配电网络电量参数监测终端研究

摘要

随着舰船的现代化和信息化的发展,在***系列船的现代化改装过程中,建立全舰电力配电监测系统,是舰船配电系统向自动化和信息化发展的必经之路,也是海军装备现代化发展的必然趋势。
　　 本设计在充分研究设计要求以及配电网络故障类型及其特点后,开发了以TI公司的TMS320VC5402型DSP为计算和控制核心的电量参数监测终端。围绕DSP核心,研究了各种电量参数的测量方法以及计算公式,并确定每个信号每周期采样128个点,然后进行以128点FFT为基础的软件计算。在硬件电路上,设计了简洁高效的前端信号调理电路,论证了采用硬件锁相环电路来实现同步采样,并利用锁相环电路的输出控制AD73360实现对每路信号每周期进行128点采样。DSP在计算完后,通过CAN网络把需要传输的数据传送给上位机。
　　 本设计的主要特点在于对锁相环电路、AD73360的级联以及DSP的软件计算这三个单元处理得甚为巧妙,充分考虑到这三个单元的处理能力,使三者的结合完美地实现电量参数的测量与计算。本电量参数监测终端在精度、稳定性以及EMI特性等方面都达到了设计要求,配合上位机实现了***系列船的配电网络电量参数的实时监测。

目录

文摘

英文文摘

第1章 绪论

1.1 研究背景

1.2 研究目的和意义

1.3 课题的研究内容和组织结构

1.4 本文的组织结构

1.5 本章小结

第2章 电量参数的测量方法

2.1 FFT计算及其物理意义

2.2 电量参数的计算方法

2.2.1 电量参数计算理论

2.2.2 交流电流、交流电压有效值的计算

2.2.3 总的有功功率的计算

2.2.4 实时频率的计算

2.3 本章小结

第3章 电量参数采集终端DSP处理板硬件设计

3.1 TMS320VC5402 DSP简介

3.1.1 DSP芯片的选择依据

3.1.2 TMS320VC5402 DSP芯片的结构

3.1.3 TMS320VC5402芯片具有的特点

3.2 硬件电路设计

3.3 各部分电路介绍

3.3.1 过零比较器

3.3.2 同步采样电路

3.3.3 信号调理电路

3.3.4 AD采样电路

3.3.5 DSP的多通道缓冲串口(MCBSP)

3.3.6 看门狗和复位电路

3.3.7 CAN通信电路

3.4 本章小结

第4章 DSP处理板软件设计

4.1 各功能单元软件设计

4.1.1 DSP的多通道缓冲串口配置

4.1.2.AD73360的配置

4.1.3 CAN的软件设计

4.1.4 数据格式转换

4.1.5 看门狗

4.2 系统软件设计框架

4.3 系统软件实时性分析

4.4 本章小结

第5章 DSP处理板的抗干扰设计、误差分析及试验结果

5.1 PCB板的抗干扰设计

5.2 误差分析

5.3 配电监测系统功能实验

5.4 本章小结

结论

参考文献

致谢