（电路与系统专业论文）基于dsp与430单片机的电能质量测量仪设计.pdf

武t g 乖- t - 技大学 研究生学位论文创新性声明 i i l l1 1 1i l l lii i ii l llu i y 17 3 9 5 4 8 本人郑重声明：所呈交的学位论文是本人在导师指导下，独立进行研 究所取得的成果。除了文中已经注明引用的内容或属合作研究共同完成的 工作外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。 对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。 申请学位论文与资料若有不实之处，本人承担一切相关责任。 论文作者签名：签盟日期： 2 0 t o 5 。z q 研究生学位论文版权使用授权声明 本论文的研究成果归武汉科技大学所有，其研究内容不得以其它单位 的名义发表。本人完全了解武汉科技大学有关保留、使用学位论文的规定， 同意学校保留并向有关部门( 按照武汉科技大学关于研究生学位论文收录 工作的规定执行) 送交论文的复印件和电子版本，允许论文被查阅和借阅， 同意学校将本论文的全部或部分内容编入学校认可的国家相关数据库进行 检索和对外服务。 论文作者签名：趔 指导教师签名：爿必 日 武汉科技大学硕士学位论文第1 页 摘要 近年来，随着国家节约型社会的建设和低碳经济战略的实施，智能电网的建设成为 了此次战略的主战场。而对电能质量的测量和监控在智能电网建设中占据了举足轻重的 地位。在生产实践和社会生活中，电能质量的不稳定造成了许多严重的事故，产生了巨 大的人员及财产损失。当今，如何提高电网的电能质量、确保用电设备安全稳定的运行， 以及节约电能，减少电能的无功损耗己成了国内外广泛关注的焦点之一。 本课题设计了一种由d s p 和m c u 双微处理器构成的手持式便携电能质量测量仪。 d s p 5 4 1 0 作为运算核心，负责采集和处理数据；m s p 4 3 0 作为控制核心，负责人机界面、 u s b 通信及数据存储等辅助功能。该设备作为便携式仪器，能够在现场对工频电网中 的交流电压电流有效值、电压偏差、功率、功率因数、谐波等主要电能质量参数进行测 量及分析。 论文首先介绍了电能质量的概念，电能质量参数的算法实现及测量方法；然后详细 介绍了本测量系统的数据采集模块、d s p 系统模块和m s p 4 3 0 系统模块的硬件电路设计及软 件流程设计；最后对本系统设计做出了总结，提出了下步工作的改进目标。 关键词：电能质量，d s p ，m s p 4 3 0 ，主机接口，谐波 第1 i 页武汉科技大学硕士学位论文 a b s t r a c t i nr e c e n ty e a r s ，b u i l d i n gs m a r tg r i db e c o m e st h em a i nb a t t l e f i e l do ft h es t a t ep o w e ri n t h eb a c k g r o u n do ft h ec o n s t r u c t i o no ft h en a t i o n a ls a v i n gs o c i e t ya n di m p l e m e n t a t i o no f l o w - c a r b o ne c o n o m i cs t r a t e g y w h i l et h ep o w e rq u a l i t ym e a s u r e m e n ta n dc o n t r o lo c c u p i e sa p i v o t a lp o s i t i o ni ns m a r tp o w e rg r i dc o n s t r u c t i o n i nt h ei n d u s t r ya n ds o c i a ll i f e ，p o w e r q u a l i t yo f t h ei n s t a b i l i t yc a u s e dm a n ys e r i o u sa c c i d e n t s ，r e s u l t i n gi nc a s u a l t i e sa n dp r o p