DSP在数字化电力测量系统中的应用

针对电容式电压互感器的电力电压测量中,电容分压器驱动负荷能力小、大负载时测量不准确这一现状,文中提出了一种应用于电压互感器二次测的基于数字信号处理器(DSP)的数字化高精度信号放大系统.采用数字化逆变器来实现电力系统正弦电压信号功率的放大,利用DSP的高速处理能力,实现了逆变系统的高性能和高精度.并在其软件中采用了用于电流预估计的PI控制算法和电压电流的双环控制.实验结果表明,该数字化电力电压信号放大器精度高、性能良好.     

基于直流母线电流极性平均值的负载串联谐振逆变器谐振频率跟踪方法

负载串联谐振逆变器,当负载参数变化时必须同步改变逆变器工作频率以适应负载变化来获得最大输出功率。通常采用锁相环技术完成谐振频率跟踪,需要同时测量逆变器输出电压和负载电流,电压、电流测量延迟时间的差异会造成频率跟踪误差。为了消除频率跟踪误差,文中提出了基于直流母线电流极性平均值的负载串联谐振式逆变器谐振频率跟踪方法。论文分析了逆变器直流母线电流极性信号平均值u与逆变器工作频率f及电路参数(L、C、R)关系,由于u反映了电路参数和逆变器工作频率变化,u最大值U对应于谐振频率,所以用U作为参考信号,u作为反馈信号,构成闭环谐振频率跟踪控制系统,通过比较u的变化情况,确定频率的增减,给出了频率跟踪流程,仿真和实验结果表明该方法能够很好地实现负载串联谐振逆变器的谐振频率跟踪。     

电网故障行波传感器研究及测试

传统的电容式电压互感器在高频段不具良好的响应特性,不能满足电压行波测量的相关要求,电压行波故障定位法的发展也因此受到一定限制。该文基于Rogowski线圈原理设计穿芯式行波传感器,其通过测量电容式电压互感器(CVT)的入地电流行波来检测线路电压行波,能有效传变线路电压行波信号,无需高速采集系统,可应用于电压行波故障定位装置。该文实验测试穿芯式行波传感器的传输特性,包括频率响应特性、高频暂态行波信号响应特性、工频特性、耐压特性以及抗干扰特性。实验结果表明:该传感器能有效传递10 kHz^2 MHz频率范围内的行波信号,从而防止接地线泄漏工频电流信号传递到二次侧,避免后续装置误动。     

应用于配电网电容电流检测的相位比较方法

配电网电容电流测量方法中,二频法和谐振法都需要测量电压互感器开口三角形侧电压、电流信号的相位差来进行相应的计算,因此提出一种带FIR数字工频滤波的相位比较方法,该相位比较方法包括FIR数字工频滤波单元、相位延时消除单元以及相位比较单元,对各单元原理和实现过程进行了详细的介绍,并通过仿真验证所提方法的正确性。结果表明该方法可以消除电力系统工频干扰,精确测量电压互感器开口三角形侧电压、电流相位差。     

高精度模拟信号光纤传输技术研究

为了解决高压直流输电母线的电压参数测量问题,采用高精度V/F变换器将直流电压互感器的输出模拟电压信号转换成脉冲频率信号,再通过光发送模块、光纤和光接收模块实现脉冲频率信号光纤传输功能.在接收端利用DSP对接收到的脉冲频率信号进行数据处理,通过D/A转换器再还原成模拟信号,同时从数字接口输出一路数字信号.实验结果表明,模拟信号传输精度小于0.1%,数据传输速率高,传输距离远,而且传输过程不受外界电磁场干扰,能够有效地解决电流互感器和电压互感器的高压隔离问题.     

异步电机瞬态激励无传感器磁场定向控制研究

在分析异步电动机瞬态激励数学模型的基础上,提出电流瞬态响应二次测量结果相叠加获得转子位置信息的技术.该技术利用电压源逆变器产生的驱动信号作为激励信号,通过检测PWM逆变器馈电时电机绕组电流瞬态变化来辨识静止状态到较高速时的电机转子信息.采用仿真手段分析逆变器死区时间及电子元件压降的影响,并给出了相应的补偿方式,边界条件为:电机理想对称,逆变器为理想状态.仿真研究表明:由于死区时间t0的影响,电流瞬态响应发生变化,导致工作点漂移.针对3kW/380V/50Hz异步电机进行了实验,实测结果验证了该方法实现无传感器磁场定向控制转子位置检测的可行性和优越性.     

模拟遥信、遥测、遥控功能在电力系统测控装置中的实现

在电力系统二次设备中,测控装置被用于测量交流电压和电流、直流电压、温度,采集信号,对断路器和刀闸进行分合控制。它的作用非常重要,在电力系统中应用数量很大。为了方便电力用户调试与检查装置问题,需要测控装置具有模拟遥信、遥测、遥控功能。本文编写了VXWORKS程序,通过ARM与DSP之间的ASDU通信实现了测控装置的模拟遥信、遥测、遥控功能,并且介绍了实现过程特点和功能在实际工程中的应用。     

电压互感器宽频传递特性的时域测量方法

变电站一次回路开关操作会在高压母线上产生快速瞬态过电压,该过电压会通过电压互感器(PT)或电容式电压互感器(CVT)耦合到二次回路中,从而在二次回路中产生干扰电压。为了预测这个干扰电压,必须获得PT或CVT的宽频传递特性。介绍了一种可测量PT或CVT电压宽频传递特性的时域测量方法,该方法利用sinc信号作为电压源。实测结果表明该方法是有效的。     

