1 引言

　　電力系統電能質量監(jiān)控的實時性要求較高,，不僅含有頻率,、電壓、電流、有功,、無功,、諧波分量、序分量等,，而且有些采集的特征量頻率變化快而且復雜，如暫態(tài)突變量,、高頻的故障行波等,，普通的采集處理方法對多路進行采樣計算顯得困難甚至難以實現。為了克服以上不足,，滿足現代電力系統的要求,，將先進的數字信號處理技術應用到電力系統中充分發(fā)揮其快速強大的運算及并行運行處理能力，滿足電力系統監(jiān)控實時性和處理算法的復雜性等要求,，并為不斷發(fā)展的新理論和新算法應用于電力系統的實踐奠定技術基礎,。

　　筆者以TMS320LF2407A型DSP為控制核心，設計了響應快,、延時小和沒有相位偏移的電能質量監(jiān)控系統,。在整個控制系統中，信號采集單元的轉換精度決定整個控制系統性能的優(yōu)劣,。TMS320-LF2407帶有內置采樣和保持電路的10位模/數轉換器,，但只能接收O V～3.3 V的單極性信號，對于交流信號需要另外設計限幅升壓電路,，同一排序器內各通道的串擾嚴重,，所以lO位的轉換精度難以滿足高性能系統的要求。由于本應用對采集精度要求高,，要求采用14位A/D轉換器,，所以采用Maxim公司的MAXl25型轉換器作為信號

采集單元的核心。

　　2 MAXl25的特性和工作原理

　　MAXl25是8通道高速14位模/數轉換器,，它內設采樣/保持器(T/H),，單次轉換時間為3 μs，通過對MAXl25寫控制字,，可以使之工作于單通道轉換,，也可以使之工作于多通道的連續(xù)轉換，且其轉換數據具有緩沖功能,，DSP可以方便地讀取,。MAXl25采用雙極性供電，輸入電壓范圍為±5 V,，轉換器的最高輸入過電壓高達±17 V,，而且某個通道的損壞不會影響整個電路的正常工作。表1給出MAXl25的工作模式。MAX125較好地滿足了精度要求,，通過合理的控制電路設計,，該數據采集通道能較好地滿足系統的實時性要求。圖1示出MAXl25的內部結構,。

　　圖2為MAXl25的工作時序,，每個CONVST脈沖啟動1~4個T/H轉換，MAXl25初始化后,，設置工作模式為0X0002,，系統利用2個MAXl25的CHlA、CH2A,、CH3A通道分別對三相電壓和三相電流進行轉換,，即每個MAXl25只有3個通道需要轉換，每個通道的轉換時間為3μs,，轉換三個通道需要9μs,，采樣速率最高為100 kS/s。

　　通過CONVST脈沖啟動MAXl25的轉換,，大約9μs后,，3個通道轉換完畢，產生1個中斷信號,，中斷信號傳送到可編程邏輯控制器(GAL)中,，由GAL通知DSP讀取采樣數據，同時GAL給MAXl25的RD引腳施加讀脈沖,，3個連續(xù)的讀操作可以讀取3個連續(xù)的數據,。圖3示出采集通道的原理框圖。

　　3 采集系統設計

　　MAXl25擁有A,、B 2組信號輸入端,，每組4個輸入通道，內置4路采樣保持器,，在實際應用中分別采集負載電流,、補償電流、電源電流和逆變器直流側的電容器電壓,。MAXl25可以和DSP并行工作以減輕DSP的工作負擔,。MAXl25的輸出數據要經過電平轉換后才能送到TMS320LF2407的數據線上。如果直接將MAXl25的輸出直接送到TMS320LF2407的數據輸入引腳上,，則有可能超過TMS320LF2407引腳的耐壓值(3.6V),。本系統使用74AHCT245作為電平轉換器，MAXl25的輸出DO-D13接入74AHCT245鎖存后進行電平轉換,，再進入TMS320LF2407的數據總線,。74AHCT245的工作電壓為3.3 V,，輸出信號電平為3.3 V，可以接受5.5 V的輸入信號,。本設計中使用了2個74AHCT245作為電平轉換單元,，輸入數據來自MAXl25的14位數據，多余的2路輸入引腳接地,，輸出信號接入TMS320LF2407的DO-D15引腳,。2個74AHCT245控制信號由GAL發(fā)出。電路原理如圖4所示,。

　　控制系統的主要指令都在定時器中完成,。圖5示出定時器周期中斷服務程序的流程。當定時器計數器的值與定時器周期寄存器的值相等時,，產生周期中斷請求,。中斷被響應后進入中斷服務程序,，確認中斷源正確后,，首先啟動外部A/D轉換器，采集負載電流,、補償電流,、電容器電壓，再對轉換結果進行移位,、求補碼等必要的處理,。

　　4 結束語

　　此電力系統電能質量監(jiān)控系統的設計以TSM320LF2407A型DSP為核心，功能強大,，可拓展性強,。A/D轉換選用14位MAXl25型轉換器，可以多個通道同時采集,，轉換精度高,。實驗驗證該信號采集模塊的工作穩(wěn)定可靠，已經批量投產,。