e r t y l o s s e s a tp r e s e n t ，h o wt oi m p r o v eg r i dp o w e rq u a l i t y , t oe n s u r es a f ea n ds t a b l eo p e r a t i o no f e l e c t r i c a le q u i p m e n t ，a sw e l la ss a v i n ge n e r g y , r e d u c i n gr e a c t i v ee n e r g yc o n s u m p t i o nh a v e b e c a m eaf o c u si nt h en a t i o na n da b r o a d t h i st o p i ch a sd e s i g n e dap o r t a b l eh a n d - h e l dp o w e rq u a l i t ym e t e rc o m p o s e db yt h ed s p a n dm c u d s p 5 4 10a st h ec o m p u t i n gc o r ei sr e s p o n s i b l ef o rc o l l e c t i n ga n dp r o c e s s i n gd a t a m s p 4 3 0a st h ec o n t r o lc e n t e ri 8r e s p o n s i b l ef o rm a n m a c h i n ei n t e r f a c e ，u s bc o m m u n i c a t i o n s ，d a t as t o r a g ea n do t h e ra u x i l i a r yf u n c t i o n s t h ea cp o w e rf r e q u e n c y , v r m s ，i r m s ， v o l t a g ed e v i a t i o n ，p o w e r , p o w e rf a c t o r , a n dh a r m o n i c sc a nb em e a s u r e da n da n a l y z e db y t h i s d e v i c e t h i sp a p e rf i r s t l yi n t r o d u c e st h ec o n c e p to ft h ep o w e rq u a l i t y , t h ea l g o r i t h mo ft h e p a r a m e t e r sa n dm e a s u r e dm e t h o d a n dt h e ni ti n t r o d u c e st h eh a r d w a r ed e s i g n sa n ds o f t w a r e p r o c e s sd e s i g n si n c l u d i n gd a t aa c q u i s i t i o nm o d u l e ，d s ps y s t e mm o d u l ea n dm s p 4 3 0s y s t e m m o d u l e f i n a l l y , as u m m a r yo f t h es y s t e md e s i g ni sm a d e ，w h i l et h ep r o p o s e di m p r o v e m e n t s a l er e c o m m e n d e di nt h en e x tw o r k k e y w o r d s ：p o w e rq u a l i t y ；d s p ；m s p 4 3 0 ；h p i ；h a r m o n i c 武汉科技大学硕士学位论文第1 i i 页 目录 摘要i a b s t r a c t i i 第一章绪论1 1 1 选题背景1 1 2 电能质量的相关概念及研究意义1 1 2 1 电能质量的相关概念1 1 2 2 电能质量问题的危害2 1 2 3 电能质量分析测量系统的研究意义3 1 3 国内外研究现状3 1 4 本课题主要的研究内容和章节安排5 第二章电能质量主要参数的算法现实6 2 1 电能质量主要参数分析6 2 1 1 电压偏差6 2 1 2 频率偏差6 2 1 3 三相电压不平衡度。