一种STATCOM信号采集模块设计
。
(4)DB0-DB15。16位数据并行输出口。其中,DB7/DB8复用为串口输出引脚(DOUTA/DOUTB)。
(6)AGND。模拟地,需并联10μF和100μF的去耦电容;AVCC:模拟电压,范围可从4.5~5.5 V;DGND:数字电路部分参考地;DVCC:数字电压,通常为5 V,数字电压与模拟电压必须保持一致;VDD:电源正电压;VSS:电源负电压。
(7)
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(8)CONVST A/CONVST B。转换开始输入A和B,用于启动模拟输入通道转换。要对6个转换通道进行同时采样,可将两引脚短接,并施加一个启动信号。
(9)BUSY。转换状态信号,该引脚从转换开始到结束保持高电平,转换结束BUSY变为低电平,数据被锁存,可供读取。
(10)RESET。芯片复位信号引脚。
(11)RANGE。模拟输入范围选择引脚,此引脚的极性决定了模拟输入通道的输入范围,当为高电平时,输入范围±10 V,低电平时,输入范围±5 V。
(12)REF SELECT。内外部基准电压选择输入。高电平时使用内部基准电压,低电平则使用外部基准电压。
(13)REFIN/REFOUT。基准电压输入/基准电压输出。
2.3 AD7606-6所有通道同步采样逻辑时序
AD7606-6可对所有模拟输入通道同时采样,时序逻辑如图3所示。要实现所有通道同步采样,只需将CONVEST A和CONVST B引脚短接,使用一个CONVST信号便可启动所有模拟输入通道。AD7606-6内置有片内振荡器用于转换,每个ADC转换时间为tCONV。当施加CONVST上升沿时,BUSY变成高电平,在转换介绍后变为低电平。BUSY下降沿时,主控芯片可以通过给
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3 硬件电路设计
3.1 电压电流互感器
传感器使用电压电流互感器,电压互感器型号为LCTV31CE,电流互感器为LCTA24D。LCTV31CE是一种电流型电压变换器,其输入电压最高可达1 000 V,额定电流2 mA,输出电压则取决于所用的运算放大器,最高输出电压为运放电源电压的1/2,系统电压互感器与运放连接电路如图4所示,Vout=I2R2。LCTA24D-50 A/62.5 mA电流互感器,其额定输入电流50 A,额定输出电路62.5 mA,额定采样电压取决于所用的预算放大器,最高输出电压为运放电源电压的1/2,电流互感器与运放连接电路如图5所示,Vout=I2R2。
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3.2 信号调理
由AD7606-6的内部结构和芯片特性可知,与传统的模数转换芯片不同,其内部的信号调理电路中,加入了低噪声高输入阻抗的信号调理电路,而等效阻抗完全独立于采样频率且为固定值1 MΩ。同时,模拟输入端集成了具有40 dB抗混叠滤波器,无需添加额外的外部驱动和滤波电路。因为互感器输出的电流往往较小,且互感器直接接A/D会产生较大的相移,为使输入信号电压与AD7606-6模拟输入电压匹配,互感器输出信号经运算放大器OPA2132放大至5-6 V,调理电路如图4和图5所示。
3.3 AD7606-6与TMS320F2812接口设计
STATCOM系统采用TMS320F2812作为主控芯片控制两片AD7606-6。TMS320F2812是TI公司的一款基于Flash的工业级32位定点DSP,其内核是针对工业需求所设计,主频能达到150 MIPS,单周期32×32位MAC;拥有EVA、EVB事件管理器,具有强大是事件处理功能,如中断、定时、PWM输出等;再加上丰富的外设接口,如CAN、SCI等,使其成为当前工控领域主流的控制芯片。
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双片AD7606-6与TMS320F2812接口电路如图6所示。两片A/D的并行数据输出口直接连接到DSP的数据线XD[15:0];DSP的GPIOA[15:13]与OS[2:0],控制过采样倍率;GPIOB8连接AD7606-6(1)的片选端
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4 同步采样软件设计
采用软件部分主要实现主控芯片DSP对AD7606-6的控制,完成对电网电量参数的采集。为方便数据处理,在每个工频周期内采集128个数据点,用DSP自带的捕获单元完成电网周期的计算,假设电网周期为T,则每隔T/128时间给CONVST A&B一个触发脉冲,启动A/D采用并转换。触发脉冲由PWM7提供,每个转换周期结束,根据最新获得的周期值修改PWM输出的占空比,即可实现在不同的频率内都能采集到128个数据点。
当转换结束,BUSY信号变成低电平给DSP一个外部中断信号
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