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一种STATCOM信号采集模块设计

作者:时间:2014-04-08来源:网络收藏

3 硬件电路设计

本文引用地址:http://www.eepw.com.cn/article/236078.htm

3.1 电压电流互感器

传感器使用电压电流互感器,电压互感器型号为LCTV31CE,电流互感器为LCTA24D。LCTV31CE是一种电流型电压变换器,其输入电压最高可达1 000 V,额定电流2 mA,输出电压则取决于所用的运算放大器,最高输出电压为运放电源电压的1/2,系统电压互感器与运放连接电路如图4所示,Vout=I2R2。LCTA24D-50 A/62.5 mA电流互感器,其额定输入电流50 A,额定输出电路62.5 mA,额定采样电压取决于所用的预算放大器,最高输出电压为运放电源电压的1/2,电流互感器与运放连接电路如图5所示,Vout=I2R2。

 

 

3.2 信号调理

的内部结构和芯片特性可知,与传统的模数转换芯片不同,其内部的信号调理电路中,加入了低噪声高输入阻抗的信号调理电路,而等效阻抗完全独立于采样频率且为固定值1 MΩ。同时,模拟输入端集成了具有40 dB抗混叠滤波器,无需添加额外的外部驱动和滤波电路。因为互感器输出的电流往往较小,且互感器直接接A/D会产生较大的相移,为使输入信号电压与模拟输入电压匹配,互感器输出信号经运算放大器OPA2132放大至5-6 V,调理电路如图4和图5所示。

3.3 与TMS320F2812接口设计

系统采用TMS320F2812作为主控芯片控制两片AD7606-6。TMS320F2812是TI公司的一款基于Flash的工业级32位定点DSP,其内核是针对工业需求所设计,主频能达到150 MIPS,单周期32×32位MAC;拥有EVA、EVB事件管理器,具有强大是事件处理功能,如中断、定时、PWM输出等;再加上丰富的外设接口,如CAN、SCI等,使其成为当前工控领域主流的控制芯片。

 

 

双片AD7606-6与TMS320F2812接口电路如图6所示。两片A/D的并行数据输出口直接连接到DSP的数据线XD[15:0];DSP的GPIOA[15:13]与OS[2:0],控制过采样倍率;GPIOB8连接AD7606-6(1)的片选端

i.jpg
,GPIOB9连接AD7606-6(2)的片选端,用于控制数据读取先后;
k.jpg
和GPIOB10经或门连接到两片A/D的读使能信号
j.jpg
,每向A/D
j.jpg
发个低电平读取一个输入通道的转换数据;PWM7连接A/D的CONVST A&B,用于启动A/D采样并转换。两片A/D的BUSY信号经或门连接到DSP的外部中断接口
k.jpg
,当两片A/D数据转换完成,两个BUSY变为低电平时,给
k.jpg
中断信号,告诉DSP可以读取数据。

 

4 同步采样软件设计

采用软件部分主要实现主控芯片DSP对AD7606-6的控制,完成对电网电量参数的采集。为方便数据处理,在每个工频周期内采集128个数据点,用DSP自带的捕获单元完成电网周期的计算,假设电网周期为T,则每隔T/128时间给CONVST A&B一个触发脉冲,启动A/D采用并转换。触发脉冲由PWM7提供,每个转换周期结束,根据最新获得的周期值修改PWM输出的占空比,即可实现在不同的频率内都能采集到128个数据点。

当转换结束,BUSY信号变成低电平给DSP一个外部中断信号,DSP进入外部中断子程序,外部中断子程序实现对转换数据的读取。读取第一片A/D的数据,首先GPIOB8给AD7606-6(1)的片选端

i.jpg
一个低电平,低电平持续到数据读取完成。然后通过GPIOB10和
6个脉冲,从并行口依次读取6路输入通道转换值,程序中注意读取完数据后要修改数据寄存器的地址。第二片同理,只需修改片选信号即可。程序流程如图7所示。

 

 

 

5 实验结果

根据搭建的电路,给电压互感器接220 V交流电压,电流互感器接通以5 A交流电流,电压信号接入AD7606-6通道1,电流信号接入通道2。DSP根据程序同步对通道1和通道2采样,将采集到的数据量用CCS中的Graph功能拟合绘制电压电流波形,波形如图8和图9所示。由图可知,采集模块能够实时精确地采集交流输电线路的电压和电流。

 

 

6 结束语

应用针对智能电网新推出的模式转换芯片AD7606-6,设计了的数据采集模块。实验测试表明,该系统能够同步实时快速精确的采集电网电压电流,为DSP准确计算出系统的无功状态,快速准确的做出无功补偿策略进行无功补偿,提高电能质量提供了可靠的基础。此外,该数据采集系统还可以应用于有源滤波器APF和电能质量监控等智能电器装置。

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关键词: AD7606-6 STATCOM

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