（硬件）基于DSP的新型多功能电能质量监测仪表的设计

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1、万方数据测控技术与仪器仪表MeasmmentcontrolTecnnologya川nst咖ents基于DSP的新型多功能电能质量监测仪表的设计李林，曲延滨(哈尔滨工业大学(威海)信息科学与工程学院，山东威海264209)摘要：研制了一种基于DSP平台的电能质量监测仪表，以高性能数字信号处理器TMS320VC5402为核心，通过DSP与MCU的结合，利用硬件同步锁相技术，有效地完成了仪表的数据处理与显示功能。整个系统高效紧凑，实现了对电力系统参数进行多通道同步监测的硬件和软件系统设计。关键词：TMs320VC5402；AD73360；电力参数；M

2、cBSP中图分类号：TM932文献标识码：BDesignofelectricpowerqualitymonitoringdeVicebasedonTMS320VC5402ULin，QUYanBin(SchoolofInfomationScienceandEn百neering，HarbinInstituteofTechnology，Weihai264209，China)Abstract：AnelectricpowerqualitymonitoringdevicebasedonDSPisdes培nedandplemented．Takingtheh曲

3、pe如nnancedi舀talsignalpmcessorTMs320Vc5402鸽thecoreprocessor，byusingbothDSPandMcU，thedataacquisition，pmcessinganddis—playaremoreemciently．Thedesignschemesofpowerqualit)rmonitoringdeViceisintmducedindetail．ThissystemhaLsaccom‘p“shedthehardwaI℃consnlJctionsandsoftwaredesign．Keyw

4、Ords：TMS320VC5402；AD73360；elect^cpowerp眦meter；McBSP近年来，我国电力事业无论是发电总量还是电网的建设都得到了迅猛发展，电力系统的规模不断扩大。但随着生产力的发展，电能质量的『ⅡJ题日益受到重视，生产和生活中对于电能质量的要求也越来越高。由于高压直流输电系统的应用和大量变频器、整流器、电弧炉等非线性负荷、冲击性负荷不断地引入电力系统，大量谐波电流注入电网，造成电力系统中谐波含量急剧上升和电压波形严重“畸变”，致使电能质量下降。电网中的谐波污染日益严重，对继电保护、计算机、测量和计量仪器及通讯系统都

5、有不利和不可预知的影响；降低了电网可靠性，增加了电网损失；降低了电气设备的效率和利用率，在生产和生活中都造成巨大的经济损失。鉴于以上的各问题，提高电能质量的新技术及改善电能质餐的分析方法成为电力系统领域中的研究热点。为了采取合理的措施提高电能质鼋，对电能质量参数指标准确的检测和分析，对电力系统中各参数的实时、准确地测蟹，是解决电能质量问题的一个重要环节，只有对所存在的电能质量问题进行有效的检测、数据分析，才能清楚该电能质量问题的特性，进而采取相应的解决措施，以保证电网安全、经济运行。本设计以高性能数82欢迎冈上投稿www．chinaaet．co

6、m字信号处理器TMS320VC5402和高精度16位A／D转换器AD73360为核心，针对现有装置在软硬件设计方面存在的一些不足，通过基于DSP的快速傅里叶变换算法川，对装置开发涉及到的软硬件作出部分改进，对下位机重新作出设计，构架了DSP+MCU方案，设计了一种实时监测电力参数的装置，可以测量三相电压、电流、有功功率、无功功率、功率因数及频率等，在电能质量方面具体包括：2～31次谐波分析、电压波峰系数、电流K系数、三相电压／电流不平衡度等。1系统工作原理及总体设计本系统的硬件设计整体结构图如图l所示，以1’I公司的TMS320VC5402芯片

7、为核心，包括电流／电压隔离电路、信号调理及A／D采样电路、以16位低功耗单片机MSP430F149为核心的人机接口电路以及系统辅助电源。实现了对包括三相电流／电压在内的各电参量的测量、显示控制以及通信等功能。整个系统以准确采样与处理为基础，兼顾整体的设计简单、成本低廉等因素。首先三相电压，电流经过精密电压电流互感器转换后滤除高次谐波，再经过信号调理电路变换为适合AD73360采样的信号进行采样。AD73360将采样完的数《电子技术应用》2009年第1l期万方数据￡‘队U1幽McDSP刊液警I，1卜接口e令丰}AD733印＼厂]／℃—爿按键模块l

8、16位模块多通道MSP430串行<}=爿通信模块I输出ADTMS320VC5402Prr■d虢嚣电压'’隔离k广内置捕获<}爿>l电能脉冲输出过零锁相