一種STATCOM信號(hào)采集模塊設(shè)計(jì)

3 硬件電路設(shè)計(jì)

3.1 電壓電流互感器

傳感器使用電壓電流互感器，電壓互感器型號(hào)為LCTV31CE，電流互感器為LCTA24D。LCTV31CE是一種電流型電壓變換器，其輸入電壓最高可達(dá)1 000 V，額定電流2 mA，輸出電壓則取決于所用的運(yùn)算放大器，最高輸出電壓為運(yùn)放電源電壓的1/2，系統(tǒng)電壓互感器與運(yùn)放連接電路如圖4所示，Vout=I2R2。LCTA24D-50 A/62.5 mA電流互感器，其額定輸入電流50 A，額定輸出電路62.5 mA，額定采樣電壓取決于所用的預(yù)算放大器，最高輸出電壓為運(yùn)放電源電壓的1/2，電流互感器與運(yùn)放連接電路如圖5所示，Vout=I2R2。

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3.2 信號(hào)調(diào)理

由AD7606-6的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和芯片特性可知，與傳統(tǒng)的模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片不同，其內(nèi)部的信號(hào)調(diào)理電路中，加入了低噪聲高輸入阻抗的信號(hào)調(diào)理電路，而等效阻抗完全獨(dú)立于采樣頻率且為固定值1 MΩ。同時(shí)，模擬輸入端集成了具有40 dB抗混疊濾波器，無需添加額外的外部驅(qū)動(dòng)和濾波電路。因?yàn)榛ジ衅鬏敵龅碾娏魍^小，且互感器直接接A/D會(huì)產(chǎn)生較大的相移，為使輸入信號(hào)電壓與AD7606-6模擬輸入電壓匹配，互感器輸出信號(hào)經(jīng)運(yùn)算放大器OPA2132放大至5-6 V，調(diào)理電路如圖4和圖5所示。

3.3 AD7606-6與TMS320F2812接口設(shè)計(jì)

STATCOM系統(tǒng)采用TMS320F2812作為主控芯片控制兩片AD7606-6。TMS320F2812是TI公司的一款基于Flash的工業(yè)級32位定點(diǎn)DSP，其內(nèi)核是針對工業(yè)需求所設(shè)計(jì)，主頻能達(dá)到150 MIPS，單周期32×32位MAC;擁有EVA、EVB事件管理器，具有強(qiáng)大是事件處理功能，如中斷、定時(shí)、PWM輸出等;再加上豐富的外設(shè)接口，如CAN、SCI等，使其成為當(dāng)前工控領(lǐng)域主流的控制芯片。

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雙片AD7606-6與TMS320F2812接口電路如圖6所示。兩片A/D的并行數(shù)據(jù)輸出口直接連接到DSP的數(shù)據(jù)線XD[15：0];DSP的GPIOA[15：13]與OS[2：0]，控制過采樣倍率;GPIOB8連接AD7606-6(1)的片選端

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4 同步采樣軟件設(shè)計(jì)

采用軟件部分主要實(shí)現(xiàn)主控芯片DSP對AD7606-6的控制，完成對電網(wǎng)電量參數(shù)的采集。為方便數(shù)據(jù)處理，在每個(gè)工頻周期內(nèi)采集128個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)，用DSP自帶的捕獲單元完成電網(wǎng)周期的計(jì)算，假設(shè)電網(wǎng)周期為T，則每隔T/128時(shí)間給CONVST A&B一個(gè)觸發(fā)脈沖，啟動(dòng)A/D采用并轉(zhuǎn)換。觸發(fā)脈沖由PWM7提供，每個(gè)轉(zhuǎn)換周期結(jié)束，根據(jù)最新獲得的周期值修改PWM輸出的占空比，即可實(shí)現(xiàn)在不同的頻率內(nèi)都能采集到128個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)。

當(dāng)轉(zhuǎn)換結(jié)束，BUSY信號(hào)變成低電平給DSP一個(gè)外部中斷信號(hào)，DSP進(jìn)入外部中斷子程序，外部中斷子程序?qū)崿F(xiàn)對轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)的讀取。讀取第一片A/D的數(shù)據(jù)，首先GPIOB8給AD7606-6(1)的片選端

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5 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

根據(jù)搭建的電路，給電壓互感器接220 V交流電壓，電流互感器接通以5 A交流電流，電壓信號(hào)接入AD7606-6通道1，電流信號(hào)接入通道2。DSP根據(jù)程序同步對通道1和通道2采樣，將采集到的數(shù)據(jù)量用CCS中的Graph功能擬合繪制電壓電流波形，波形如圖8和圖9所示。由圖可知，采集模塊能夠?qū)崟r(shí)精確地采集交流輸電線路的電壓和電流。

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6 結(jié)束語

應(yīng)用針對智能電網(wǎng)新推出的模式轉(zhuǎn)換芯片AD7606-6，設(shè)計(jì)了STATCOM的數(shù)據(jù)采集模塊。實(shí)驗(yàn)測試表明，該系統(tǒng)能夠同步實(shí)時(shí)快速精確的采集電網(wǎng)電壓電流，為DSP準(zhǔn)確計(jì)算出系統(tǒng)的無功狀態(tài)，STATCOM快速準(zhǔn)確的做出無功補(bǔ)償策略進(jìn)行無功補(bǔ)償，提高電能質(zhì)量提供了可靠的基礎(chǔ)。此外，該數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)還可以應(yīng)用于有源濾波器APF和電能質(zhì)量監(jiān)控等智能電器裝置。