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一种基于DSP的智能谐波电能监测装置
杨坤刘小燕
（式汉理工大学自动化学院湖北武汉430070）
般求与皮用
摘要：本文提出了一种基于DSP的智能谱波电能监测装置的设计方索。该装置采用专用电力测量芯片(AD73360)和高速DSP(TMS320F2812) 以触模屏作为人机接口，实现了诺波电能参数的实时在线监测。
关键词：高速DSP触摸屏
中图分类号：TM93 1、引言
文献标识码：A
文章编号：1007-9416(2011)07-0236-02
电压传感器和CS040G型霍尔电流传感器。同时，为了减小采用FFT
随着现代工业技术的发展以及非线性电力电子负荷的广泛应用，电网中谐波含量逐年升高，其对工业生产和生活造成了严重的危害。因此，有必要对电能进行监测，其对电力系统的安全，经济稳定运行有着重大的意义。本文针对当前市场需求和应用的需要，在满足谐波电能测量精度的情况下，提出了一种基于DSP的智能谐
波电能监测装置的设计方案。 2、诺波监测装置的硬件设计
本文提出的基于DSP的智能谐波电能监测装置的总体硬件组成框图如图1所示。基于DSP的智能谱波电能监测装置在硬件组成上主要由四部分组成，即前置电路，采集电路，DSP及外围电路和用，户接口电路。
整个装置的工作过程是：利用电压传感器和电流传感器获取所需的电压信号和电流信号，将被副的高电压大电流信号转换为-5V~+5V的交流电压信号，然后经滤波电路对传感器的输出信号进行抗准充低通滤波处理，接着在同步及期率采样电路的作用下，通过电压电流采样与A/D转换电路对前置电路的输出信号进行处理，接差将其送入DSP进行信号分析与处理并得到所需的谐波电能数据，最后将所得数据通过用户接口电路以实现对谐波电能的实时监控、谐波电能测数据的传输，与上位机的通信以及报警等功能。
2.1DSP及外图电路
在本装置中,DSP处理器是本装置的核心器件，其性能在很大程度上决定了系统的性能。综合考虑设计要求、价格、可扩展性强等方面，本装置选用T1公可的TMS320F2812作为主处理器芯片。其是一款32位低功耗高性能定点DSP芯片，数字信号处理速度快，具有强大的事件管理能力和嵌人式控制功能，同时外设接口丰富，可扩展性好，因此十分适合谐波信号的分析与处理(2],DSP2812的外围电路主要包括电源电路、JTAG接口电路以及有源晶报电路等。
2.2前置电路
前置电路主要由电压传感器，电流传感器以及滤波电路组成。在本装置中，传感器可采用南京奇霍公司生产的VSM025A型霍尔
前置电路电路
M
万方数据
电压传感器
电流传感器
波波电路
进行谐波分析过程中的频谱混叠误差，本设计采用了一阶RC式低通滤波电路对信号进行滤波。
2.3采集电路
由于在采样过程中，电网频率并不是恒定不变，而是在50HZ左右变化，因此样间隔t=T/256(T为采样周期)也不是恒定不变的，为了跟踪电网频率的变化进行精确采样，在进行采样之前必须加人锁相同步与频率采样电路。
在本装置中，采用AD73360作为A/D转换芯片。AD73360是款面向工业电能计量或多通道模拟输人等通用应用的6通道模拟输人前端(AFE)处理器，其采用一△转换原理，抗混叠性能强，信噪比高，可以对采样频率和输人信号增益编程。AD73360可直接利用 DSP2812的McBSP(多缓冲串行口)接口直接与其相连。
2.4用户接口电路
本设计采用触摸屏作为人机交互的接口，具有界面友好，操作简易的优点，特别是在谐波监测装置中，其既能予以实时显示谐波的各项参数，又能以波形图的方式显示动态请波的变化情况。本装置选用海泰克(HITECH)公司生产的PWS6600S-S触摸模屏，其采用 5.7英寸(320x240)高分辨率STN的液晶显示模块，配有5个可自定义的按键，性能十分出色。该触摸屏与DSP2812采用RS232通信协议进行通信。
3、波监测装置的软件设计
本设计采用模块化设计方法，整个谐波监测装置的程序主要包括：信号采集与数据处理子程序，DSP与触摸屏通信子程序。主程序启动后，首先完成整个系统的初始化，然后启动A/D转换，进行6路信号的采集与转换并将其送人DSP2812进行信号FFT变换，从而根据谐波电能的计算公式获取所需的谐波电能参量。最后，通过调用 DSP与触摸屏通信的子程序以实现对谐波电能参数的传输，并在触摸屏中对谐波参数及其波形进行显示等。
DSP与触摸屏进行通信的子程序可以直接利用HITECH提供
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采集电路电压、电流采样与A/D转换
锁相同步及频率采样电路
DSP及外围电路用户接口电路：
触摸屏
TMS320F28126 存储器及外围
图1基于DSP的智能谐波电能监测装置的总体硬件组成框图
通信接口报警电路