7 2 1 4 电压波动和闪变7 2 1 5 公用电网谐波。8 2 2 电能质量参数的测量原理及算法现实1 0 2 2 1 电压、电流、功率的测量原理及实现方法1 0 2 2 2 频率的测量原理及实现方法。1 1 2 2 3 谐波的测量原理及实现方法1 2 2 3 本章小结1 2 第三章系统的硬件设计。1 3 3 1 系统硬件设计原理框图1 3 3 2 信号采集模块1 3 3 2 1 电压、电流传感器1 3 3 2 2 硬件滤波电路1 5 3 2 3 信号调理电路。1 5 3 2 4a d 转换电路。1 6 3 2 5 信号采集模块的电源电路1 7 3 3d s p 信号处理模块1 8 3 3 1t m s 3 2 0 c 5 4 1 0 a 简介1 8 3 3 2 多通道缓冲串口( m c b s p ) 1 9 3 - 3 3 增强型主机接口( h p i 8 ) 2 0 3 3 4 外扩存储器设计2 0 3 3 5d s p 系统模块的电源电路2 l 3 44 3 0 单片机控制模块2 2 3 4 1m s p 4 3 0 单片机简介2 2 3 4 2 液晶显示与按键输入2 3 3 4 3 其它外围功能器件2 4 3 4 4m s p 4 3 0 系统模块的电源电路2 5 3 5 硬件实物照片。2 6 武汉科技大学硕士学位论文 结2 61 1 ：c l ：o 的软件设计2 7 体设计流程2 7 发环境简介。2 8 s p 软件开发环境( c c s ) 。2 8 4 2 2m s p 4 3 0 软件开发环境( i a r ) 2 8 4 3 数据采集程序设计。2 8 4 4 数据处理程序设计。2 9 4 4 1f f t 算法的汇编实现2 9 4 4 2f f t 算法的c 环境应用3l 4 5 数据通信程序设计3l 4 6 人机界面程序设计。3 2 4 7 系统调试及性能测试3 4 4 8 本章小结3 5 第五章总结与展望3 6 参考文献3 7 致 射4 0 附录研究生期间发表的论文4 1 武汉科技大学硕士学位论文第1 页 1 1 选题背景 第一章绪论 随着智能电网【l j 概念在全世界范围内的升温，中国国家电网公司也于2 0 0 9 年5 月的 2 0 0 9 特高压输电技术国际会议上提出了中国式坚强智能电网的概念和发展思路。坚强智 能电网将成为今后中国电力系统的重要平台，将未来电网发展方向集成到一起，特高压、 清洁能源接入、电网自动化控制、智能电表等都将在此平台上发展。同时，“十一五 电 网规划也指出保障电网安全放在电网建设的首位，要统筹城乡电网发展，加大重点城市 投资力度，完善农村电网，不断提高电网供电能力、质量和可靠性指标。国家新的电网 建设方针一改过去我国在电力事业上主要考虑增加发电机组容量，来改善供电不足的状 况，而是更加注重电网的安全、效能和电能质量。 要改善电网的电能质量，首要任务就是要做到能够对电网电能质量进行监控和测量， 从而获得治理和改善电能质量的大量完备的第一手数据，因此需要大力开发此类用途的 各类监控测量设备和仪器。然而，面对如此巨大的电能质量测量仪器市场，国内电力行 业对电能质量测量与分析仪器的选择余地却是非常有限的，此类仪器市场主要掌握在美 国、法国、以色列等发达国家手中。目前，我国在发电厂和大型变电站等枢纽电力节点 对电能质量的测量与分析做了大量的投入，并取得了显著的效果。但是对重要工矿企业， 商业区，居民住宅区等电网的非关键节点的测量分析还有些滞后，投入明显不足。由于 我国缺少高性价比电能质量测量分析的便携仪表设备，加之国外此类设备价格高昂，使 得我国对于此类场合的电能现场测量工作发展缓慢，给电网的整体升级改造工作带来了 不便。本设计研制的基于d s p 和m c u 的电能质量分析系统就是针对我国电力行业面临的 现状而提出的。 1 2 电能质量的相关概念及研究意义 1 2 1 电能质量的相关概念 电能质量( p o w e rq u a l i t y ) ，从普遍意义上讲是指优质供电，包括电压质量、电流质 量、供电质量和用电质量。