论文 - 图文(4)

山东科技大学学士学位论文 6 总结与展望

GND84I/O6I/O5I/O4I/O3I/O2I/O1I/O05150494847464576777879808182CELR/WLOELSEMLUBLLBLBUSYLCERR/WROERSEMRUBRLBRBUSYR7071727374758386858483828180I/O6I/O5I/O4I/O3I/O2I/O1I/O0GND01234CEEA0EA1EA2EA3567891011121314151617181819AREAWEDB0DB1DB2DB3DB4DB5DB6DB7DB8DB9DB10DB11D11XINTTMS320LF2407AA0A1A2A3A4A5A6A7A8A9A10A11A12A13D0D1D2D3D4D5D6D7D8D9D10D11D12D13D14D15Vcc0123456789101112131415161718192021222324252627282901234567891011121314151617181920212223242526272829AL0AL1AL2AL3AL4AL5AL6AL7AL8AL9AL10AL11AL12AL13I/O0I/O1I/O2I/O3I/O4I/O5I/O6I/O7I/O8I/O9I/O10I/O11I/O12I/O13I/O14I/O15AR0AR1AR2AR3AR4AR5AR6AR7AR8AR9IDT7026AR10AR11AR12AR13I/O0I/O1I/O2I/O3I/O4I/O5I/O6I/O7I/O8I/O9I/O10I/O11I/O12I/O13I/O14I/O15+3.33132333435363738394041424344474849505152535455565758596061621234567891011121314666768697071727374757677787980811112AB0AB1AB2AB3AB4AB5AB6AB7AB8AB9AB10AB11AB12AB13D16D17D18D19D20D21D22D23D24D25D26D27D28D29D30D31GND AT91RM9200PBNWR2NWR1PCIOA0A1A2A3A4D0D1D2D3D4D5D6D7D8D9D10D11D12D13D14021345678505152535455565758596061626364VDD3.3VDD3.313CAPIGND1234748490GND+3.3+1.8RXD0RXD1RXD2VDD3.3VDD1.8TXD0TXD1TXD24445469GND+3.3

图3 核心处理器

双口RAM交换的数据：一种是由DSP定期写入MCU 上传给主站的线路信息，如线路的电压、电流、有功功率、无功功率、频率、开关设备的状态、动作记录等；另一种是MCU从主站接收的需要由保护CPU 来处理执行的命令以及保护CPU 执行相应命令后的响应，如定值调整、设备遥控等，它们较第一种数据具有优先处理权。两种数据被分别固定存储在双口RAM的不同区域中，CPU根据不同的数据类型对相应的区域进行读写操作。当出现第二种类型的新数据时，CPU会以中断的方式告知对方存在第二类数据更新，需要

12

山东科技大学学士学位论文 6 总结与展望

对方对数据进行及时处理。

3.2 模拟量输入电路的设计

模拟量的输入电路的设计对于FTU装置来说是至关重要的，因为FTU必须采集模拟量，通过各种运算来判断电路运行情况，并以次为依据作出正确的动作。模拟输入电路的主要作用是采集三相交流电压、电流,并转换成模拟量读入DSP。根据本设计中采用的故障判断算法（具体见下文），只需采集A、C两相的电压电流，即可判断故障，并对故障相进行定位，故系统设计四路模拟输入。TMS320LF2407A内部具有10位A/D转换模块，其输入范围为0~3.3V，转换速度为375ns。这对于一般的应用场合已经可以满足要求，但对于需要高精度或高速模数转换的场合，就需要外扩A/D。本设计中加入A/D转换器[18]。该模块结构框图如下图图4所示。

交流电压 PT 信号调理电路 A/D DSP 交流电流 CT

图4 模拟量输入模块结构框图

3.2.1 信号调理电路设计

模拟量输入采用交流采样技术, 电网的电压和电流先经过现场一次大

13

山东科技大学学士学位论文 6 总结与展望

功率电压互感器TV 和电流互感器TA变换成为0- 100V 和0-5 A 的交流电量, 再经过二次TV和TA变换成为0-5V的电压信号和0-1A的电流信号, 然后分别进入如图5、图6所示的模拟信号调理电路, 完成滤波处理、功率放大和阻抗匹配后, 输入DSP的A/D输入引脚。

R347K+15VTVR1+Ub10KTVR10561-UcC10.01uF-15VGND10KVD1 VD2L1TL062R1L1312Vin148

图5 电压信号调理电路

以A相电压为例，电网电压Ua首先经过电阻R1、R2变换成电流信号，然后将电流信号通过电阻R3和TL0621运算放大器转换为电压信号，输入A/D转换器的输入管脚。

R?47K+15VTA+IaL1312VD1VD1TL062Vin3-IaL2-15VTVR07180GNDC10.1uF48 图6 电流信号调理电路

14

山东科技大学学士学位论文 6 总结与展望

3.2.2 A/D芯片的选择

A/D芯片选用AD7864。一般的A/D转换器内部只有一个采样保持器，若要实现多路同时采样，或者使用多个A/D转换器，或者加额外的采样保持器。AD7864却可以直接适应这个需求，它是4通道同时采样的高精度A/D 转换器，高速并行输出接口与DSP芯片TMS320LF2407的外部存储器接口直接相连。该芯片是集成度高、12bit逐次逼近型ADC，具有最大4 LSBSINL和每通道250KS/s 的采样率，每通道还包含一个低噪声、宽带采样保持器。芯片采用并行方式与DSP接口，可保证数据读取的快速性，满足高采样速度和高精度的要求[19]。本系统中使用一个4—16译码器CD74HCT154实现A/D对DSP的EMIF的复用，只使用1片AD7864就可以完成所有模拟量的转换。模拟量与数字量转换电路如图7所示。

E2CD74HC7754E1A0A1A2A3404142434401234CEEA0EA1EA2EA339GNDGND0HCONVSTCS14153233Y0Y11Vin1RDWRDB0DB1DB2DB3DB4DB5DB6DB7DB8DB9DB10DB11EOC2Vin2AD78641617181920212223242526272829305678910111213141516171819AREAWED0D1D2D3D4D5D6D7D8D9D10D11XINTTMS320LF2407A3Vin34Vin413GNDINT 图7 模数转换电路

15

山东科技大学学士学位论文 6 总结与展望

3.3 开关量输入/输出回路的设计

FTU作为智能电器设备，其中一个重要功能就对外部设备做控制，所以有许多开关量要输入输出。 3.3.1 开关量输入回路的设计

开关量输入回路的主要作用是完成状态信号的输入，本设计中FTU主要安放于室外电线杆上，状态信号主要是指柱上开关的状态。状态量输入电路将开关的合分状态转换为电信号，考虑到FTU周围的电磁干扰，设计中采用光电隔离，可将干扰源和易受干扰的部分隔离，增强系统抗干扰能力。系统可采样6路输入，监视6路开关状态，每一路的实现电路如图7所示。

R1Ud4KC10.01uFR210KRXD0GND

图8 开关量输入电路

3.3.2 开关量输出回路的设计

开关量输出回路的主要作用是完成动作信号的输出，主要包括合闸和跳闸信号。为了防止由于电磁干扰或机械振动等因素造成虚假变位现象，所以需采取措施防止遥信误报。本设计中采用的方式是加上RC低通滤波

[19][20]

。系统设3路输出，每一路的实现电路如图9所示。

16

百度搜索“77cn”或“免费范文网”即可找到本站免费阅读全部范文。收藏本站方便下次阅读，免费范文网，提供经典小说综合文库论文 - 图文(4)在线全文阅读。