基于dsp的配变监测终端—软件设计

基于DSP的配变监测终端软件设计,进展情况,通过这段时间，对于基于DSP的电力参数测量方案的软件设计方面，熟悉其软件开发流程，对其中的各个模块都有较为深刻的理解。,存在的问题,(1) 对于在数据处理模块中数字滤波器的实现存在理论知识上的欠缺以及对DSP芯片汇编指令的生疏，无法在DSP上实现FIR滤波器 (2) 由于对FFT算法的不了解，在基于快速傅里叶变换进行谐波分析时，不能进行下去,软件主要系统初始化、喂狗程序、校验程序、频率检测程序、数据采集程序、FIR滤波、FFT运算、谐波计算,系统流程图,数据处理采集流程图,数据处理处理流程图,数字滤波器的实现,在数字信号处理中，滤波占有及其重要的地位，数字滤波是语音和图像处理、模式识别、谱分析等应用中的一个基本的处理算法。 我们尝试用DSP完成FIR滤波器是有道理的，DSP的处理速度快，又可以节省硬件资源。且数字滤波器与模拟滤波器比起来具有以下明显的优点： a、可以满足滤波器对幅度和相位特性的严格要求，精确度高。b、没有电压漂移、温度漂移及噪声等问题，基本不受环境的影响，稳定性好。c、用DSP实现的滤波器具有高度的可编程性，灵活性非常好，而且可以充分利用DSP语言中的乘且累加，并带数据移动的指令MACD以及循环指令RPT，实现起来非常容易。,FIR滤波器的优点,(1) 可以在幅度特性随意设计的同时，保证精确、严格的线性相位，而IIR滤波器则做不到这一点，IIR滤波器选择性愈好则相位的非线性愈严重。(2) FIR滤波器的单位脉冲响应是有限长序列，因此FIR滤波器是稳定的。(3) 由于FIR滤波器一般为非递归结构，因此在有限精度运算下，不会出现递归型结构中的极限震荡等不稳定现象，误差较小。鉴于以上优点，我们采用了具有线性相位特性的FIR滤波器。,FIR滤波器的DSP实现,SET CNF *将B0配置成程序存储器，用于存放滤波器系数NXTPT IN XN,PA0 *引入新的采样值XN LAR AR1,#3FFH *使AR1指向B1块的底部 MAR *,AR1 MPY #0H *清乘积寄存器 LACL #0H *清累加器 RPT N-1 *重复执行N次MACD指令 MACD #FF00H,*- *乘且累加并带数据移动 APAC *将乘积寄存器的内容加至累加器 SACH YN,1 OUT YN,PA1 *输出滤波器响应y(n) B NXTPNT *开始处理下一个采样值,利用FFT进行谐波分析,国际上公认的谐波的定义为：“谐波是一个周期性电气量的正弦波分量，其频率为基波频率的整数倍”。电网中存在的整数次谐波可以根据周期性波形，用傅立叶级数分解得到。 电网谐波产生的原因是非线性负载造成的。如PC机、打印机、荧光灯、调速马达驱动、充电器以及电镀设备等。这些设备从电路中获取跃变的脉冲电流而不是平滑的正弦波，结果使含有谐波的畸变电流回流到电力系统的其它地方。 谐波对电力系统的危害极大，主要有： (1)使旋转电机的附加损耗增大和过热。 (2)引起变压器绕组的附加损耗，使变压器的外壳、外层硅钢片和某些固件发热，并引起变压器的振动。 (3)继电保护、自动控制装置和计算机系统产生干扰和造成误动作。 (4)电线路的谐波放大有可能引起系统的谐振。 (5)影响测量仪器的精度，造成电能计算的误差。 (6)干扰邻近的通信线路和铁道信号线路的正常工作。 谐波“污染”已成为电力系统的公害之一，因此对谐波进行准确的测量与分析已经成为电力行业普遍关心的问题。进行谐波分析的方法有多种，如FFT、Kalman滤波、及近些年兴起的小波分析等。 Fourier变换作为经典的信号分析方法，已经比较成熟。FFT是离散傅立叶变换（DFT）的一种快速算法。在电能质量分析领域已经得到了广泛的应用。,谐波分析 信号同步采样的实现,根据提供采样信号方式不同，同步采样法又分为软件同步采样法和硬件同步采样法两种。硬件同步采样法是由专门的硬件电路产生同步于被测信号的采样脉冲，如采用锁相环电路来构成频率跟踪电路，然后通过分频电路来控制数字采样的触发信号，从而实现同步等间隔采样。,FFT的实现,在本设计中直接采用了TI公司提供的源程序，只需要把程序的接口寄存器的设置进行相应的改动以适合自己的程序配置。这个程序前两阶是采用基4的方法来计算的，而后面的几阶都是采用基2的方式来计算的