基于DSP的电能质量在线检测装置的研究
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基于 DSP 的电能质量在线检测装置的研究
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摘要：设计一种基于 DSP 的电能质量在线检测装置。为达到电量采样和分析同步进行，一方面采用
TMS320C5509 作为处理器，另一方面通过 CPLD 来完成系统的逻辑控制；为把检测装置的分析结果可靠地传
输给远方的控制分析中心，采用了目前工业控制中比较成熟的 CAN 通讯方式。
关键词：电能质量;数字信号处理器;复杂可编程逻辑控制器件;电力系统
1.引言
电能质量监测系统不仅提供稳态电能质量参数，如电压偏差、平稳谐波、三相不平衡，
还要提供暂态和瞬时电能质量参数，如电压凹陷、非线性冲击负荷引起的谐波和电压波动
等。现有的电能质量监测仪在线分析多项电能指标时多采用采样和分析串行处理技术，由
于处理器速度的限制，在处理数据过程中停止采样，丢失大量的实时数据，不能全面反映
电能质量真实情况[1]。为了满足电能质量监测的高速性和连续性，本文选用高速数字信号
处理器 DSP 和复杂可编程逻辑器件 CPLD 共同实现了采样和数据分析同步进行，达到了同步
不间断的监测电能质量的目的，并采用 CAN 总线通讯方式与远方控制中心通信，使分析的
数据结果可以快速可靠地传到上位机。
2.系统总体设计和工作原理
由 DSP，CPLD 和 CAN 控制器等构成的电能质量监测与分析系统要完成对被监测信号的
模数转换和各相电能质量指标的分析计算、存储和上传。该系统包括 A/D 转换单元、数字处
理单元(DSP)、程序储存单元(FLASH)、数据储存单元(SDRAM)、逻辑控制单元(CPLD)、通信接
口单元(CAN)。其结构如图 1 所示，图中的实线代表控制信号，空心线代表数据和程序通道。
图 1 单元结构框图
电压电流信号经过电流变换器和电压变换器后，由采样芯片进行同步采样、保持、A/D
转换成数字信号，送入 DSP 数字处理器进行自动分类计算和数据处理、存储超标数据和传输
超标记录，通过通信接口 CAN 总线实现与计算机相连，实现对数据的分析管理。CPLD 实现
对整个系统的逻辑控制。由于 CPLD 对 A/D 初始化、系统通信的是并行控制，它的运行与数据
通道数无关，并且这里选用高速 DSP TMS320C5509[2]。在 CPLD 控制当前采样窗口采样数据
时，DSP 可以对上一个采样窗口数据进行分析处理，这样就使得数据采集与数据处理同时
进行，消除了两组采样数据之间的时间间隔，实现了无缝采样。与此同时 DSP 完成采样窗口
数据的分析和处理后，在数据处理完成间隙产生中断传输结果给储存器或后台机，这样才
能使采样和分析处理同步进行，达到无缝采样分析的目的。
3.DSP 与 CPLD 最小系统设计
由于 DSP TMS320C5509 的 I/O电平为 3.3 V，内核工作电压为 1.6V，所以需要用两种
摘要：
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基于DSP的电能质量在线检测装置的研究姓名单位邮编摘要：设计一种基于DSP的电能质量在线检测装置。为达到电量采样和分析同步进行，一方面采用TMS320C5509作为处理器，另一方面通过CPLD来完成系统的逻辑控制；为把检测装置的分析结果可靠地传输给远方的控制分析中心，采用了目前工业控制中比较成熟的CAN通讯方式。关键词：电能质量;数字信号处理器;复杂可编程逻辑控制器件;电力系统1.引言电能质量监测系统不仅提供稳态电能质量参数，如电压偏差、平稳谐波、三相不平衡，还要提供暂态和瞬时电能质量参数，如电压凹陷、非线性冲击负荷引起的谐波和电压波动等。现有的电能质量监测仪在线分析多项电能指标时多采用采样和...
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作者：李佳
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