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摘要： 本文提出了一種基于tms320f28335 的頻率測量方法， 用于監(jiān)測電力系統(tǒng)的電能質(zhì)量。該方法采用dsp 的ecap 模塊和通用定時(shí)器對輸入信號的上升沿進(jìn)行捕捉， 通過記錄兩個(gè)上升沿的觸發(fā)時(shí)間得到輸入信號的頻率。與軟件測頻方法相比， 其硬件電路簡單， 可靠性高、實(shí)時(shí)性好。理論分析和實(shí)驗(yàn)測試表明， 該方法測頻精度高， 很好的滿足了電能質(zhì)量監(jiān)測裝置的要求。 0 引 言 頻率是衡量電能質(zhì)量的重要指標(biāo)， 也是判斷電力系統(tǒng)故障的重要依據(jù)。一般情況下， 電力系統(tǒng)的頻率會隨著負(fù)荷的波動而有所變化。在正常情況下電網(wǎng)頻率變化緩慢，即使發(fā)生系統(tǒng)事故， 在很短的時(shí)間內(nèi)（ 如一個(gè)工頻周期） 電網(wǎng)頻率的變化量也是較小的。頻率測量若能不斷實(shí)時(shí)地測量電網(wǎng)頻率， 所測量的頻率誤差可減小到很小的程度。 數(shù)字頻率的測量方法主要有： （ 1） 測量電壓波形某一整數(shù)周波的時(shí)間， 從而計(jì)算頻率； （ 2） 利用波形識別或曲線擬合技術(shù)來估算頻率。后一種方法不能很好的抑制諧波分量， 計(jì)算量偏大， 要對每一周波都進(jìn)行一次計(jì)算， 將會占用過多的處理器時(shí)間， 其不能兼顧計(jì)算精度與實(shí)時(shí)性。 而前者的測量精度
s 逆變原理框圖 2 雙核控制系統(tǒng)的組成 2. 1 dsp 控制模塊 該模塊是逆變信號產(chǎn)生及反饋檢測調(diào)整模塊， 核心是一片c2000 系列高性能dsp 處理器tms320f2808（ 以下簡稱f2808） , f2808 產(chǎn)生的spwm 信號經(jīng)過cpld 進(jìn)行邏輯延時(shí)移相形成三相逆變器igbt 控制信號。f2808 是德州儀器（ ti） 公司的一款高速dsp 芯片， 最高運(yùn)行速度可達(dá)100 mips, 為適應(yīng)工控強(qiáng)干擾環(huán)境， f2808 內(nèi)部集成了增強(qiáng)型輸入捕獲單元（ ecap） 和帶死區(qū)控制功能的輸出比較pwm 產(chǎn)生單元（ epwm） ,12 位16 通道快速adc 單元； 內(nèi)核支持用于定點(diǎn)dsp實(shí)現(xiàn)浮點(diǎn)運(yùn)算的iq 變換函數(shù)庫； 還有諸如sci, spi,ecan 等豐富而通用的外設(shè)接口。如圖2 所示， 設(shè)計(jì)中f2808 的主要任務(wù)是監(jiān)控ips 功率部分的開關(guān)狀態(tài)和動作， 根據(jù)逆變器和負(fù)載狀態(tài)反饋調(diào)整3 路spwm波形的輸出， 電池充電脈沖控制。dsp 輸出的3 路spwm 信號直接送給cpld, 經(jīng)過cpld 的等間隔脈沖延遲移相作為逆變器產(chǎn)生u, v, w 三相
理器，該系列處理器是基于tms320c2xx內(nèi)核的定點(diǎn)dsp，是集成度較高、性能較強(qiáng)的運(yùn)動控制系列器件。器件內(nèi)部集成多種先進(jìn)的外設(shè)，為電機(jī)及其他控制應(yīng)用提供良好平臺。tms320f280x系列內(nèi)部功能結(jié)構(gòu)如圖1所示。 tms320f280x系列數(shù)字信號處理器與先前的tms320f24x系列相比，提高了運(yùn)算精度和系統(tǒng)處理能力；與tms320f281x dsp控制器相比。省去了tms320f281x dsp中的兩個(gè)事件管理器模塊eva和evb，事件管理器模塊的功能由增強(qiáng)型外設(shè)模塊epwm、ecap和eqep取代，使得設(shè)計(jì)人員能有效地解決富有挑戰(zhàn)性的控制問題。tms320f280x高速的運(yùn)算能力保證了控制實(shí)時(shí)性，大容量存儲空間無需擴(kuò)展片外ram就能滿足存儲需求，保證了控制系統(tǒng)的高度可靠性，是電機(jī)數(shù)字化控制的升級產(chǎn)品。tms320f2806的主要特點(diǎn)如下： 采用高性能靜態(tài)cmos技術(shù)，內(nèi)核與i／o的供電電壓分別為1.8 v和3.3 v，降低了控制器損耗；100 mi／s的執(zhí)行速度使指令周期縮短至10 ns，提高控制器的實(shí)時(shí)控制； 片內(nèi)含有高達(dá)32 kb×16的flash程序存儲器
