DSP在電能表中的應(yīng)用(04-100)

　　引言

　　實時數(shù)字信號處理、超大規(guī)模集成電路技術(shù)的飛速發(fā)展，不斷地推動著數(shù)字信號處理器性能的提高，使其在信號處理、軍事及民用電子技術(shù)領(lǐng)域發(fā)揮著越來越重要的作用，其應(yīng)用廣度和深度也在不斷地擴展和深化。數(shù)字信號處理相對于模擬信號處理有很大的優(yōu)越性，主要表現(xiàn)在精度高、靈活性強、可靠性好、易于大規(guī)模集成及存儲等方面，而且可以采用多種性能優(yōu)良的數(shù)字信號處理方法和算法。實時數(shù)字信號處理技術(shù)的核心和標(biāo)志是數(shù)字信號處理器。快速傅里葉變換等實用算法的提出，促進了實現(xiàn)數(shù)字信號處理的發(fā)展。數(shù)字信號處理在于運算處理的實時性。

　　電能表作為電能的計量工具，多年來一直倍受國家電力部門的重視，電能表生產(chǎn)企業(yè)更是不遺余力地致力于設(shè)計與開發(fā)，但目前我國電能表設(shè)計水平仍比較落后，高精度電能表主要依靠進口,傳統(tǒng)的4位、8位單片機因為自身性能的局限，在高精度電能計量方面難免捉襟見肘，而DSP技術(shù)在電能表中的應(yīng)用為電能計量精度的大幅度提高帶來了新的希望。

　　DSP在電能表中的應(yīng)用

　　根據(jù)電能表的功能和誤差精度的需求，我們選用了TI公司的TMS320VC5402芯片，在程序設(shè)計上除了完成快速數(shù)據(jù)處理工作以外，還針對系統(tǒng)非線性失真進行了修正和補償。

　　采集數(shù)據(jù)處理與計算

　　在實際應(yīng)用中，電力信號通過互感器采集到電能表中，通過一個6通道16位模擬輸入前端處理器(AD73360)進行A/D轉(zhuǎn)換，變成數(shù)字信號并傳輸?shù)?a class="contentlabel" href="http://butianyuan.cn/news/listbylabel/label/DSP">DSP中，然后對采樣的數(shù)據(jù)進行數(shù)字濾波。在DSP中應(yīng)用采樣技術(shù)需要快速ADC，即以非?？斓乃俣葋聿蓸幽M信號，并且需要快速DSP來執(zhí)行數(shù)字低通濾波和抽取。在數(shù)字信號處理中，濾波占極其重要的作用，它解決了模擬濾波器無法克服的電壓漂移、溫度漂移和噪聲等問題，從而改善了數(shù)字信號的跳動，使得電壓電流信號的波形趨于理想狀態(tài)。電能表原理框圖示于圖1。

　　在采樣過程中，首要的問題是采樣頻率的選擇。在實際對x連續(xù)信號(t)作采樣時，首先要了解x(t)的最高截止頻率fc，以確定應(yīng)選取的采樣頻率fs。若x(t)不是有限帶寬的，在采樣前應(yīng)使用抗混淆(anti-aliasing)濾波器對x(t)作模擬濾波，以去掉f>fc的高頻成分。因此，在A/D轉(zhuǎn)換前就需要模擬低通濾波器具有尖銳的滾降特性，來限制模擬信號的頻譜。一個理想的濾波器應(yīng)能讓所有低于fs/2的頻率通過，而完全阻隔掉所有大于fs/2的頻率。通常，濾波器和采樣頻率的選擇是將感興趣的頻帶限制在DC和fs/2之間。