資料介紹
1 系統方案
由于本系統實時性要求較高且工作過程中有大量的數據傳輸和人機對話事件發生,而單個DSP資源有限,如果采用單個DSP處理數據,系統將不能及時處理采樣數據并且可能會造成部分數據丟失從而影響系統整體性能。為彌補這一缺點,本設計提出了采用DSP+ DRAM+DSP的雙處理器協同工作模式,一片DSP全權負責采集、捕獲工作,另一片負責數據處理和人機對話,這樣可實現不間斷、高速度、多端口的處理。針對通信雙方速度不匹配、信息交換實時性要求高、一次傳輸信息量大、數據傳送要求準確無誤等特點,綜合考慮通信的可靠性、實現的難易程度以及成本等諸多因素,采用雙口RAM通過雙機中斷交互式協調工作的模式來實現多處理器之間的高速通信。系統總體框圖如圖1所示。

圖1 系統總體框圖
2 工作過程
首先,通過傳感器把PT(電壓互感器)、CT(電流互感器)上的電壓、電流轉換成跟隨式的交流低壓,然后經過兩級RC濾波器濾波后送入DSP片上A/D模塊,由雙DSP控制A/D的采集和數據的傳輸,最后對采集的數據進行FFT等各種算法的處理從而獲得所需要的各種電網參數并且判斷電能質量的優劣;同時,在外部按鍵控制下,根據不同的命令相應的在液晶屏上實時顯示數據,從而達到實時監控的目的。
系統硬件設計
本電力系統諧波分析儀的硬件電路主要包含5個部分:信號轉換模塊、信號預處理模塊、雙TMS320F28335數字信號處理模塊、單色液晶屏模塊(CM320×240)、鍵盤模塊。
1 信號轉換模塊
信號轉換模塊主要包括互感器和程控信號調理部分。互感器采用高頻性能好的精密電壓互感器(KV50A/P)和電流互感器(KT50A/P),相移小于4~5°,信號頻率在2kHz時衰減小于0.3~ldB,完全可以滿足50次以下諧波的精確測量。程控信號調理部分利用TMS320F28335片上ADC的同步采樣方式,可以確保電壓與電流信號間沒有相對相移。由于雙極性模擬輸入信號不能直接輸入到DSP-L機片上A/D模塊,因此通過雙DSP模塊上DSP-L機的SPI總線以及GPIO口控制對輸入信號衰減/放大的比例,以滿足A/D模塊對輸入信號電平(0~3V)的要求。A/D模塊輸入信號調理部分采用256抽頭的數字電位器AD5290和高速運算放大器AD8202組成程控信號放大/衰減器,每個輸入通道的輸入特性為1MΩ輸入阻抗+30pF。程控信號調理電路原理圖如圖2所示。

圖2 程控信號調理電路原理圖
由于本系統實時性要求較高且工作過程中有大量的數據傳輸和人機對話事件發生,而單個DSP資源有限,如果采用單個DSP處理數據,系統將不能及時處理采樣數據并且可能會造成部分數據丟失從而影響系統整體性能。為彌補這一缺點,本設計提出了采用DSP+ DRAM+DSP的雙處理器協同工作模式,一片DSP全權負責采集、捕獲工作,另一片負責數據處理和人機對話,這樣可實現不間斷、高速度、多端口的處理。針對通信雙方速度不匹配、信息交換實時性要求高、一次傳輸信息量大、數據傳送要求準確無誤等特點,綜合考慮通信的可靠性、實現的難易程度以及成本等諸多因素,采用雙口RAM通過雙機中斷交互式協調工作的模式來實現多處理器之間的高速通信。系統總體框圖如圖1所示。

圖1 系統總體框圖
2 工作過程
首先,通過傳感器把PT(電壓互感器)、CT(電流互感器)上的電壓、電流轉換成跟隨式的交流低壓,然后經過兩級RC濾波器濾波后送入DSP片上A/D模塊,由雙DSP控制A/D的采集和數據的傳輸,最后對采集的數據進行FFT等各種算法的處理從而獲得所需要的各種電網參數并且判斷電能質量的優劣;同時,在外部按鍵控制下,根據不同的命令相應的在液晶屏上實時顯示數據,從而達到實時監控的目的。
系統硬件設計
本電力系統諧波分析儀的硬件電路主要包含5個部分:信號轉換模塊、信號預處理模塊、雙TMS320F28335數字信號處理模塊、單色液晶屏模塊(CM320×240)、鍵盤模塊。
1 信號轉換模塊
信號轉換模塊主要包括互感器和程控信號調理部分。互感器采用高頻性能好的精密電壓互感器(KV50A/P)和電流互感器(KT50A/P),相移小于4~5°,信號頻率在2kHz時衰減小于0.3~ldB,完全可以滿足50次以下諧波的精確測量。程控信號調理部分利用TMS320F28335片上ADC的同步采樣方式,可以確保電壓與電流信號間沒有相對相移。由于雙極性模擬輸入信號不能直接輸入到DSP-L機片上A/D模塊,因此通過雙DSP模塊上DSP-L機的SPI總線以及GPIO口控制對輸入信號衰減/放大的比例,以滿足A/D模塊對輸入信號電平(0~3V)的要求。A/D模塊輸入信號調理部分采用256抽頭的數字電位器AD5290和高速運算放大器AD8202組成程控信號放大/衰減器,每個輸入通道的輸入特性為1MΩ輸入阻抗+30pF。程控信號調理電路原理圖如圖2所示。

圖2 程控信號調理電路原理圖
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