一種基于dsp的諧波檢測裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型屬于電能質(zhì)量檢測領(lǐng)域，具體涉及一種基于DSP的諧波檢測裝置結(jié)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，自動化技術(shù)的推廣，各種非線性電力電子裝置如變流設(shè)備、變頻設(shè)備等，容量日益擴大，數(shù)量日益增多，其對電力裝置的影響的直接表現(xiàn)是電流和電壓波形產(chǎn)生周期性畸變，也就是產(chǎn)生所謂的電力諧波，諧波可使電能的生產(chǎn)、傳輸和利用的效率降低；使電氣設(shè)備過熱、產(chǎn)生振動和噪聲，并使絕緣老化，使用壽命縮短，甚至可引起電力裝置局部產(chǎn)生并聯(lián)諧振或串聯(lián)諧振，使諧波含量放大，造成電容器設(shè)備燒毀。
[0003]因此，諧波治理顯得日益重要，而諧波檢測是解決諧波問題的基礎(chǔ)，因為電力裝置中諧波源的類型多、分布廣，如果在諧波治理之前，對各次諧波的分布、含量和其發(fā)生的起止時刻都能夠清晰掌握，從而可以加以區(qū)分地對諧波進行治理，將降低治理的難度，除此之外一些其他因素如無功功率等也在影響著電能利用率的提高。
[0004]但現(xiàn)有的大多數(shù)諧波檢測儀如進口的FLUKE、德州儀器等品牌及國產(chǎn)的如長沙威盛、致遠電子等品牌價格昂貴，芯片運彳丁效率有待提尚，算法不足以實現(xiàn)更尚精度的諧波檢測，且與上位機交互效果不夠穩(wěn)定。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本實用新型要解決的技術(shù)問題是:提供一種基于DSP的諧波檢測裝置，更加精確、快速、穩(wěn)定和高性價比，以克服現(xiàn)有技術(shù)問題的不足。
[0006]本實用新型采取的技術(shù)方案為:一種基于DSP的諧波檢測裝置，包括用于電流電壓信號采集的數(shù)據(jù)采集模塊、用于諧波分析的DSP芯片、用于輔助DSP芯片的CPLD芯片，用于本地顯示數(shù)據(jù)的人機交互模塊和遠程實時監(jiān)測采集數(shù)據(jù)的上位機，所述CPLD芯片上連接有DSP芯片、人機交互模塊以及通過以太網(wǎng)通訊接口單元連接的上位機，所述DSP芯片還連接有數(shù)據(jù)采集模塊，并連接有電源模塊。
[0007]優(yōu)選的，上述數(shù)據(jù)采集模塊包括依次連接的電壓電流互感器、低通濾波器、信號調(diào)理器以及A/D轉(zhuǎn)換器，所述A/D轉(zhuǎn)換器與方波發(fā)生器并聯(lián)，通過該連接結(jié)構(gòu)將電流電壓信號轉(zhuǎn)換成DSP芯片能夠處理的穩(wěn)定可靠信號，并且DSP芯片可根據(jù)方波發(fā)生器輸入的脈沖信號，得出信號的頻率。
[0008]優(yōu)選的，上述DSP芯片采用TMS320F28335芯片，該芯片具有32位浮點運算功能，負責(zé)實現(xiàn)對諧波進行分析的功能。
[0009]優(yōu)選的，上述人機交互模塊包括液晶顯示屏及按鍵，分別連接到CPLD芯片，將數(shù)據(jù)顯示到液晶顯示屏上，通過操作按鍵實現(xiàn)指定數(shù)據(jù)的處理和傳輸顯示，結(jié)構(gòu)簡單，便于操作和維護。
[0010]優(yōu)選的，上述CPLD芯片采用EPM3064ATC100-10N芯片，該芯片具有編程靈活、集成度高、設(shè)計開發(fā)周期短、適用范圍寬、開發(fā)工具先進、設(shè)計制造成本低、對設(shè)計者的硬件經(jīng)驗要求低、標準產(chǎn)品無需測試、保密性強、價格大眾化。
[0011]優(yōu)選的，上述以太網(wǎng)通訊接口單元采用RTL8019AS芯片實現(xiàn)上位機與諧波檢測儀的通訊功能，芯片通過PH163539芯片構(gòu)成電路實現(xiàn)其與RJ45相連，通過CPLD芯片與DSP芯片通訊。
