基于雙處理器協(xié)同工作結(jié)構(gòu)的電力系統(tǒng)諧波分析儀解析

1 系統(tǒng)方案
　　由于本系統(tǒng)實(shí)時(shí)性要求較高且工作過程中有大量的數(shù)據(jù)傳輸和人機(jī)對話事件發(fā)生，而單個(gè)DSP資源有限，如果采用單個(gè)DSP處理數(shù)據(jù)，系統(tǒng)將不能及時(shí)處理采樣數(shù)據(jù)并且可能會(huì)造成部分?jǐn)?shù)據(jù)丟失從而影響系統(tǒng)整體性能。為彌補(bǔ)這一缺點(diǎn)，本設(shè)計(jì)提出了采用DSP+ DRAM+DSP的雙處理器協(xié)同工作模式，一片DSP全權(quán)負(fù)責(zé)采集、捕獲工作，另一片負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)處理和人機(jī)對話，這樣可實(shí)現(xiàn)不間斷、高速度、多端口的處理。針對通信雙方速度不匹配、信息交換實(shí)時(shí)性要求高、一次傳輸信息量大、數(shù)據(jù)傳送要求準(zhǔn)確無誤等特點(diǎn)，綜合考慮通信的可靠性、實(shí)現(xiàn)的難易程度以及成本等諸多因素，采用雙口RAM通過雙機(jī)中斷交互式協(xié)調(diào)工作的模式來實(shí)現(xiàn)多處理器之間的高速通信。系統(tǒng)總體框圖如圖1所示。
　　
　　圖1 系統(tǒng)總體框圖
　　2 工作過程
　　首先，通過傳感器把PT（電壓互感器）、CT（電流互感器）上的電壓、電流轉(zhuǎn)換成跟隨式的交流低壓，然后經(jīng)過兩級RC濾波器濾波后送入DSP片上A/D模塊，由雙DSP控制A/D的采集和數(shù)據(jù)的傳輸，最后對采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行FFT等各種算法的處理從而獲得所需要的各種電網(wǎng)參數(shù)并且判斷電能質(zhì)量的優(yōu)劣；同時(shí)，在外部按鍵控制下，根據(jù)不同的命令相應(yīng)的在液晶屏上實(shí)時(shí)顯示數(shù)據(jù)，從而達(dá)到實(shí)時(shí)監(jiān)控的目的。
　　系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)
　　本電力系統(tǒng)諧波分析儀的硬件電路主要包含5個(gè)部分：信號轉(zhuǎn)換模塊、信號預(yù)處理模塊、雙TMS320F28335數(shù)字信號處理模塊、單色液晶屏模塊（CM320×240）、鍵盤模塊。
　　1 信號轉(zhuǎn)換模塊
　　信號轉(zhuǎn)換模塊主要包括互感器和程控信號調(diào)理部分。互感器采用高頻性能好的精密電壓互感器（KV50A/P）和電流互感器（KT50A/P），相移小于4～5°，信號頻率在2kHz時(shí)衰減小于0.3～ldB，完全可以滿足50次以下諧波的精確測量。程控信號調(diào)理部分利用TMS320F28335片上ADC的同步采樣方式，可以確保電壓與電流信號間沒有相對相移。由于雙極性模擬輸入信號不能直接輸入到DSP-L機(jī)片上A/D模塊，因此通過雙DSP模塊上DSP-L機(jī)的SPI總線以及GPIO口控制對輸入信號衰減/放大的比例，以滿足A/D模塊對輸入信號電平（0～3V）的要求。A/D模塊輸入信號調(diào)理部分采用256抽頭的數(shù)字電位器AD5290和高速運(yùn)算放大器AD8202組成程控信號放大/衰減器，每個(gè)輸入通道的輸入特性為1MΩ輸入阻抗+30pF。程控信號調(diào)理電路原理圖如圖2所示。
　　
　　圖2 程控信號調(diào)理電路原理圖