对于电力行业来说，国际电工委员会( i e c ) 已给出了定义： 电能质量是导致用电设备故障或不能正常工作的电压、电流或频率偏差。其内容涉及频 率偏差、电压偏差、电磁暂态、供电可靠性、波形失真、三相不平衡度以及电压波动和 闪变等【2 】。理想的电力系统应以恒定的5 0 h z 或6 0 h z 的正弦波形，按规定的电压水平( 额 定电压) 给用户供电。在三相交流电力系统中，各相的电压和电流的幅值应相等，相位 应互差1 2 0 0 , 且电压与电流之间相位差为o o 。由于电力系统存在大量容性或感性用电设备 ( 如电动机，变压器，输电线路等) 及各种手动和自动开关设备，其参数并不是理想线 第2 页武汉科技大学硕士学位论文 性，负荷性质各异且随机变化，加之外来干扰( 如雷电，电磁波) 和各种故障( 如接地 故障) 等原因，使得这种理想状态在实际中并不存在，由此产生了电网运行、电气设备 和用电中的各种各样的问题【3 1 。 自二十世纪6 0 年代第一次出现在关于美国海军电子设备技术要求的研究论文中，至 今世界各国对电能质量的关注与日俱增。事实上，人们对电能质量问题的重视并非近几 年的事情【4 】，而是伴随在电力系统发展的全过程中，只不过早期包括的内容比较简单， 主要局限在频率偏差和电压偏差两个方面。现代电力行业对电能质量展开了更加深入的 分析研究，主流的研究分为稳态电能质量问题和动态电能质量问题两个类别【5 1 。 ( 1 ) 稳态电能质量问题 稳态电能质量问题以波形畸变为主要特征，一般持续时间较长，在一段时间内( 通 常一分钟以上) 出现的电能质量不正常的情况，主要有下列类型： 频率偏差：指电力系统频率的实际值和标称值( 5 0 h z ) 之差； 谐波：一个周期电气量的正弦波分量，其频率为基波频率的整数倍。 过电压：是指持续时间大于l m i n ，数值大于标称电压( 2 2 0 v ) 的电压。 欠电压：是指持续时间大于l m i n ，数值小于标称电压( 2 2 0 v ) 的电压。 电压不平衡：是指电压幅值的最大偏移与三相电压的平均值的比值超过规定的标准。 ( 2 ) 动态电能质量问题 动态电能质量问题是以暂态持续时间为特征，主要包括脉冲暂态和振荡暂态两大类， 主要有以下几种形式： 电压骤升、骤降：持续时间为0 5 个周期至lm i n ，电压有效值上升或下降至标称电压 的1 1 0 1 8 0 或1 0 , - - 9 0 。 电压瞬变：持续时间很短的电压值发生快速的变化。 电压闪变：电压波形包络线呈规则的变化或电压幅值一系列的随机变化，一般表现 为人眼对电压波动所引起的照明异常而产生的视觉感受。闪变分为周期性和非周期性两 种。 短时断电：持续时间在0 5 个周期内至3 s 之间的供电中断。 1 2 2 电能质量问题的危害 电能质量问题对电力系统、供电部门和电力用户带来严重的危害，主要表现 在以下几个方面【6 】： ( 1 ) 电压偏差会造成照明设备、家用电器的使用寿命缩短；引起电机过流，甚至烧毁； 使电力变压器、电容器加速老化。 ( 2 ) 频率负偏差会降低电机的输出效率；超过额定频率1 0 的高频率对电力系统中设 备的损害十分严重。 ( 3 ) 谐波使电力系统或并联的负载产生种种危害。使电机负载加重；加重集肤效应， 使变压器铜损、铁损增加而过热；使变压器铁心产生磁滞伸缩现象，噪声增加；使电力 电缆容量减少，损失增加，老化加剧。 武汉科技大学硕士学位论文第3 页 ( 4 ) 谐波导致自动和远动装置、继电保护装置误动作，造成不必要的供电中断和生产 损失。 ( 5 ) 谐波会使电压表、电流表、功率表等测量设备和仪表计量不准确，产生计量误差， 给供电部门或电力用户带来经济损失。 ( 6 ) 谐波会对临近的通信系统产生静电感应与电磁干扰，降低通信质量，导致通信数 据丢失。 ( 7 ) 三相电压不平衡引起旋转电机附加发热和振动，危及其安全运行和正常输出；使 发电机容量利用率下降，使负荷较大的一相绕组过热导致寿命缩短，引起磁路不平衡； 负序分量会启动多种保护发生误动作；增加对通信系统的干扰，影响通信质量。 ( 8 ) 电压跌落会影响电子设备的正常工作，造成计算机程序紊乱，各类设备停止运行， 造成经济损失和人员伤亡。 1 2 3 电能质量分析测量系统的研究意义 从电能质量的危害可以看出电能质量问题对整个供电系统有着巨大的危害。