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基于DSP的电力系统测量和检测装置
摘 要：介绍一种利用MAX125作为A/D转换器，对多路信号同时进行高速采样，对所获取的采样信号用DSP进行处理的测量和检测装置。这种装置不仅可以对电力系统进行参数测量和故障分析，通过CAN总线还可以方便地集成到电力综合自动化系统中。
关键词：数字信号处理器；A/D转换器；通信；测量和检测
1 总体设计
整个装置的硬件配置如图1所示，由数据处理单元(DSP)、人机接口单元和数据采集单元等组成。DSP单元主要完成CAN总线通讯、数据的存储和大量的数**算，发挥其运算能力强的特长；采集单元采用MAX125，实现32通道16路同时、高速、14位分辨率采样；人机接口单元采用液晶显示，中文菜单操作。
2 TMS320LF2407A的特点
(1)高性能静态CMOS技术使得供电电压降为3.3V，减小了芯片的功耗；30MIPS的执行速度使得指令周期缩短到33ns，从而提高了芯片的实时运算能力，同时也给我们实时分析采样到的信号的暂态信息提供了条件。
(2)片内有高达32K字的FLASH程序存储器，高达1.5K字的数据/程序RAM，544字双口RAM(DARAM)，1.5K字单口RAM(SARAM)。外部可扩展的存储器总共192K字，64K字程序存储器，64K字数据存储器，64K字I/O寻址空间。这有利于我们存储采样的数据，在分析暂态信息的同时，还提供尽量多的稳态信息。
(3)CAN控制器模块是一个完整的CAN控制器，它是一个16位的外设模块，完全支持CAN2.0B协议。所以，我们可以通过CAN总线很方便地集成到电力综合自动化系统中。
(4)具有串行通信模块(SCI)，接收器和发送器是双缓冲的，每一个都有它自己单独的使能和中断标志位，两者可以独立工作，或者在全双工的方式下工作。我们在此采用串行通信接口与人机接口模块进行通信。
3 MAX125的特点
MAX125是内部带同步采样保持器的高速多通道14位数据采集芯片。芯片包含一个14位、转换时间为3μs的逐次逼近型模拟数字转换器，一个+2.5V的内部电压基准，一个经过缓冲的内部电压基准输入端，一个内部16MHz的时钟，一组可以同时对4路输入信号同步采样的采样/保持电路。MAX125每一个采样/保持电路(T/H)前面有一个2选1的转换开关，这样总共有8个输入信号。
在信号转换中，一个通道的故障状态不会影响其他通道的转换结果。在默认模式下，4个采样保持放大器的输出从1通道到4通道依次进行转换，当4个通道全部转换完毕后，对外部产生一个中断信号。也可以通过MAX125的双向并行口进行编程让它仅仅转换1、2、3通道，这样MAX125将一直对特定的通道进行转换，直到对它重新进行编程为止。中断信号总是在完成最后一次转换后出现。单一通道转换时间为3μs，转换完成后将结果存储在芯片内部的4×14bitRAM中。当所有的转换完成以后，可以依次对RD脚施加读脉冲以读出内部数据。4次读操作依次读出RAM中的4个数据字。
因为MAX125数据总线电平和TMS320LF2407A数据总线电平不完全相同，所以采用了总线电平转换芯片sn741vth245a，其中采用读写控制信号控制总线转换方向。
4 模块间的通信
TMS320LF2407A不但具有串行通信模块，还具有CAN控制器模块。
为了分担DSP的负担，减少DSP中断响应的次数，采用了单独的单片机控制的人机接口单元。DSP与人机接口单元通过RS232进行串行通信。
由于CAN总线结构简单、通信方式灵活、采用CRC校验、通讯距离远、抗干扰能力强、成本低且作为无主网络，增减结点也非常方便等很多优点，所以，在很多方面获得了广泛的应用。这里，通过CAN总线控制器模块，我们可以把该部分方便地集成到别的系统中。
5 结束语
本装置运行稳定可靠，克服了传统装置采样速率不高的缺点，可以实现最高达76K的采样速率，满足小波变换对信号处理的采样速率要求，很大程度地提高了装置获取电力系统暂态信息的能力；14位的采样精度改善了我们分析电力系统稳态信息的条件。所以，作者相信它可以很好地应用到电力系统中。
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