摘要
本论文主要针对电力系统中采用的谐波测量方法而提出的一种基于锁相倍频采集方法，通过锁相环对电力波形进行实时跟踪，既解决了频谱泄漏对谐波测量精度的影响，又实现了快速的，准确的，实时性的测量。
论文首先从理论上介绍了关于电力系统检测的几种常用方法及其各自的优缺点，重要介绍其中的通过FFT变换的谐波测量方法，并讨论了该方法易产生的缺点---频谱泄漏问题，及其产生的原因，为了解决这一问题而引入了锁相倍频采集技术，使得采样与电网同步，随电网的变化而变化。解决了电力系统检测中的频谱泄漏这一难题。基于上述方案，本人设计开发了基于TMS320VC5410的电力采集检测系统。基本实现了采集、A／D转换、数字信号处理、键盘显示、异步通信等系统软硬件设计。
该系统前端采用电力系统常用的AD73360采集芯片，锁相倍频电路由锁相环CD4046与分频器CD4060一起构成，产生AD73360采集触发信号。采集与处理结果可通过液晶显示实时显示，为了与上位机通信，系统采用了串口芯片MAX3111实现DSP与CPU的UART通信。最后为了使采集系统实现脱机运行，对DSP的Bootlooder功能和FLASH的在线烧写进行了详细的介绍。
The paper , for the harmonics detection method used in Power system, presents an sampling method based on frequency multiplication phase-locked. Through Phase -locked loop to track the power wave, which not only reduces the affect of spectrum leakage to the harmonics analysis, but also realizes quick .accurate and, real-time measurement.
The paper first discusses several kinds of general analysis methods used in power system and one's own pluses and minuses, Especially discusses the harmonics detection method and its apt shortcoming that produce ?Frequency spectrum leakage, and the reason produced, in order to solve this problem, the technology of frequency multiplication phase -locked is used to make sample frequency in pace with power wave frequency, and vary with power wave. The method solves the difficult problem ?Frequency spectrum leakage. Based on above-mentioned schemes, the power detection system based on TMS320VC5410 is designed , which realizes Collection, A/D, Digital Signal Processing .Keyboard .Display and UART ?The AD73360 gather chip commonly used in power system is used in front of the power detection system, and the circuit of frequency multiplication phase-locked is consisted of phase-locked loop device桟D4046 and frequency division device CD4060 to produce the gather signal of AD73360 frequently, the gather wave and re
sult can be displayed on LCD. For communication with CPU , the SPORT chip MAX3111 is used to realize the communication of DSP and CPU, finally in order to make the power detection system put in use in fact , Bootlooder function and the on-online programming method of FLASH in DSP is described in detail.
引文
[1] 高梅国等，数字信号处理器DSPs的发展，电子技术应用，2000(5)：4-6
[2] 苏涛，蔺丽华，卢光跃，张林让，DSP实用技术，西安：西安电子科技大学出版社，2002年
[3] 张雄伟，曹铁勇，DSP芯片的原理与开发应用(第3版)，北京：电子工业出版社，2003
[4] 胡铭，陈珩，电能质量及其分析方法综述，电网技术，2000。
