DSP在電能表中的應(yīng)用(04-100)

　　引言

　　實(shí)時(shí)數(shù)字信號(hào)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(dòng)著數(shù)字信號(hào)處理器性能的提高，使其在信號(hào)處理、軍事及民用電子技術(shù)領(lǐng)域發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用，其應(yīng)用廣度和深度也在不斷地?cái)U(kuò)展和深化。數(shù)字信號(hào)處理相對(duì)于模擬信號(hào)處理有很大的優(yōu)越性，主要表現(xiàn)在精度高、靈活性強(qiáng)、可靠性好、易于大規(guī)模集成及存儲(chǔ)等方面，而且可以采用多種性能優(yōu)良的數(shù)字信號(hào)處理方法和算法。實(shí)時(shí)數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)的核心和標(biāo)志是數(shù)字信號(hào)處理器?？焖俑道锶~變換等實(shí)用算法的提出，促進(jìn)了實(shí)現(xiàn)數(shù)字信號(hào)處理的發(fā)展。數(shù)字信號(hào)處理在于運(yùn)算處理的實(shí)時(shí)性。

　　電能表作為電能的計(jì)量工具，多年來(lái)一直倍受?chē)?guó)家電力部門(mén)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(jì)與開(kāi)發(fā)，但目前我國(guó)電能表設(shè)計(jì)水平仍比較落后，高精度電能表主要依靠進(jìn)口,傳統(tǒng)的4位、8位單片機(jī)因?yàn)樽陨硇阅艿木窒?，在高精度電能?jì)量方面難免捉襟見(jiàn)肘，而DSP技術(shù)在電能表中的應(yīng)用為電能計(jì)量精度的大幅度提高帶來(lái)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(jì)上除了完成快速數(shù)據(jù)處理工作以外，還針對(duì)系統(tǒng)非線性失真進(jìn)行了修正和補(bǔ)償。

　　采集數(shù)據(jù)處理與計(jì)算

　　在實(shí)際應(yīng)用中，電力信號(hào)通過(guò)互感器采集到電能表中，通過(guò)一個(gè)6通道16位模擬輸入前端處理器(AD73360)進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，變成數(shù)字信號(hào)并傳輸?shù)?a class="contentlabel" href="http://www.ex-cimer.com/news/listbylabel/label/DSP">DSP中，然后對(duì)采樣的數(shù)據(jù)進(jìn)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?lái)采樣模擬信號(hào)，并且需要快速DSP來(lái)執(zhí)行數(shù)字低通濾波和抽取。在數(shù)字信號(hào)處理中，濾波占極其重要的作用，它解決了模擬濾波器無(wú)法克服的電壓漂移、溫度漂移和噪聲等問(wèn)題，從而改善了數(shù)字信號(hào)的跳動(dòng)，使得電壓電流信號(hào)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(guò)程中，首要的問(wèn)題是采樣頻率的選擇。在實(shí)際對(duì)x連續(xù)信號(hào)(t)作采樣時(shí)，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(duì)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(lái)限制模擬信號(hào)的頻譜。一個(gè)理想的濾波器應(yīng)能讓所有低于fs/2的頻率通過(guò)，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。