[0012]本實用新型的有益效果:與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型采用DSP芯片為主和采用CPLD芯片為輔的數(shù)據(jù)處理裝置，通過CPLD芯片做中間橋梁，DSP芯片僅需將命令發(fā)送給CPLD芯片，待CPLD芯片完成任務(wù)后再將數(shù)據(jù)交由DSP芯片，減少了 DSP芯片的等待時間，提高了 DSP芯片的運行效率，并且能有效利用DSP芯片引腳的復(fù)用功能，從而有效提高了裝置運行速度，能夠?qū)崿F(xiàn)大容量的計算，有效解決了現(xiàn)有的技術(shù)中存在的運算量大造成的識別定位速度慢的問題，提高了準確度及實時性，并具有結(jié)構(gòu)簡單的特點。
【附圖說明】
[0013]圖1諧波檢測裝置結(jié)構(gòu)框圖；
[0014]圖2設(shè)計方法實施例硬件裝置結(jié)構(gòu)圖；
[0015]圖3以太網(wǎng)接口單元電路原理圖；
[0016]圖4人機交互功能模塊電路原理圖。
【具體實施方式】
[0017]下面結(jié)合附圖及具體的實施例對實用新型進行進一步介紹。
[0018]如圖1~圖4，一種基于DSP的諧波檢測裝置，包括用于電流電壓信號采集的數(shù)據(jù)采集模塊、用于諧波分析的DSP芯片、用于輔助DSP芯片的CPLD芯片，用于本地顯示數(shù)據(jù)的人機交互模塊和遠程實時監(jiān)測采集數(shù)據(jù)的上位機，所述CPLD芯片上連接有DSP芯片、人機交互模塊以及通過以太網(wǎng)通訊接口單元連接的上位機，所述DSP芯片還連接有數(shù)據(jù)采集模塊，并連接有電源模塊，采用DSP芯片為主和采用CPLD芯片為輔的數(shù)據(jù)處理裝置，通過CPLD芯片做中間橋梁，DSP芯片僅需將命令發(fā)送給CPLD芯片，待CPLD芯片完成任務(wù)后再將數(shù)據(jù)交由DSP芯片，減少了 DSP芯片的等待時間，提高了 DSP芯片的運行效率，并且能有效利用DSP芯片引腳的復(fù)用功能，從而有效提高了裝置運行速度，能夠?qū)崿F(xiàn)大容量的計算，有效解決了現(xiàn)有的技術(shù)中存在的運算量大造成的識別定位速度慢的問題，提高了準確度及實時性，并具有結(jié)構(gòu)簡單的特點。
[0019]優(yōu)選的，上述數(shù)據(jù)采集模塊包括依次連接的電壓電流互感器、低通濾波器、信號調(diào)理器以及A/D轉(zhuǎn)換器，所述A/D轉(zhuǎn)換器與方波發(fā)生器并聯(lián)，通過該連接結(jié)構(gòu)將電流電壓信號轉(zhuǎn)換成DSP芯片能夠處理的穩(wěn)定可靠信號，并且DSP芯片可根據(jù)方波發(fā)生器輸入的脈沖信號，得出信號的頻率。
[0020]優(yōu)選的，上述DSP芯片采用TMS320F28335芯片，該芯片具有32位浮點運算功能，負責(zé)實現(xiàn)對諧波進行分析的功能。
[0021]優(yōu)選的，上述人機交互模塊包括液晶顯示屏及按鍵，分別連接到CPLD芯片，將數(shù)據(jù)顯示到液晶顯示屏上，通過操作按鍵實現(xiàn)指定數(shù)據(jù)的處理和傳輸顯示，結(jié)構(gòu)簡單，便于操作和維護。
[0022]優(yōu)選的，上述CPLD芯片采用EPM3064ATC100-10N芯片，該芯片具有編程靈活、集成度高、設(shè)計開發(fā)周期短、適用范圍寬、開發(fā)工具先進、設(shè)計制造成本低、對設(shè)計者的硬件經(jīng)驗要求低、標準產(chǎn)品無需測試、保密性強、價格大眾化。
[0023]優(yōu)選的，上述以太網(wǎng)通訊接口單元采用RTL8019AS芯片實現(xiàn)上位機與諧波檢測儀的通訊功能，芯片通過PH163539芯片構(gòu)成電路實現(xiàn)其與RJ45相連，通過CPLD芯片與DSP芯片通訊。
[0024]使用原理:裝置首先進行信號采集，將A、B、C三相的電流、電壓信號，分別接入電流互感器、電壓互感器，將信號轉(zhuǎn)換成DSP芯片能夠接受的信號后，為了防止信號失真，再將其接入信號調(diào)理電路，對信號進一步調(diào)理，從而更好地利用DSP芯片的精度，之后經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換將模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號送入DSP芯片，并通過方波發(fā)生器輸入的脈沖信號確定采集到的信號的頻率通過DSP芯片對諧波進行分析處理，使用加窗值FFT聯(lián)合小波包變換作為諧波分析算法，將采集到的信號采用加窗值FFT算