專利名稱：交流電數(shù)據(jù)采樣電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及逆變電源信號(hào)采集領(lǐng)域，尤其涉及一種交流電數(shù)據(jù)采樣電路。
背景技術(shù)：
隨著電源技術(shù)的快速發(fā)展，對(duì)交流電量采集技術(shù)的要求也越來(lái)越高。傳統(tǒng)的交流采樣測(cè)控裝置受到了硬件資源及采樣算法的限制，采樣的速度和精度很難達(dá)到理想的要求。目前比較常用的采樣處理方法有直接采樣點(diǎn)算法和離散傅立葉變換算法(下簡(jiǎn)稱FFT算法)(1)直接采樣點(diǎn)算法該算法對(duì)每個(gè)周期進(jìn)行均勻采樣N個(gè)點(diǎn)，然后根據(jù)積分和原理計(jì)算出各電量參量，如電壓電流有效值U=1T∑n=0N-1u2(n),I=1T∑n=0N-1i2(n).]]>此算法需要進(jìn)行平方及開(kāi)方等復(fù)雜運(yùn)算，數(shù)據(jù)處理時(shí)間長(zhǎng)；采樣的精度受到采樣點(diǎn)個(gè)數(shù)的制約，采樣點(diǎn)取的太少，則精度低；采樣點(diǎn)取的太多，雖提高了精度，但是加大了運(yùn)算量，犧牲了系統(tǒng)控制的實(shí)時(shí)性。
(2)FFT算法FFT算法的交流采樣需要對(duì)電壓和電流同時(shí)采樣，以得到他們的相對(duì)相位信息。通常在每個(gè)交流周期采樣N(取偶數(shù)，方便計(jì)算)點(diǎn)，以電壓為例，得到序列u(n)，對(duì)u(n)作FFT變換，即U(k)=1N∑n=0N-1u(n)WNkn=1N∑n=0N-1u(n)cos(2kN)kn-j1N∑n=0N-1u(n)sin(2kN)kn]]>FFT算法主要應(yīng)用于浮點(diǎn)型處理器中，而電源行業(yè)專用控制芯片是定點(diǎn)式DSP，不直接支持浮點(diǎn)運(yùn)算，若采用浮點(diǎn)運(yùn)算處理，得先進(jìn)行整數(shù)/浮點(diǎn)轉(zhuǎn)換，這樣不僅消耗了DSP資源，采樣處理的時(shí)間需要上百個(gè)微秒甚至更長(zhǎng)，而且16位的定點(diǎn)式DSP很難達(dá)到浮點(diǎn)運(yùn)算的精度。該算法復(fù)雜，運(yùn)算量大，處理時(shí)間較長(zhǎng)，使系統(tǒng)控制的響應(yīng)速度較慢。
目前采樣算法存在的不足在于對(duì)整個(gè)交流周期進(jìn)行連續(xù)采樣，算法的處理速度太慢，采樣處理相對(duì)滯后，達(dá)不到實(shí)時(shí)跟蹤輸出波形的要求，嚴(yán)重影響了系統(tǒng)的穩(wěn)定。

實(shí)用新型內(nèi)容本次實(shí)用新型的目的在于提供一種快速預(yù)測(cè)處理的交流電數(shù)據(jù)采樣電路。
為達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案一種交流電數(shù)據(jù)采集電路包括交流傳感器信號(hào)模塊、電平轉(zhuǎn)換電路模塊、數(shù)字信號(hào)處理芯片和軟件控制單元，所述交流傳感器信號(hào)模塊產(chǎn)生的交流傳感器信號(hào)經(jīng)電平轉(zhuǎn)換電路模塊與數(shù)字信號(hào)處理芯片的A/D轉(zhuǎn)換端口連接，所述軟件控制單元直接嵌入在數(shù)字信號(hào)處理芯片內(nèi)部。
所述數(shù)字信號(hào)處理芯片采用TMS320LF2407定點(diǎn)式芯片。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型交流電數(shù)據(jù)采集電路采用了交流信號(hào)與數(shù)字信號(hào)處理芯片的A/D端口相連接，簡(jiǎn)化了硬件電路，數(shù)據(jù)處理算法簡(jiǎn)單，處理速度快，精度高，提高了系統(tǒng)的效率，保證了交流電源系統(tǒng)的實(shí)時(shí)精確控制要求。

圖1是本實(shí)用新型交流電數(shù)據(jù)采集電路結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是軟件控制單元算法部分示意圖；圖3是軟件控制單元產(chǎn)生輸出波形示意圖。