[5] 潘贞存等，电能质量及其检测方法的研究，山东电力技术，1997(5)：55-58
[6] 王鸿钰，电能质量标准和相关的测量规范，仪表技术(2)，2000
[7] 鲁轶成，配电系统内过电压在线监测装置的研制，测控技术(2)，2002
[8] 胡广书，数字信号处理——理论、算法与实现．北京：清华大学出版社，1997
[9] 李必涛等，基于DSP的智能能型电力监测仪的研究，全国高乡电力系统及自动化专业第十五届学术年会，1999
[10] 李正军，跟踪锁相技术在电力电量交流采样中的应用，电力系统及其自动化学报(10)，1998。
[11] 刘毅，FFT算法在电力监控计算中的应用，辽宁工业学院学报，Vol．21NO．4：16-17
[12] 袁耀等，谐波电功率测量的DSP算法，电子工程师，1999(7)：26-29
[13] 高颉，定点DSP中运算精度的提高，电子工程师，2001(9)：13-43
[14] 赵玲等，应用DSP抑制电子装置的谐波，华东电力，2000(8)：14-16
[15] 沈兰荪，智能仪器与信号处理技术，北京：科学出版社，1990
[16] 伯晓晨等，Matlab工具箱应用指南，北京：电子工业出版社，2000．04
[17] TMS320C54X应用系统设计，北京：北京航空航天大学出版社，2002
[18] 戴明桢，周建江，TMS320C5x DSP原理设计与应用，北京：清华大学出版社，2002
[19] 万晸等，数字信号处理器在电测仪表中的应用，科技进步与对策，2000(6)：60-61
[20] 崔学深等，DSP技术在电力系统中的应用和硬件实现方式，现代电力，2002(2)：36-42
[21] 施奕平等，基于DSP的电能质量监测仪，电测与仪表，2002(1)：
17-19
[22] 马岚等，DSP技术在高精度三相电能测量系统中的应用，电测与仪表，2001(11)：53-55
[23] 祝朝辉等，基于DSP的电力谐波检测仪研制，电子技术，2001(11)：37-39
[24] 张佑峰，谐波对相位测量的影响，计量技术，1998(2)：26-29
[25] 李刚，林凌，叶文宇，TMS320F54 DSP结构、原理及应用，北京：北京航空航天大学出版社，2002
[26] TMS320C54X应用程序设计与开发，北京：北京航空航天大学出版社，2002
[27] 王念旭，DSP基础与应用系统设计，北京：北京航空航天大学出版社，2002
[28] 尚建华等，电力系统谐波测试仪的设计与实现，吉首大学学报，Vol．21．No．3：20-23
[29] 李维提，郭强，液晶显示应用技术，北京：电子工业出版社，2000
[30] 王鑫，傅丰林等，一种基于DSP控制的液晶显示屏的设计及实现，电子技术应用，2003．04。
[31] 高书莉，罗朝霞，可编程逻辑设计技术及应用，北京：人民邮电出版社，2001
[32] 潘松，王国栋，VHDL实用教程，成都：电子科技大学出版社，2000．03
[33] 廖裕评，陆瑞强，CPLD数字电路设计—使用MAX+plus Ⅱ入门，北京：清华大学出版社．2001．10
[34] 王江等，一种基于DSP的工频电测量的发生卡的研制，电子技术，1999(6)：41-43
[35] 谢小荣等，电力系统频率测量综述，电力系统自动化，1999(2)：54-58
[36] Johan Driesen, Development of a Measurement System for Power Quantities in Electrical Energy Distribution Systems, Instrument and Measurement, 2002(5): 21-23
[37] Texas Instrument, TMS320C54X User's Guide, 1999
[38] Texas Instrument, Code Composer User's Guide, 1999
[39] Texas Instrument, TMS320F5410 Data Sheet, 1999
[40] TMS320C54x Assembly Language Tools User's Guide, Texas Instrument, June 2001
[41] TMS320C54x DSP Reference Set, Volume 1: CPU and Peripherals,
Texas Instrument, June 2001
[42] Analog Devices, AD73360 Data Sheet, 2000
[43] SED 1335 Series LCD Controller ICs Technical Manual, Seiko Epson Corporation
[44] MAX7000AE/MAX7000A Programmable Logic Device datasheet, Altera Corporation, June 2003
[45] TMS320VC5402 and TMS320UC5402 Bootloader, Texas Instrument, February 2000
[46] Texas Instrument, TMS320C1X/2X/C2XX/C5X Assembly Language Tools User's Guide, 1995
[47] Texas Instrument, TMS320C2X/C2XX/CSX Optimizing C Complier User's Guide, 1999
