随着电力电子技术的蓬勃发展,供电系统中增加了大量的非线性负荷,从低压小容量的家用电器到大容量的工业交流变换器的广泛应用,引起了电网电压、电流波形的畸变,威胁到电力系统安全、稳定、经济运行。在国家一些重要项目的建设中电网质量的监测显得尤为重要,作为目前功能完整,体积较小的96型ACR230ELH电力质量分析仪对电力质量检测、解决谐波产生的问题有着重要的指导作用。
应用的先进技术:
为了对上述电网谐波危害进行相应的度量、评估和考核,上海安科瑞电气股份有限公司研发了基于DSP+ARM7模块化设计方案的高端电力质量分析产品ACR230ELH。
该产品采用当今世界流行的高档电能标设计方案:DSP+MCU的实现方法,将DSP的高速数字信号处理功能和高档MCU(ARM)完善的管理、通讯、丰富的接口功能相结合。基本工作原理如下:
图1硬件设计原理框图
互感器将来自电网的电压、电流信号实时送到表内16位高速Sigma-DelTa AD进行6个通道电力信号的同步采样,AD转换完成之后把数据传送给DSP进行各种复杂的数值运算,通过相应的数学运算,DSP完成整表的计算功能,具体包括所有电力参数的测量、有功、无功、视在电能的计量等工作;完成之后DSP把相应的计算数据和ARM7进行数据交换,ARM7主要完成液晶显示、数据统计存储、外部通讯、菜单键盘操作、DI/DO量的输入控制等工作。
A/D采用的是ADI公司推出的AD73360L芯片,内带6个独立通道的16位串行模数转换器,采用Sigma-Delta转换原理,具有良好的抗混叠性能。AD73360的数据转换输出接口是同步串口(SPORT口),DSP采用的是ADSP 219x芯片,同样具有相同SPORT接口,使用起来非常的方便,免去了IO口模拟带来的一系列烦恼。
ARM7采用的是NXP的LPC2138,该芯片功能强大,外围端口资源丰富,内部RAM最大可以达到32K,运行速度可达60M,带有多通道的32位定时器,多路PWM输出资源,多个SCI、SPI、IIC接口;IO口可以承受5V电压输入;内部还带有多种运行功耗模式。
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