本文介紹了一種在DSP平臺(tái)下對(duì)多路交流信號(hào)采樣時(shí)采用的一種異步采樣方法。
在對(duì)電力線路的電壓和電流進(jìn)行測(cè)量時(shí)，為使測(cè)量值具有較高的精度，一般都采用交流采樣技術(shù)。目前，比較常用的交流采樣方法是：在交流信號(hào)的一個(gè)周期內(nèi)，等間隔采樣N點(diǎn)數(shù)據(jù)，然后利用傅立葉變換，計(jì)算出基波及一些諧波的有效值，為衡量供電質(zhì)量通常還要求計(jì)算出各信號(hào)的相位。但由于同一測(cè)量裝置要同時(shí)對(duì)很多路電壓和電流量進(jìn)行采樣，而采樣所用的A/D的輸入又有限，不可能對(duì)電壓和電流量同時(shí)進(jìn)行采樣，所以，一般將所有的交流通過(guò)多路開關(guān)的切換依次送入A/D進(jìn)行采樣。由于采用的是異步采樣，所以同一個(gè)線路中的A、B、C三相之間的相位就會(huì)產(chǎn)生誤差，所測(cè)出的同一個(gè)交流量的電壓值和電流值之間的相位也會(huì)產(chǎn)生誤差，如果不對(duì)相位采取一定的處理措施，就不能有效的提高計(jì)算值的精度。
硬件系統(tǒng)
硬件系統(tǒng)的示意圖如圖1所示。外部輸入的電壓電流經(jīng)過(guò)電壓互感器或電流互感器，經(jīng)過(guò)信號(hào)調(diào)理，變換成小電壓信號(hào)，把這些小電壓信號(hào)經(jīng)過(guò)濾波、放大處理之后送入模擬多路開關(guān)。接入多路開關(guān)的信號(hào)AIN1、AIN2、…AIN15的切換由DSP通過(guò)FPGA來(lái)控制。多路開關(guān)的輸出接電壓跟隨器，以降低信號(hào)源的輸出阻抗，保證得到較高的采集精度。經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換完成后的數(shù)據(jù)由DSP芯片進(jìn)行采集處理。
A/D可以選用Linear公司的16位雙極性高精度模數(shù)轉(zhuǎn)換器LTC1609。
如果進(jìn)行N點(diǎn)傅立葉變換，應(yīng)該在一個(gè)周期內(nèi)等間隔均勻采樣N個(gè)點(diǎn)。但如果以固定的時(shí)間間隔進(jìn)行采樣，當(dāng)電網(wǎng)中交流信號(hào)頻率偏離50Hz時(shí)，所采集到的N個(gè)點(diǎn)就不一定恰好為一個(gè)周期的數(shù)據(jù)。所以，在本系統(tǒng)中，DSP實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)交流信號(hào)周期的變化，根據(jù)當(dāng)前最新的周期值TAC計(jì)算出兩個(gè)采集點(diǎn)之間的間隔時(shí)間為：
TSMP=TAC/N
DSP將TSMP送給FPGA，F(xiàn)PGA經(jīng)過(guò)運(yùn)算，產(chǎn)生兩個(gè)信號(hào)：一個(gè)是采樣命令信號(hào)SMP、另一個(gè)是啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換信號(hào)R/C，這兩個(gè)信號(hào)都是低電平有效。圖2是用MAX-PLUS II軟件仿真出的SMP與R/C信號(hào)的波形關(guān)系。