论变电运行中电流互感器的应用

在电力设备中,由于电压电流过大的原因,保护、测量装置无法直接接入一次设备中。电流互感器就是把电力系统中的一次大电流转换成能够接入仪表和保护装置的二次小电流的装置。文章主要论述了电流互感器的工作原理、饱和问题,并对电流互感器的接地点问题进行了详细的分析和研究。     

基于AD9833的放大电路特性测试电路设计

针对三极管放大电路的基本特性，基于DDS芯片AD9833产生放大电路的输入信号，设计信号的控制测量和处理电路；利用STM32测量信号处理电路中采样电阻两端电压和三极管放大器的负载电压，进而计算输入阻抗、输出阻抗和增益；通过控制AD9833扫频测量幅频特性，实现了输入输出电阻、增益、频率和幅频特性曲线的动态显示和电路故障判断功能。测试结果表明，所设计的电路能够满足测量要求，具有一定的参考价值。     

基于TMS320F28027的单相光伏并网系统设计

根据光伏并网发电系统的特点,设计了一套基于数字信号处理器TMS320F28027控制的单相光伏并网逆变器,分析了系统的结构和控制原理,并对系统的逆变输出和DSP输出SPWM波形进行测试。实验结果表明,并网电流波形良好,逆变器输出的电流基本与电网电压同频同相,并网的功率因数近似为1。     

基于预测控制的电机变频/工频同步切换

针对大功率变频器与工频电源切换不当引起电机产生冲击电流和转速波动的问题,提出了一种预测控制的交流电机变频/工频同步转换控制方案.采用TMS320F2812 DSP芯片对变频器输出电压和工频电压信号进行同步采样,通过鉴相运算得到两路输入信号的相差信号,然后调用预测控制算法程序实现锁相控制.当变频器输出电压与工频电网电压相位达到一致时,DSP控制继电器动作,从而实现电机由变频电路到工频电网平稳、无扰切换.仿真结果表明,该设计方案具有快速性、优良的跟踪特性和很强的鲁棒性.     

用DSP控制的三相弧焊逆变电源PFC技术

针对三相弧焊逆变电源功率因数校正控制较为复杂的特点,采用数字信号处理芯片为控制载体,能够实现复杂的控制算法,同时使控制方法的选择更加灵活。在对空间矢量控制原理研究的基础上,通过数字信号处理芯片将其引入到弧焊逆变电源功率因数校正控制中,达到较好的谐波抑制效果,功率因数近似为1,并具有良好的动态响应特性,通过变动负载实验验证了其用于弧焊逆变电源功率因数校正的可行性。     

磁悬浮主轴数字功率放大器的设计研究

提出一种基于DSP的数字磁悬浮开关功率放大器;对数字功率放大器的硬件结构和软件算法进行了分析和设计,同时对功率转换电路进行了改进设计。实验结果表明,数字功率放大器具有电流纹波小、稳定性能好和电流响应快等优点。     

现代电能质量监测装置的数据采集系统设计

针对电网三相电压及电流信号的采集与处理,设计了电能质量监测装置的数据采集系统。系统以霍尔传感器和串行A/D转换芯片组成前向采集电路,以数字信号处理器(DSP)组成数据处理电路,以复杂可编程逻辑控制器(CPLD)和锁相环组成硬件同步采样电路并以快速傅立叶变换为主要处理算法。实验表明:系统具有响应速度快、精度高、实时性好的优点。     

高精度数字化称重传感器系统研究

通过分析电源供电方式对测量精度的影响,采用间歇式恒流源对称重传感器供电,设计了基于滤波器和仪用放大器的信号调理电路,采用串行20位的模数转换器,按肖维勒准则剔除奇异数据,对数字化称重传感器系统进行优化.试验结果表明：高精度数字化称重传感器系统具有称重精度高、温度漂移小、灵敏度高的特点,为模拟称重信号的高精度数字化提供了一种解决方案.     

新型滑模控制功率放大器

提出了一种新型的双向Buck组合型逆变器，该逆变器采用两组独立、对称的双向Buck电路，结合滑模控制策略，实现高性能的交流信号功率放大。给出了电路的工作原理，对新型Buck逆变器拓扑进行了小信号建模和开环分析。给出了滑模控制方案，分析了滑模控制的存在条件和稳定性条件，并推导了滑模控制系数。通过1.0 kW的实验证明了分析设计的正确性。该功率放大器可以实现交流信号的准确跟踪和放大，输出频率范围可达1.0 kHz。滑模控制方案能够有效克服系统参变量变化和外部扰动，充分发挥快速响应和鲁棒性强的优点。     

基于TMS320LF2407A的电动汽车电驱动系统设计

完整地介绍了一个基于TMS320LF2407A的电动汽车电驱动系统的设计方案.该电驱动系统主要包括五个模块：永磁同步电动机，逆变器及驱动电路，传感器、保护信号及接口电路，逆变器控制器，CAN总线通讯模块.针对电动汽车这一特殊的应用场合，系统地介绍了各个模块的设计方法，直接转矩控制(DTC)的原理，永磁同步电机的DTC系统结构框图.高性能的数字信号处理器TMS320LF2407、高功率密度的永磁同步电机和先进的直接转矩控制技术的组合，能很好地完成对电动汽车的驱动.     

数字化逆变式等离子切割电源的研制

提出了一种基于数字信号处理器(DSP)和单片机(MCU)并行处理技术,实现数字化逆变式等离子切割电源的新方法,利用DSP高速强大的数据处理能力,实现切割参数的采样计算和相应控制算法;采用控制能力强大的单片机实现人机接口和逻辑控制.设计专用的保护电路、参数记忆电路和自动调高模块,实现对过压/过流保护、最佳系统参数匹配和割炬调整.实验数据表明,智能数字化切割电源控制性能好,可靠性高和操作灵活,大大改善了切割质量.