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基于鎖相環(huán)與雙AD7865的交流采樣技術(shù)及其應(yīng)用

作者: 時(shí)間:2011-03-16 來(lái)源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

3 電壓電流調(diào)理電路設(shè)計(jì)
根據(jù)原理設(shè)計(jì)的電壓調(diào)理電路如圖3所示。
設(shè)計(jì)中采用2 mA/2 mA電流型互感器TV1013-1,電阻為220 kΩ,最大可測(cè)電壓有效值為440 V;調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器大小,通過信號(hào)濾波、電壓抬升、功率放大將待測(cè)信號(hào)轉(zhuǎn)化為0~5 V的電壓信號(hào)Uout,作為A/D芯片的輸入信號(hào);同時(shí)采用過零比較法使Uout與抬升零點(diǎn)比較產(chǎn)生工頻方波信號(hào),作為鎖相環(huán)電路的輸入信號(hào)。
電流采集電路與電壓采集電路相似,只是電流信號(hào)衰減部分使用了sensor系列精密電流互感器CHG-200E與TA1905-4組成的兩級(jí)電流互感器,轉(zhuǎn)化比例為20 A/1.25 mA,并且去掉了電阻。具體電路如圖4所示,電壓抬升電路省略;Iout為0~5 V的電壓信號(hào),輸入A/D芯片。

e.JPG

4 TMS320LF2407與雙的接口設(shè)計(jì)
4.1 接口電路設(shè)計(jì)
系統(tǒng)設(shè)計(jì)中,要求精度為0.2%~0.5%,但TMS320LF2407的10位A/D轉(zhuǎn)換芯片的采樣精度為1/1 024,近乎0.1%,但考慮到電路中的其他環(huán)節(jié)的誤差,已很難做到0.2%。為了適應(yīng)采樣法電力參數(shù)測(cè)量中同時(shí)采樣多路輸入信號(hào)及對(duì)電壓需較寬的測(cè)量范圍的要求,為此,本系統(tǒng)采用外接A/D的方法,通過TMS320LF2407控制外部轉(zhuǎn)換器對(duì)三相電壓、電流等電力參數(shù)進(jìn)行采樣。
TMS320LF2407是TI公司推出的一種面向數(shù)字控制系統(tǒng)開發(fā)的新型可編程DSP控制器。它將一個(gè)高性能的16位、定點(diǎn)、低功耗DSP核和許多功能外設(shè)集成在單芯片上,提供了較高的集成度和較強(qiáng)的運(yùn)算能力,采用先進(jìn)的哈佛結(jié)構(gòu)和多總線形式,外加4級(jí)流水線操作,使大多數(shù)匯編指令能在一個(gè)機(jī)器周期內(nèi)完成。是美國(guó)AD公司推出的14位4通道高速A/D轉(zhuǎn)換器。其最快采樣速度為每通道2.4 μs;具有4路同步采樣輸入及4個(gè)跟隨/保持放大器;可單電源(+5 V)工作;具有寬輸入范圍(最大為±10 V),低功耗和輸入過壓保護(hù)等功能。根據(jù)調(diào)理電路設(shè)計(jì)的具體要求,這里選擇AD7865-2型A/D芯片,其輸入的模擬電壓范圍為0~5 V。
對(duì)于功率的計(jì)算,由式(5)可知,im和um必須為同一時(shí)刻的電流、電壓采樣值。為了簡(jiǎn)化軟件算法,消除電壓、電流依次采樣的時(shí)間差,采用適當(dāng)?shù)挠布B接,用一條操作指令同時(shí)啟動(dòng)兩片AD7865,同時(shí)采樣對(duì)應(yīng)的三相電壓和電流,使得im,um為同一時(shí)刻的采樣值。
如圖5所示為TMS320LF2407與雙AD7865的接口電路原理圖,沒有涉及到的管腳未畫出。

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兩片AD7865的14位數(shù)據(jù)總線D0~D13均可直接連接到DSP的數(shù)據(jù)總線上;由鎖相環(huán)電路產(chǎn)生的采樣脈沖連接兩個(gè)AD7865的引腳,采樣脈沖的上升沿將啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換;兩片AD7865的寫控制線直接連接到DSP的線上;而DSP的與D15相或連接到AD7865(1)的、與相或連接到AD7865(2)的。為了方便讀出A/D轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù),兩片ADC的片選套用常規(guī)方法,由連續(xù)地址線譯碼所得,若在地址0xA 000H~0xA007H范圍內(nèi)AD7865(1)有效,而AD7865(2)的片選則在0xA008H~0xA00FH地址范圍內(nèi)有效。兩片AD7865的BUSY信號(hào)相或后連接到DSP的端,XINT1為低電平時(shí),表明兩片AD7865的A/D轉(zhuǎn)換都已完成,輸出數(shù)據(jù)已準(zhǔn)備好,系統(tǒng)可采用查詢方式依次讀取兩片AD7865中的A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果。



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