因此针 对可能产生的危害，研究抑制和消除系统中的高次谐波，避免电压突变，对改善供电系 统供电质量和确保安全经济运行是十分必要的。同时，在建设可持续发展的节约性型社 会的大背景下，提高电能质量，并采用高效电力负荷设备，可提升用户用电效率，大量 节约能源、延缓用电需求，从而节省电力建设所需的大量投资和减少煤炭等不可再生资 源的消耗。因此，现代工业生产和居民生活对电能质量提出了较高的要求，而对电能质 量进行测量和分析能够提高和改善电能质量。对此类仪器设备的研制满足电力行业中供 用电双方共同的愿望。 1 3 国内外研究现状 在国外工业发达国家，电能质量问题早已引起了电力行业的重视，各国对电能质量 问题的研究投入了大量的人力和财力，提出了一些电能质量监测理论和方法，并在应用 中取得了实际效果。在电能质量测量仪器设备的开发方面，欧美等国家走在世界的前列。 一般来说，这些测量仪器大体上可分为三大类：第一类是远程在线式监控设备。这类设 备被安装在工业现场的一些重要节点，能够2 4 d , 时毫不间断的监控时实电能质量指标， 并使用以太网络或g p s 把监控数据上传到上位机，方便工作人员监控和分析。第二类是 手持式仪表，这类仪表类似于万用表的使用方法，能够在现场对电能质量指标进行测量， 特点是简单方便。第三类是便携式多功能分析仪器，这类仪器也用于现场测量，相比于 手持式仪表，它的测量和分析功能更为强大，测量精度高，数据处理能力强。 美国的福禄克公司( f l u k e ) 生产的电能质量测量仪系列在电能质量分测量市场非 常具在代表性。其最新开发的在线式电能质量记录仪f l u k e1 7 6 0 7 】完全符合i e c 6 1 0 0 0 - 4 3 0 a 级标准，非常适合高级电能质量分析和统一标准测试。该仪器用于在中低 压电网中分析公益事业和工业的配电系统，允许用户灵活自定义阈值、算法和测量选项。 第4 页武汉科技大学硕士学位论文 这款产品的特点是具有完备的电能质量测量和分析功能，能够测量电压，电流，频率， 功率因数，失衡，5 0 次谐波，三相不平衡度等，并自带不间断电源，能够保持4 0 分钟的 记录续行能力。1 0m h z ，6 0 0 0v p k 波形捕获能力，可以捕获非常短暂的脉冲( 例如，雷 击) 。具有g p s 时间同步接收器和2 g b 闪存，保证了事件发生时间的准确性和海量的数据 记录存储空间。产品如图1 1 ，安装方式如图1 2 。 图1 1f l u k e1 7 6 0 电能质量记录仪图1 2 安装方式 另外，f l u k e4 3 0 系列电能质量测量仪【8 】为三相手持式电能持分析仪，同在线式测量 仪一样，具有完善的测试功能，能测量电能质量各项常规指标，使用随附的4 个电流探头， 同时捕捉电源各相上的2 0 0k h z 波形数据：捕捉的电压高达6 k v ，通过配置可满足任意一 种测试条件，最多可存储4 0 0 多种参数，用户可自行定义测量的时间间隔，并把数据上传 给p c 机，使用专业分析软件进行数据分析。使用方法类似于万用表，采用镍氢电池，一 次充电可使用7 d , 时。产品如图1 3 。 图1 3f l u k e4 3 0 电能质量测量仪 相对于国外的电能质量测量仪产品，国内的电能质量测量仪发展正在起步中。近几 年来，随着电力行业对电能质量问题越来越重视，电能质量测量仪市场也越来越大，广 大科研人员及公司企业对电能质量测量与分析理论进行了较深入的研究，对此类产品作 了大量的投入和开。长沙威胜、中元华电等是国内专门从事电力行业仪器仪表开发的企 业，长期致力于电子式多功能单相及三相电能表、数据采集终端、电能质量监测和控制 装置、远程抄表系统、电能量综合管理系统等系列产品的研发、生产和销售，其产品在 市场上占有一定的份额。长沙威胜的w p q l 0 0 0 a 型【9 】电能质量监测仪是一种网络式、多通 道、高性能、高精度的在线式电能质量监测装置，具有自动测量、彩色液晶图形、表格数 据、波形图、矢量图、柱型图等显示、智能统计分析、多事件报警及记录、大容量监测 武汉科技大学硕士学位论文第5 页 数据存储和网络数据通信功能，是融合了现代数字信号处理、计算机通信、最新电能质量 理论和软件工程思想于一体的高技术监测设备。但总体来说，各公司对此类产品的开发 未能形成一个系统的系列，且产品的测量精度、时实性，可操作性与国外成熟产品还有 一定的差距。