基于A(yíng)D7606-6的STATCOM信號采集模塊設計

3．2 信號調理
由AD7606-6的內部結構和芯片特性可知，與傳統的模數轉換芯片不同，其內部的信號調理電路中，加入了低噪聲高輸入阻抗的信號調理電路，而等效阻抗完全獨立于采樣頻率且為固定值1 MΩ。同時(shí)，模擬輸入端集成了具有40 dB抗混疊濾波器，無(wú)需添加額外的外部驅動(dòng)和濾波電路。因為互感器輸出的電流往往較小，且互感器直接接A／D會(huì )產(chǎn)生較大的相移，為使輸入信號電壓與AD7606-6模擬輸入電壓匹配，互感器輸出信號經(jīng)運算放大器OPA2132放大至5-6 V，調理電路如圖4和圖5所示。
3．3 AD7606-6與TMS320F2812接口設計
STATCOM系統采用TMS320F2812作為主控芯片控制兩片AD7606-6。TMS320F2812是TI公司的一款基于Flash的工業(yè)級32位定點(diǎn)DSP，其內核是針對工業(yè)需求所設計，主頻能達到150 MIPS，單周期32×32位MAC；擁有EVA、EVB事件管理器，具有強大是事件處理功能，如中斷、定時(shí)、PWM輸出等；再加上豐富的外設接口，如CAN、SCI等，使其成為當前工控領(lǐng)域主流的控制芯片。

雙片AD7606-6與TMS320F2812接口電路如圖6所示。兩片A／D的并行數據輸出口直接連接到DSP的數據線(xiàn)XD[15：0]；DSP的GPIOA[15：13]與OS[2：0]，控制過(guò)采樣倍率；GPIOB8連接AD7606-6(1)的片選端，GPIOB9連接AD7606-6(2)的片選端，用于控制數據讀取先后；和GPIOB10經(jīng)或門(mén)連接到兩片A／D的讀使能信號，每向A／D 發(fā)個(gè)低電平讀取一個(gè)輸入通道的轉換數據；PWM7連接A／D的CONVST AB，用于啟動(dòng)A／D采樣并轉換。兩片A／D的BUSY信號經(jīng)或門(mén)連接到DSP的外部中斷接口，當兩片A／D數據轉換完成，兩個(gè)BUSY變?yōu)榈碗娖綍r(shí)，給中斷信號，告訴DSP可以讀取數據。

4 同步采樣軟件設計
采用軟件部分主要實(shí)現主控芯片DSP對AD7606-6的控制，完成對電網(wǎng)電量參數的采集。為方便數據處理，在每個(gè)工頻周期內采集128個(gè)數據點(diǎn)，用DSP自帶的捕獲單元完成電網(wǎng)周期的計算，假設電網(wǎng)周期為T(mén)，則每隔T／128時(shí)間給CONVST AB一個(gè)觸發(fā)脈沖，啟動(dòng)A／D采用并轉換。觸發(fā)脈沖由PWM7提供，每個(gè)轉換周期結束，根據最新獲得的周期值修改PWM輸出的占空比，即可實(shí)現在不同的頻率內都能采集到128個(gè)數據點(diǎn)。
當轉換結束，BUSY信號變成低電平給DSP一個(gè)外部中斷信號，DSP進(jìn)入外部中斷子程序，外部中斷子程序實(shí)現對轉換數據的讀取。讀取第一片A／D的數據，首先GPIOB8給AD7606-6(1)的片選端一個(gè)低電平，低電平持續到數據讀取完成。然后通過(guò)GPIOB10和給6個(gè)脈沖，從并行口依次讀取6路輸入通道轉換值，程序中注意讀取完數據后要修改數據寄存器的地址。第二片同理，只需修改片選信號即可。程序流程如圖7所示。

5 實(shí)驗結果
根據搭建的電路，給電壓互感器接220 V交流電壓，電流互感器接通以5 A交流電流，電壓信號接入AD7606-6通道1，電流信號接入通道2。DSP根據程序同步對通道1和通道2采樣，將采集到的數據量用CCS中的Graph功能擬合繪制電壓電流波形，波形如圖8和圖9所示。由圖可知，采集模塊能夠實(shí)時(shí)精確地采集交流輸電線(xiàn)路的電壓和電流。

6 結束語(yǔ)
應用針對智能電網(wǎng)新推出的模式轉換芯片AD7606-6，設計了STATCOM的數據采集模塊。實(shí)驗測試表明，該系統能夠同步實(shí)時(shí)快速精確的采集電網(wǎng)電壓電流，為DSP準確計算出系統的無(wú)功狀態(tài)，STATCOM快速準確的做出無(wú)功補償策略進(jìn)行無(wú)功補償，提高電能質(zhì)量提供了可靠的基礎。此外，該數據采集系統還可以應用于有源濾波器APF和電能質(zhì)量監控等智能電器裝置。