法。由于f2833x系列具有定點(diǎn)和浮點(diǎn)處理單元兩種結(jié)構(gòu)，因此能替代一些系統(tǒng)的數(shù)字信號處理器和控制器，這樣不但能降低開發(fā)成本，還能降低功耗。而其具有的32x32位mac、快速中斷響應(yīng)、8級指令流水線能夠很輕松地完成復(fù)雜算法和控制，滿足系統(tǒng)應(yīng)用需要。 f28334的主要特性：150 mhz時(shí)鐘周期：6個(gè)通道dma控制器；16位或32位外部接口；128 kxl6位flash，34 k×16位saram，1 k×16位一次編程ram；8 kxl6位引導(dǎo)rom；超強(qiáng)的外圍控制，如epwm，hrpwm，ecap，eqepi等；3個(gè)32位cpu定時(shí)器；外圍串口有：ecan，sci，spi，mcbsp，i2c；16個(gè)通道的12位m/d轉(zhuǎn)換器；多種低功耗模式和多種封裝選擇等。 2.2 a/d轉(zhuǎn)換器簡介 a／d轉(zhuǎn)換器集成在f28334內(nèi)部，屬于其內(nèi)部結(jié)構(gòu)的一部分，與內(nèi)部其他結(jié)構(gòu)共用系統(tǒng)時(shí)鐘，并由cpu控制。a／d轉(zhuǎn)換器有16個(gè)模擬輸入通道，可配置為2個(gè)獨(dú)立的8通道模式，也可將2個(gè)獨(dú)立的8通道配置成1個(gè)16通道模式，為epwm模塊提供更好服務(wù)，實(shí)現(xiàn)伺服系統(tǒng)的精確控制。 m/d轉(zhuǎn)換器的主要特性：12位
控制功能，而且使設(shè)計(jì)人員得以更輕松地評估 piccolo mcu，并開發(fā)出更節(jié)能的實(shí)時(shí)控制應(yīng)用。該開發(fā)板尺寸僅為3英寸！ 性能指標(biāo)： 15路hrpwm 精度高達(dá)150-ps 60-mhz, 32-bit c28x? cpu 128kb embedded flash 12-bit adc, 4.6 msps 具有浮點(diǎn)控制率加速器（cla） 可執(zhí)行功率因數(shù)校正(pfc)計(jì)算 高性能外設(shè)： 15 路hrpwm 輸出 150-ps 精度 1 ecap 高性能采集輸入 1 eqep 32-bit timer 2 spi 4-level fifo 1 sci 4-level fifo 1 i2c 4-level fifo
個(gè)模塊涵蓋 mcu/dsp 基礎(chǔ)知識、mcu 架構(gòu)、外設(shè)與工具，以及實(shí)用程序與實(shí)時(shí)控制應(yīng)用等內(nèi)容； ·實(shí)驗(yàn)練習(xí)與 f28335 外設(shè)資源管理器套件相結(jié)合； ·為實(shí)驗(yàn)練習(xí)提供完整的程序與解決方案； ·所有練習(xí)都提供兩個(gè)版本，可分別在 code composer studio ide v3.3 與 v4 下運(yùn)行。 f28335 外設(shè)資源管理器電路板的特性與優(yōu)勢 (tmdsprexf28335) ·可便捷地演示和評估重要的 c2000 外設(shè)（epwm、adc、mcbsp、ecap、can、i2c、spi 以及 gpio）； ·支持全面的電路板開發(fā)，配套提供 f28335 controlcard； ·板載 usb jtag 仿真取消了對外部仿真器的需求，從而可降低開發(fā)成本； ·溫度傳感器及更多的 led 有助于開展學(xué)習(xí)與實(shí)驗(yàn)； ·開源硬件、文檔以及開源示例軟件。 供貨情況 最新 f28335 外設(shè)資源管理器套件 (tmdsprexf28335) 供貨在即，可通過以下網(wǎng)址訂購：www.ti.com/c2rompek-pr-es。免費(fèi)提供的
ECH8601 ECM-A0696 ECOG1K ECOG1X14B5 ECOG1X14Z5 ECOG1X5A5 ED15 ED1602 EDAC EDB9302
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