国内对电能质量测量仪的研制工作任重道远，还需要大量的技术经验积累。 1 4 本课题主要的研究内容和章节安排 本课题研究的主要内容是根据国家电能质量标准为依据，力图研究一套切实可行， 成本低，实用性强的电能质量分析系统，以实现对电能质量的测量和分析。主要研究工 作和章节安排如下： 第一章阐述了电能质量的基本概念，电能质量分析系统的研究背景、目的和意义， 以及国内外研究现状。 第二章对电能质量分析系统相关理论、各参数国家标准和测量方法、现实算法进行 分析。 第三章确定了本系统硬件的总体设计框图，并结合实际选用数字信号处理器和控制 处理器，及对各部分硬件系统进行设计，主要包括高精度模拟信号采集通道电路、d s p 核心电路、m c u 核心电路、实时时钟、u s b 通信和数据存储电路等。 第四章在搭建的硬件平台上，对整个系统程序流程进行讲解，详细介绍了数据采集， 数据处理，数据通信，人机界面等程序的设计。 第五章总结本设计中所应用和实现的关键技术，提出下一步对于该系统硬件和软件 的改进建议。 第6 页武汉科技大学硕士学位论文 第二章电能质量主要参数的算法现实 2 1 电能质量主要参数分析 2 1 1 电压偏差 供电电压偏差是指电力系统各处的电压偏离额定值的百分比。其数学表达式为： 如：缘二1 0 0 ( 2 1 ) u n 式中万“为电压偏差； 为实际电压，单位为千伏( i ) ； 为系统额定电压，单位为千伏( k v ) 。 我国的国家标准对电压偏差做出了详尽规定【1 0 】： 3 5 k v 及以上供电电压的正、负偏差的绝对值之和不超过标称电压的1 0 ；1 0 k v 及 以下三相供电电压允许偏差为额定电压的7 ；2 2 0 v 单相供电电压允许偏差为额定电 压的+ 7 1 0 。 由于电网各点的电压调节不像频率调节那样由电网统一进行，又由于电网各点电压 主要反映了该点无功功率的供需关系，因此电压调节一般采取按无功就地平衡原则进行 无功功率补偿，并及时调整无功功率补偿量，以从源头上解决问题【l l 】。 2 1 2 频率偏差 频率是电能质量最重要的指标之一。在电工学理论中，频率被定义为：正弦量在单 位时间内交变的次数。在世界范围内，对于普通的生产和生活用电，都是由交流电力系 统提供。不同点只在于交流电的频率和电压等级。我国采用5 0 h z ，2 2 0 v 3 8 0 v 供电系统。 与电力系统中的设备对频率都非常敏感，必须在该频率下才能正常运行，所以标称频率 又称工作频率，简称工频。 电力系统的频率偏差是指在正常运行条件下，系统频率的实际值与标称值之差，用 公式表示为： 8 f = 厶一厶 ( 2 2 ) 式中8 f 为频率偏差，单位为赫兹( h z ) ； 厶实际频率，单位为赫兹( h z ) ； 厶系统标称频率，单位为赫兹( h z ) 。 武汉科技大学硕士学位论文第7 页 国家标准规定以5 0 h z 作为我国电力系统的标准频率，并规定电力系统正常的频率 标准为5 0 h z 0 2 h z ，当系统容量较小时，可放宽至u 5 0 h z 0 5 h z 。全国供用电规则中规定 了供电局供电频率的允许偏差：电网容量在3 0 0 0 m w 及以上者为o 2 h z ；电网容量在 3 0 0 0 m w 以下者为o 5 h z 。实际运行中，我国各跨省电力系统频率的允许偏差都保持在 0 1 h z 的范围内。因此，电网频率目前在电能质量中最有保障。 2 1 3 三相电压不平衡度 三相电压不平衡度是指三相系统中三相电压不平衡程度，用电压或电流负序分量与 正序分量的均方根百分比表示。其数学表达式为： 勺2 u x l 0 0 ( 2 3 ) q2 厶6x 1 0 0 ( 2 4 ) 式中岛、& ，表示电压不平衡度和三相电流不平衡度； u 、表示电压正序、负序分量均方根值，单位为千伏( k v ) ； 五、厶表示电流正序、负序分量均方根值，单位为千安( k a ) 。 国家标准规定【1 3 1 了电力系统公共连接点正常电力平衡度允许值为2 ，短时不平衡度 不得超过4 ，短时允许值是指任何时刻均不能超过的限制值，以保证继电保护和自动装 置正确动作。对接入公共连接点的每个用户，规定其引起该点正常电压不平衡度允许值 一般为1 3 。 2 1 4 电压波动和闪变 电压波动是指电压幅值在一定范围内有规则变动时，电压变动或工频电压包络线的 周期性变化，或电压幅值不超过0 9 1 1 ( e u ) 的一系列随机变化；电压波动值为电压 方均根最大值与最小值之差相对额定电压的百分比。