法對信號進行檢測，得出各次諧波的幅值大小，根據(jù)幅值大小，選擇出大于基波幅值百分之一的諧波信號，用小波包變換進行分解與重構(gòu)，分解時使用濾波排序法，使每次分解得到的信號遵循低頻在左、高頻在右的原則排列，之后將信號再進行重構(gòu)運算，最后得出其各次諧波電壓、電流的有效值，經(jīng)過綜合檢測算法檢測出各次諧波含有量以及電流、電壓畸變率，并由DSP芯片輸出給CPLD芯片，如圖3、圖4所示，通過CPLD芯片進行人機交互及與上位機的通訊，CPLD芯片將數(shù)據(jù)輸出給液晶顯示屏，并且能通過按鍵切換液晶顯示屏的顯示界面，同時CPLD芯片通過以太網(wǎng)通訊接口將數(shù)據(jù)傳輸給上位機組，上位機組態(tài)界面能夠顯示實時波形、電壓畸變率、電流畸變率以及各次諧波含有量等數(shù)據(jù)，并且能夠通過查看歷史數(shù)據(jù)形式從數(shù)據(jù)庫調(diào)用以往的諧波數(shù)據(jù)。
[0025]以上所述，僅為本實用新型的【具體實施方式】，但本實用新型的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本實用新型揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本實用新型的保護范圍之內(nèi)，因此，本實用新型的保護范圍應(yīng)以所述權(quán)利要求的保護范圍為準。
【主權(quán)項】
1.一種基于DSP的諧波檢測裝置，其特征在于:包括用于電流電壓信號采集的數(shù)據(jù)采集模塊、用于諧波分析的DSP芯片、用于輔助DSP芯片的CPLD芯片，用于本地顯示數(shù)據(jù)的人機交互模塊和遠程實時監(jiān)測采集數(shù)據(jù)的上位機，所述CPLD芯片上連接有DSP芯片、人機交互模塊以及通過以太網(wǎng)通訊接口單元連接的上位機，所述DSP芯片還連接有數(shù)據(jù)采集模塊，并連接有電源模塊。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于DSP的諧波檢測裝置，其特征在于:所述數(shù)據(jù)采集模塊包括依次連接的電壓電流互感器、低通濾波器、信號調(diào)理器以及A/D轉(zhuǎn)換器，所述A/D轉(zhuǎn)換器與方波發(fā)生器并聯(lián)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于DSP的諧波檢測裝置，其特征在于:所述DSP芯片采用 TMS320F28335 芯片。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于DSP的諧波檢測裝置，其特征在于:所述人機交互模塊包括液晶顯示屏及按鍵。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種基于DSP的諧波檢測裝置，其特征在于:所述CPLD芯片采用 EPM3064ATC100-10N 芯片。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于DSP的諧波檢測裝置，其特征在于:所述以太網(wǎng)通訊接口單元采用RTL8019AS芯片。
【專利摘要】本實用新型公開了一種基于DSP的諧波檢測裝置，包括數(shù)據(jù)采集模塊、DSP芯片、CPLD芯片、人機交換模塊和上位機，CPLD芯片上連接有DSP芯片、人機交互模塊以及通過以太網(wǎng)通訊接口單元連接的上位機，DSP芯片還連接有數(shù)據(jù)采集模塊，并連接有電源模塊。本實用新型通過CPLD芯片做中間橋梁，DSP芯片僅需將命令發(fā)送給CPLD芯片，待CPLD芯片完成任務(wù)后再將數(shù)據(jù)交由DSP芯片，減少了DSP芯片的等待時間，提高了DSP芯片的運行效率，有效提高了裝置運行速度，能夠?qū)崿F(xiàn)大容量的計算，有效解決了現(xiàn)有的技術(shù)中存在的運算量大造成的識別定位速度慢的問題，提高了準確度及實時性，并具有結(jié)構(gòu)簡單的特點。
【IPC分類】G01R23-165
【公開號】CN204405737
【申請?zhí)枴緾N201520054601
【發(fā)明人】馬興, 楊鑫, 鄒婭, 李捍東
【申請人】貴州大學(xué)
【公開日】2015年6月17日
【申請日】2015年1月27日