clpd在电能质量监测仪中的应用

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1、万方数据总第38眷第．432期2001年第12期电涮与仪表ElectricdMea．smlement＆Instmmema¨unCLPD在电能质量监测仪中的应用祁才君，陈隆道，章安元(浙江大学电气工程学院，杭州310027)V．I38、n432D虬200J摘要：讨论了电能质量监测仪中实时数据采集系统的设计，成功地解决了高速、实时数据采集系统中的数据缓冲问题。详细介绍了CPLD器件在串并电路、CPU接口电路及双CPU双RAM控制电路设计中的应用。关键词：电能质量；数据采集；CPLD中图分类号：TM933．4文献标识码：B文章编号：1001一1390(2t}01)12-0043

2、—03CLPDusedinpowerqualitymonitorQiCaiju．，ChenLonsdao。ZhanAnyaan(CollegeofElectricalEngineeringZhejiangUniversity—YuquanCampus，Hangzhou310027．China)Abstract：Thedalaacquisitionsystem，partofthem，wPl’qualitymoni

3、or．isdiscussedinthispaper．Databufferproblemduringdataacquisitionissolvedsuccessfu

4、lly，ApplicationofCPLD．usedinserialtoparallelcircuit．interfacecircuitbetweenserialA／DeonverterandCPU，andCOfllrojcircuitbetweenBi』PUandBi—RAM，aregivenindetailKeywords：powerquality；dataacquisition；CPLD0概述电能是经济、实用、清洁，并且容易控制、传输及转换的种能源随着国民经济的发展，一方面，电能的需求量越来越大，各种现代用电设备对电能质量的要求愈来愈高。另一方面，随着各种电力电子装

5、置的不断普及，这些现代电力设备反过来又成为最大的电能质量污染源。．据日本电气学会1992年项有关谐波源的凋查报告，最人偕波源为电力电子装置用户，所占的比例高达96％t2]。为r改善电能质量，首先必须准确地监测电能质量。由于电能质量指标众多，电能质量监测仪通常是一台数字化智能仪器。我们研制的电能质量监测仪由采集系统和一个数据处理单元组或。其中．数据采集系统由双CPU系统构成，数据处理单元由工控机构成为丁捕捉电网参数的瞬态变化。数据采集采用非同步、等间隔均匀采样方式较为合理，非同步采样的数据由软件实现同步化处理，然后再利用各种数7信号处理算法(快速付里叶变换¨’r．离散小变换

6、DWT等I“)计算电能质量参数”I同时，为了方便数字电路和模拟电路的隔离，数据采集部分的A／D转换器可以采用串行A／D转换器，，为了保证数据采集、数据传输、数据处理能同步进行，数据采集单独由片CPU栉制，数据传输由另一片CPU控耥，数据处理则由上控机戈或。埘j1CPU之间的数据交换及缓冲南2片大容量的SRAM及双CPU双RAM控制电路完成。电能质量监测仪的硬件核心为数据乐集系统。数据采集系统的总体框图如图l所示J～世_^jIH～电r1线U—f——剖淼厂未h—=Pt；一JJA／DU信号调理1r1串jf转换LJ一Ir叫言JLJu多路选择叫A／DH接u电路一——图1实时数据采集

7、系统的总体框图43—万方数据总第38卷第432期2001年第12期电测与仪表EkctricalMeasuremenl＆Instramentalion图l中，三相电压、三相电流信号经信号调理电路后，由多路选择器每次选出一相电压、电流信号同时进行A／D转换，以保存其相位关系。这里，选用了BB公司的高速、逐次逼近型串行A／D转换器ADS7812或ADS7813。这两片A／D的管脚完全兼容，前者的分辨率为12位，后者为16位⋯。两片A／D转换的结果由串并转换及接口电路与CPUl相接。CPUl和CPU2之间的数据通过双RAM实现缓冲和交换。CPU2将RAM中的数据经ISA总线传送给

8、工控机，由工控机对采集数据进行处理、存储等操作。在数据采集系统的设计中，串并转换及路、双CPU双RAM控制电路的设计是关键，详细讨论其设计方法。l串并转换及接口电路的设计串行A／D转换器ADS7812或ADS7813的数字接口线仅有4根(BUSY、CONV、DATA和DataCLK)H，因此，A／D转换器和CPU系统之间的隔离只需4只高速光耦。与采用并行A／D相比，其隔离电路要简单得多。但是，CPU系统的数据总线通常为8位，故在A／DVol38N¨432Dec200l法的缺陷是需用器件较多，电路结构复杂另一种比较理想的办法是采