其数学表达式为： d ：坠二1 0 0 ：坐1 0 0 ( 2 5 ) u nu n 式中u 表示两极值之差，单位为千伏( i ) ； u 表示系统标称电压，单位为千伏( k v ) 。 闪变这个术语起源于电压波动对白炽灯的影响，它是人眼对照度波动的主观视感。 闪变用于说明对不同频率电压波动引起灯闪的敏感程度及引起闪变刺激性程度的电压波 动值。因为决定闪变的因素较复杂，而各国照明供电的额定电压又不尽相同，经过国际 电热协会( u i e ) 和国际电工委员会( i e c ) 多年的协调，至今闪变的国际电工标准已在 力求统一。考察闪变的指标主要有：闪变觉察率f ，瞬时闪变视感度s ( t ) ，视感度系数k ( f ) ，短时间闪变值p s t ，长时间闪变值p i t 。 第8 页武汉科技大学硕士学位论文 简单来讲，电压波动是一种电磁扰动现象，而闪变则是电压波动在照明系统上( 如 白炽灯) 的体现效果。电压波动和闪变这两个术语在电能质量标准中常被联系在一起。 因此，电压闪变和电压波动是同一现象的不同表达方式。 国家标准对各级电压在一定频度范围内的电压波动限值d 和波动频度r ( 单位时间内电压 变动的次数) 作了规定【1 4 1 。见表2 1 。 表2 1 电压变动限值 dd rr l v ，m h vl v ，m vh v r l431 0 f 1 0 021 5 1 r 1 032 51 0 0 r 1 0 0 01 2 51 注：1 系统标称电压等级按以下划分： 低压l v ( l k v ) 中压m v ( 1k v r = = 令 = = 令 = 哥 一 g = = 3 3 v d s 2 ，h a s h c s 图3 1 2 i t p i 接口电路 8 位数据总线h d 0 , - - , h d 7 负责与主机交换数据，两个控制输入引脚h c n t l 0 和 h c n t l l 用于实现区分访问h p i 控制寄存器h p i c ，地址寄存器h p i a ，或数据寄存器 h p i d 。由于c 5 4 1 0 数据格式是1 6 位，所以h p i 8 的数据传输必须由两个连续的字节组 成，h b i l 引脚即用来识别当前数据是第1 个字节还是第2 个字节，寄存器h p i c 的b o b 位决定哪个字节放到1 6 位字的高8 位。读写输入引脚h r w 控制数据传送方向，数据 选通输入引脚h d s l ，h d s 2 控制数据的传输时序，主机中断输入引脚h i n t 控制向主 机输入的中断信号。 d s p 与4 3 0 单片机的通信握手通过h p i 中断来实现。当用户需要查看电压值，谐 波等电能质量参量时，4 3 0 单片机通过写h p i 控制寄存器h p i c 主机到d s p 的中断位 d s p i n t ，唤醒d s p 进行数据采集及运算，d s p 运算结束后，通过写h p i c 的d s p 到主 机的中断位h i n t ，通知4 3 0 单片机读取运算结果。 3 3 4 外扩存储器设计 在设计d s p 系统的时候，必须要考虑存储器的空间组织结构。c 5 4 1 0 a 有6 4 k 字的数 w l j j 引w t一一一 武汉科技大学硕士学位论文第2 1 页 据存储空间，6 4 k 字的程序存储空间。可以根据需要将程序空间进行扩展，最大可扩展到 8 m 字。片上6 4 k 字的r a m 是双寻址r a m ( d r a m ) 。这些d r a m 被分成了8 个8 k 字的块。 每块可以在一个周期内读2 次或者一次读和一次写。其中有4 块( d 洲l 加删3 ) 位于 数据空间的0 0 8 0 h - 7 f f f h ，当o v l y 位设置为1 时，这段空间被程序和数据空间共用。另 外的4 块( d r a m 4 d r a m 7 ) 位于程序空间的1 8 0 0 0 1 f f f f h 。当d r o m 位设置为1 时， 这段空间被映射到数据空间。在c 5 4 1 0 a 的c p u 中，p m s t 寄存器中的3 个比特位( m p m c ， o v l y 和d r o m ) 一起决定了存储器的配置结构。图3 1 3