TMS320LF2407A的多路电压监测系统硬件设计(2)

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3.6 PCB板的制作 19

4 软件设计 20

4.1 采样部分软件设计 20

4.2 SCI通信软件设计 23

结论 26

致谢 27

参考文献 28

1 绪论

1.1 问题的提出

近年来，大量电力电子器件被广泛应用于生产生活的各个方面；动态的非线性负载的使用，更是导致电力系统中存在大量的暂态和冲击特性的无功功率，电力系统中的电压、电流波形畸变严重，三相参数不平衡等日趋严重，严重地影响了电力系统的稳定性和用电设备的正常工作。目前，国家对电力工业提出了“一特四大”的发展战略，即通过建设以特高压（特指交流1000千伏及以上和直流正负800千伏以上的电压等级）电网为骨干网架的坚强智能电网，促进大水电、大煤电、大核电、大型可再生能源发电基地的集约化发展，实现更大范围内能源资源优化配置。管理部门愈来愈需要有专门的装置来监测电网运行情况以及时应对故障。文献综述

1.2 电能质量监测的发展概况

对电能质量的重视，导致了监测设备的发展，对电能质量进行日常监测已成为国外许多电力公司的共同做法。例如美国电力研究院正PRJ)为了解全国配电系统的电能质量状况，在1992年开始设计了专门的监测系统；1911建立了监测系统用于对全国24个电力公司的配电系统电能质量进行监测，研究计划的主要目标是提供有关属地总体范畴内电能质量参数的基本统计数据。在国内，过去的监测设备能力通常比较有限，要么是监测干扰问题的(比如干扰分析)，要么是监测稳态变化的(比如电压录波，谐波分析)。随着微处理器处理能力的增强和数字信号处理技术的发展，制造功能全面的电网质量监测系统成为可能，同时也必须解决一些问题以便识别和解决电能质量监测问题。电网监测系统己经从单纯的故障监测发展到对系统运行监测。采集的数据量也大大增加，因此需要更先进的分析工具。基于以上背景，提出设计基于DSP技术的多路电压监测系统。本装置可以安装在发电公司或用户端，监测电网的电压质量，可以及时、准确地得到电网电能质量参数情况和并且系统地对其整体分析。

1.3 DSP技术

数字信号处理(Digital Signal Processing，简称DSP)是一门涉及许多学科而又广泛应用于许多领域的新兴学科。20世纪60年代以来，随着计算机和信息技术的飞速发展，数字信号处理技术应运而生并得到迅速的发展。25年的发展历程证明了DSP在应对成本、功耗、性能、灵活性等各种挑战方面的能力是无限的。能够最大限度地压缩系统方面的开支。数字信号处理是一种通过使用数学技巧执行转换或提取信息，来处理现实信号的方法，这些信号由数字序列表示。多路电压监测系统中，可以利用DSP技术将电压的波形、频率等模拟信号进行模数转换后得到所需的数字信号，可以大幅度提高工作效率与准度。本系统中使用的时TI公司推出的TMS320LF2407 一种定点DSP芯片，具有低成本、低功耗、高性能的处理能力。几种先进的外设被集成到该芯片内，形成真正的单芯片控制器。2407具有处理性能更好（30 MIPS）、外设集成度更高、程序存储更大、A/D转换速度更快等特点。论文网

1.4 主要内容安排

本文着重介绍硬件电路的设计和软件核心控制程序的设计。首先介绍电能质量监测的提出和发展概况绍以及DSP技术在电能质量监测这一领域的优点；第二部分介绍了整个系统的功能和框架结构；第三部分介绍控制采集卡硬件设计，包括2407最小系统、交流采样电路、直流采样电路、通道选择电路、SCI通信电路的设计；第四部分主要介绍软件控制部分设计，包括采样子程序和SCI通信子程序，主要以流程图的形式展示程序设计的基本思路，整个软件的设计采用模块化、结构化设计思想，程序便于移植，功能模块可以很容易的修改。