具體實(shí)施方式請(qǐng)參閱圖1所示，本實(shí)用新型一種交流電數(shù)據(jù)采集電路包括交流傳感器信號(hào)模塊、電平轉(zhuǎn)換電路模塊、數(shù)字信號(hào)處理芯片和軟件控制單元。所述交流傳感器信號(hào)模塊產(chǎn)生的交流傳感器信號(hào)經(jīng)電平轉(zhuǎn)換電路模塊與數(shù)字信號(hào)處理芯片的A/D轉(zhuǎn)換端口連接，所述軟件控制單元直接嵌入在數(shù)字信號(hào)處理芯片內(nèi)部。
交流傳感器信號(hào)模塊輸出的交流信號(hào)首先經(jīng)過(guò)電平轉(zhuǎn)換電路模塊轉(zhuǎn)換成0～3.3V數(shù)字信號(hào)處理芯片可以處理的信號(hào)，然后再送入數(shù)字信號(hào)處理芯片的A/D轉(zhuǎn)換單元處理。數(shù)字信號(hào)處理芯片采用TMS320LF2407定點(diǎn)式芯片請(qǐng)參閱圖2和圖3所示，軟件控制單元算法如下首先對(duì)交流電壓、電流信號(hào)每周期連續(xù)采集k個(gè)點(diǎn)，計(jì)算每個(gè)采樣點(diǎn)的值，把采樣點(diǎn)的值與該點(diǎn)設(shè)定的標(biāo)準(zhǔn)值進(jìn)行比較，得到其倍數(shù)關(guān)系，濾掉倍數(shù)關(guān)系明顯存在較大差異的點(diǎn)，在本實(shí)施方式中，定義倍數(shù)關(guān)系大于2的點(diǎn)是較大差異的點(diǎn)；然后對(duì)剩下各點(diǎn)的倍數(shù)關(guān)系取平均值，據(jù)此作為輸出波形與標(biāo)準(zhǔn)波形的倍數(shù)匹配，預(yù)測(cè)輸出波形，提前進(jìn)行判斷處理，調(diào)整控制軟件產(chǎn)生的輸出波形，通過(guò)每周期多次采樣、調(diào)整，使輸出波形無(wú)限逼近標(biāo)準(zhǔn)波形。
本實(shí)用新型通過(guò)以數(shù)字信號(hào)處理芯片TMS320LF2407定點(diǎn)式芯片為例，介紹了一種交流電數(shù)據(jù)采集電路，這不能被認(rèn)為是對(duì)本實(shí)用新型權(quán)利要求的限制。如果本領(lǐng)域的技術(shù)人員依據(jù)本實(shí)用新型作出了非實(shí)質(zhì)性的、顯而易見(jiàn)的改變或改進(jìn)，都應(yīng)該屬于本實(shí)用新型權(quán)利要求保護(hù)的范圍。
權(quán)利要求1.一種交流電數(shù)據(jù)采集電路，其特征在于上述電路包括交流傳感器信號(hào)模塊、電平轉(zhuǎn)換電路模塊、數(shù)字信號(hào)處理芯片和軟件控制單元，所述交流傳感器信號(hào)模塊產(chǎn)生的交流傳感器信號(hào)經(jīng)電平轉(zhuǎn)換電路模塊與數(shù)字信號(hào)處理芯片的A/D轉(zhuǎn)換端口連接，所述軟件控制單元直接嵌入在數(shù)字信號(hào)處理芯片內(nèi)部。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的交流電數(shù)據(jù)采集電路，其特征在于所述數(shù)字信號(hào)處理芯片采用TMS320LF2407定點(diǎn)式芯片。
專利摘要本實(shí)用新型涉及逆變電源信號(hào)采集領(lǐng)域，尤其涉及一種交流電數(shù)據(jù)采樣電路。一種交流電數(shù)據(jù)采集電路包括交流傳感器信號(hào)模塊、電平轉(zhuǎn)換電路模塊、數(shù)字信號(hào)處理芯片和軟件控制單元，所述交流傳感器信號(hào)模塊產(chǎn)生的交流傳感器信號(hào)經(jīng)電平轉(zhuǎn)換電路模塊與數(shù)字信號(hào)處理芯片的A/D轉(zhuǎn)換端口連接，所述軟件控制單元直接嵌入在數(shù)字信號(hào)處理芯片內(nèi)部。本實(shí)用新型交流電數(shù)據(jù)采集電路采用了交流信號(hào)與數(shù)字信號(hào)處理芯片的A/D端口相連接，簡(jiǎn)化了硬件電路，數(shù)據(jù)處理算法簡(jiǎn)單，處理速度快，精度高，提高了系統(tǒng)的效率，保證了交流電源系統(tǒng)的實(shí)時(shí)精確控制要求。
文檔編號(hào)H02M7/48GK2840057SQ200520065880
公開(kāi)日2006年11月22日 申請(qǐng)日期2005年10月19日 優(yōu)先權(quán)日2005年10月19日
發(fā)明者李永富, 楊志剛 申請(qǐng)人:珠海泰坦科技股份有限公司