................16 2 外部存儲(chǔ)器電路的設(shè)計(jì) .........................................................16 SDRAM 接口電路設(shè)計(jì) .............................................17 FLASH 接口電路設(shè)計(jì) ..............................................17 通信接口部分設(shè)計(jì) ................................................................18 鍵盤和顯示部分設(shè)計(jì) ............................................................18 鍵盤電路設(shè)計(jì) ..........................................................18 顯示電路 ..................................................................19 本章小結(jié) ...............................................................................20 4. 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) ..............................................................................20 主程序設(shè)計(jì) ..........................................................................20 數(shù)據(jù)采集程序 .......................................................................22 數(shù)據(jù)處理程序 .......................................................................23 通信模塊 ...............................................................................24 鍵盤和顯示模塊程序 ............................................................26 本章小結(jié) ...............................................................................27 5. 系統(tǒng)誤差分析 ...............................................................................27 誤差分析 ...............................................................................27 結(jié)論 ...............................................................................................28 參考文獻(xiàn) ........................................................................................29 致謝 ...............................................................................................31 附錄 ...............................................................................................32 3 基于 DSP 的智能電力參數(shù)測(cè)試儀的研究 摘 要 電力參數(shù)的準(zhǔn)確、快速測(cè)量對(duì)于實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化、保證電網(wǎng)安全與經(jīng)濟(jì)運(yùn)行具有重要的意義。儀器整體分為兩大部分：數(shù)據(jù)采集和處理系 統(tǒng)、數(shù)據(jù)顯示 和存儲(chǔ) 系統(tǒng)。電網(wǎng)的電流、電壓過(guò)低過(guò)高。而完成的功能也由傳統(tǒng)的計(jì)量發(fā)展到多條記錄存儲(chǔ)、可與計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換、可進(jìn)行遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)測(cè)量 (有線或無(wú)線 )等。 本文的主要研究?jī)?nèi)容包括： 分析電力參數(shù)測(cè)試儀器的國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀，指出開(kāi)展電力參數(shù)綜合測(cè)試儀器 7 研究的重要意義。另外，頻率同步也是實(shí)現(xiàn)高精度諧波分析的重要措施之一。本文采用在對(duì)加窗后進(jìn)行插值的雙譜線插值算法，該方法能極大地提高 FFT計(jì)算的精度，從 而滿足諧波測(cè)量中對(duì)諧波參數(shù)的精度要求。 計(jì)算 1()g???? 可以采用多項(xiàng)式逼近方法。如果采用多項(xiàng)式逼近求出函數(shù) ??v 的近似計(jì)算公式，結(jié)果中將不含有奇次項(xiàng)。數(shù)據(jù)顯示與存儲(chǔ)系統(tǒng)主要完成測(cè)量數(shù)據(jù)的顯示、存儲(chǔ)工作。該模塊主要用于數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)和數(shù)據(jù)顯示系統(tǒng)的通訊。 R 1R 2R 3R 4R 5R 6R 7R 8R P 1++L M 3 2 4+ 5 V 5 VL M 3 2 4+ 5 V 5 V 1 . 6 5 V 圖 電流采樣電路 R 3 0R 3 1R 3 2R 3 3R 3 4R 3 5R 3 6++L M 3 2 4+ 5 V 5 VL M 3 2 4+ 5 V 5 V 1 . 6 5 VP T1 : 1R P 4 圖 電壓 采樣電路 14 頻率測(cè)量電路 由于系統(tǒng)的測(cè)量是通過(guò)對(duì)信號(hào)進(jìn)行周期采樣的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)的，因此其準(zhǔn)確性不僅來(lái)源于采樣的準(zhǔn)確性還來(lái)源于系統(tǒng)頻率測(cè)量 的準(zhǔn)確性，因此加入測(cè)頻電路是必不可少的。由于要研制的測(cè)試儀器電壓電流的測(cè)試精度預(yù)計(jì)達(dá)到 ％ RG(量程 )，所以 A／ D轉(zhuǎn)換器位數(shù)至少要達(dá)到 12位。 ADS8364有 6個(gè)模擬輸入通道，分為 A、 B、 C三組，每組包括 2個(gè)通道，分別由HOLDA、 HOLDB和 HOLDC啟動(dòng) A／ D轉(zhuǎn)換。 在本系統(tǒng)中，模擬信號(hào)采用差分輸入方式，要滿足雙極性輸入就需要進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換， 由于采樣時(shí)已經(jīng)進(jìn)行了電平轉(zhuǎn)換 。 處理器部分設(shè)計(jì) 由于本裝置在測(cè)量中，大量使用乘法累加運(yùn)算，如有效值運(yùn)算、功率計(jì)算、FFT變換等，選用一般的 51系列單片機(jī)是 無(wú)法勝任的，又因?yàn)楸鞠到y(tǒng)中沒(méi)有復(fù)雜的控制功能，因而選用了適合于高速數(shù)據(jù)運(yùn)算的 TI公司的 55xx系列 DSP中的TMS320VC5502作為主處理器。 DMA控制器獨(dú)立于CPU工作，為數(shù)據(jù)移動(dòng)提供六個(gè)獨(dú)立的通道。 (7)16K字節(jié)的指令緩沖區(qū)。 EMIF(External Memory Interface)是外部存儲(chǔ)器和 TMS320VC5502片內(nèi)其他 17 單元間的接口， CPU訪問(wèn)片外存儲(chǔ)器的時(shí)候必須通過(guò) EMIF。它具有以下特點(diǎn)： 1）最高工作頻率高達(dá) 166MHz； 2)標(biāo)準(zhǔn) ； 3)32位數(shù)據(jù)總線： 4)管腳可與 1]阻器件 兼容； 由于同步動(dòng)態(tài) RAM是通過(guò) EMIF接口與 DSP進(jìn)行連接的，工作時(shí)的時(shí)鐘脈沖由DSP提供， TMS320vC5502的最高時(shí)鐘頻率為 200MHz， EMIF接口提供的最高頻率是1OOMHz，從這一點(diǎn)來(lái)看， HY57V643220的 166MHz是完全達(dá)到要求的。 18 通信接口部分設(shè)計(jì) 為了實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)與外部進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，本文設(shè)計(jì) RS232通信接口，主要完成數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)與數(shù)據(jù)顯示存儲(chǔ)系統(tǒng)之間的通信。 程序控制掃描方式是利用處理器在完成其它工作的空余，調(diào)用鍵盤掃描子程序，來(lái)響應(yīng)鍵輸入要求。 此設(shè)計(jì)中的液晶顯示模塊接口控制時(shí)序采用了 8080 時(shí)序，讀寫信號(hào)獨(dú)立，與 VC5502A 之間的接口電路如圖 所示。當(dāng)上位計(jì)算機(jī) (數(shù)據(jù)顯示和存儲(chǔ)系統(tǒng) )發(fā)出通訊命令時(shí)，系統(tǒng)通過(guò)串行口中斷進(jìn)行接收，根據(jù)不同的命令，向上位計(jì)算機(jī)發(fā)送不同參數(shù)的計(jì)算結(jié)果。中斷服務(wù)程序執(zhí)行完畢后，程序回到主循環(huán)。數(shù)據(jù)處理完成后，查詢發(fā)送標(biāo)志，如成