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三相高速数据收集方案支持智能化更高的电网管理

作者:GordonLee时间:2015-04-30来源:电子产品世界收藏

  2 确保高精度三相监测

本文引用地址:http://www.eepw.com.cn/article/273453.htm

  高精度三相功率监测必须同时采样全部模拟输入,以高精度计算瞬态功耗。 (MAXREFDES30#)子系统参考设计(图5)是高精度模拟输入前端(AFE)。采用16位精度和8通道操作,监测,同时收集三相模拟数据。每通道250ksps的高速采样率支持±10V输入信号,确保高精度捕获故障事件,供电公司可在单个周期内立即采取措施。

  子系统也优化用于要求多路高速、高精度、同时采样模拟输入的应用,例如多相电机控制和工业振动检测。

  适用于配电自动化的低功耗、完备信号链AFE,Petaluma子系统方框图如图6所示,接下来我们做进一步分析讨论。

  Petaluma采用两片四路、超高精度超低噪声运算放大器(MAX44252),对±10V输入信号进行衰减和缓冲,以匹配 (MAX11046)输入范围。运算放大器采用反相配置,所以信号的输入的信号极性是反相的。转换结果与电压的关系式为:10-CODE/65536 × 20。

  MAX11046为8通道、250ksps、16位、单电源供电、双极性、同时采样ADC。虽然ADC内部提供了4.096V电压基准,如果Petaluma使用外部高精度电压基准MAX6126,可提供更高精度。MAX6126的初始精度为0.02%,最大温度系数(tempco)为3ppm/ºC。

  MAX1659和MAX8881稳压器分别提供后端稳压,产生5V和10V电源。MAX765 DC-DC反相器和LM337负压LDO产生-10V电源。

  Petaluma连接至FMC兼容现场可编程门阵列(FPGA)/微控制器开发板。子系统要求FMC连接器提供3.3V和12V。

  3 针对ZedBoard™平台的固件

  针对ZedBoard平台发布的Petaluma固件支持Xilinx® Zynq®片上系统(SoC)内部的ARM® Cortex®-A9处理器。固件利用Xilinx SDK工具用C语言编写,基于Eclipse™开源标准。固件连接硬件、收集采样并将其保存至存储器。固件接收命令,配置ADC,以支持250ksps最大采样率,通过虚拟COM端口将采样数据下载至标准终端程序。

  4 性能测量

  图7和图8所示为ADC采样的图,以250ksps高采样率获得数据。这些动态测试结果表明,Petaluma子系统在信噪比和总谐波失真(THD)方面具有非常好的性能。

  往往利用直流信号的直方图确定ADC系统的噪声。由于系统中存在噪声,ADC产生的结果将在主值附近。转换结果的分散性表示ADC的噪声信息。图9的直方图表明,计算得到的标准方差为0.711,非常好。此外,97.7%的转换结果在前三个中心主值之内。

  注意,如要复现测试数据,要求精度高于被测件的信号源。为复现结果,必须采用低失真信号源。采用Audio Precision SYS-2722产生输入信号。利用Mitov Software的SignalLab中的控件产生

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