MSP430F149在电力测控保护产品中的应用介绍
很少次甚至是一次迭代算法,即可得到满足给定精度要求的运算结果,但如果初值选择不当,将须多次迭代,在微机测量保护中电流、电压的动态变化范围很大,从而增加了选择初值的难度。
开平方函数f(x)=x2-c=0的根的牛顿迭代公式为:
可证明上述迭代算法是收敛的,收敛的速度完全取决于X0的选择,x0越接近真值根号c,收敛速度越快。
为选择适当的初值x0,可使用查表法。根据开方函数f(x)=x2-c=0的特点(当待开方数较小时,曲率大,插值误差也就较大,故要保证误差一致,则应取不待步长,低端步长小,高端时步长大),用不等步长存储表格可减少表格的存储量,提高查表时间。实际应用中,将不等步长查表法与牛顿迭代法相结合,形成一种混合开平方算法,查表用于给出牛顿迭代初值,经3次的迭代运算即可达到精度要求。
5 工频频率测量
工频频率是电力系统中基本的参数之一,利用F149内部的硬件资源可方便的实现频率测量。取一路电压信号,如A相电压信号+1.25V的直流电平信号进行比较,比较器输出的方波信号送至工作于捕获模式的定时器。定时器的时钟源泉为8MHz主频经8分频的1MHz信号。定时器在方波的上升沿开始计数,在下一上升沿到来时将计数值锁存,该计数值对应于工频的周期,经转换后即可得到工频频率。
在实际开发过程中遇到的问题是,虽然在F149内部可实现比较器与定时器的连接,但因该比较器无迟滞比较的功能,当比较器两输入端的电平接近时,比较器的输出端会产生振荡,因此必须将比较器的输出信号加以整形,方能输入到定时器上。F149内部比较器模块的内部滤波单元滤波效果不理想,故将比较器的输出引出,经RC滤波后再送到定时器上,其结构如图3所示。
以下给出定时器捕获中断的处理程序,由于工频频率的变化范围小,采样这种方式不需处理计数溢出中断,结构较为简单。
interrupt[TIMERA1_VECTOR]void Timer_A1(void){switch(TAIV){
case 2:
{First_Cnt=CCR1;
if(First_Cnt>Last_Cnt)
Period=First_Cnt-Last_Cnt;
//计数无溢出
else
Period=65535-Last_Cnt+First_Cnt;
//计数溢出
Last_Cnt=First_Cnt;
Break;}
}
}
6 系统可靠性措施
微机系统抗干扰方面的文献已有许多,在这里对实际使用F149应注意的问题及处理方法进行论述。
①确保输入信号的幅值不超过规定范围。过大的输入或冲击可能导致程序运行不正常。在恶劣的电磁干扰干扰下工作时,应采用吸收、滤波和隔离等技术对输入的信号进行处理,对于难于确定输入范围的模拟信号也应有相应的限幅措施。
②F149的输出功率较小,在有较多信号需要驱动时,应考虑在其外围增加驱动芯片,以减小F149的输出电流,这对于F149的稳定运算是很有意义的。同时,对于与外部有较长引线的接口(如键盘、LCD),驱动(缓冲)芯片,此时还能起到隔离电磁辐射干扰的作用。
③F149未使用的引脚,应将其设置为输入模式,并将该引脚做接地处理,这些措施有利于抗电磁辐射和静电干扰。
④使用复位芯片来控制F149的复位;在成本允许的条件下,可外置-“看门狗”,构成双“看门狗”结构,提高系统运行的可靠性。
⑤如能使用商业化的交流电源滤波器、LDO电源芯片、直流扼流圈等措施,将使系统的电源抗瞬态干扰能力大幅增强。
MSP430F149是一款性价比极高的工业级芯片,适当的电路设计,可使其可靠地工作在恶劣的电磁干扰环境下。笔者使用F149设计的系统已通过国家相关标准EMCIII级测试。
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