用TMS320LF2407和FPGA实现电能质量监测

用TMS320LF2407和FPGA实现电能质量监测

用TMS320LF2407和FPGA实现电能质量监测
摘要：提出用TMS320LF2407和FPGA实现电能监测的一种方案，阐述各模块的设计和实现
方法，本方案中，FPGA用于采样16路交流信号并进行64次谐波分析；DSP和于电力参数的
计算。为了提高其通用性，还用FPGA设计了与外界通信的并口、串口模块，并实现了同
TMS320LF2407的并行和串行通信。
关键词：电能质量 DSP FPGA FFT UART
随着人们对电能质量要求的日益提高，如何保证电能质量就成为一个热门话题。电能
质量监测的一项主要内容是谐波检测，即对多路模拟信号进行采集并进行谐波分析。本
系统对16路50Hz模块信号进行采样并进行64次谐波分析。如果仅仅依靠一个MCU（单片机
或控制型DSP）来进行处理，往往达不到实时性要求，所以采用DSP和FPGA相结合的方法
。利用DSP对电力参数进行计算，利用FPGA进行谐波分析。
系统主要包括数据采集电路、ADC模块、FPGA模块、DSP模块及上位机显示模块，其结
构如图1所示。

图1 系统框图

1 数据采集电路和ADC模块
对经过互感器调理成-
3.3～+3.3V（ADC测量的最大量程）的信号进行采样。根据香农抽样定理，对最高频率f
c的连续信号进行抽样，须保留其全部内容。抽样频率fs满足条件为：fs≥2fc。如图1系
统框图所示，本系统中，ADC采用的是MAX125，其单通道的转换时间为3μs。若利用内部
的采样保持器，可以同时采样4路信号，转换时间为12μs。为了同时采集已经过调理的1
6路模拟信号，必须对其进行采样/保持。在前向通道使用16路采样/保持器（SMP04），
再使用多路开关（MAX306）依次选择这16路信号，输入到MAX125的一个通道（CH1A），
并由FPGA发出转换信号CONVST。待转换结束，M