TMS320F28335在電網(wǎng)頻率測量中的應用（一）

本文提出了一種基于TMS320F28335的頻率測量方法， 用于監測電力系統的電能質(zhì)量。該方法采用DSP 的eCAP 模塊和通用定時(shí)器對輸入信號的上升沿進(jìn)行捕捉， 通過(guò)記錄兩個(gè)上升沿的觸發(fā)時(shí)間得到輸入信號的頻率。與軟件測頻方法相比， 其硬件電路簡(jiǎn)單， 可靠性高、實(shí)時(shí)性好。理論分析和實(shí)驗測試表明， 該方法測頻精度高， 很好的滿(mǎn)足了電能質(zhì)量監測裝置的要求。

　　 引 言:

　　頻率是衡量電能質(zhì)量的重要指標， 也是判斷電力系統故障的重要依據。一般情況下， 電力系統的頻率會(huì )隨著(zhù)負荷的波動(dòng)而有所變化。在正常情況下電網(wǎng)頻率變化緩慢，即使發(fā)生系統事故， 在很短的時(shí)間內( 如一個(gè)工頻周期) 電網(wǎng)頻率的變化量也是較小的。頻率測量若能不斷實(shí)時(shí)地測量電網(wǎng)頻率， 所測量的頻率誤差可減小到很小的程度。

　　數字頻率的測量方法主要有： ( 1) 測量電壓波形某一整數周波的時(shí)間， 從而計算頻率; ( 2) 利用波形識別或曲線(xiàn)擬合技術(shù)來(lái)估算頻率。后一種方法不能很好的抑制諧波分量， 計算量偏大， 要對每一周波都進(jìn)行一次計算， 將會(huì )占用過(guò)多的處理器時(shí)間， 其不能兼顧計算精度與實(shí)時(shí)性。

　　而前者的測量精度受電壓過(guò)零點(diǎn)的影響較大。

　　本文提出通過(guò)過(guò)零檢測電路將電網(wǎng)基波整型成方波，用TMS320F28335( DSP) 的捕捉模塊對方波上升沿進(jìn)行捕捉的頻率測量方法， 在一定程度上抑制了電壓過(guò)零點(diǎn)的影響， 有很好的測量精度和實(shí)時(shí)性。

　　1 通用定時(shí)器與捕捉模塊

　　TMS320F28335 是指令周期為6. 67 ns。主頻達150 MHz; 高性能的32 位CPU , 單精度浮點(diǎn)運算單元( FPU ) , 采用哈佛流水線(xiàn)結構， 能夠快速執行中斷響應。 并具有統一的內存管理模式。本文提出的測頻方法主要應用TMS320F28335 中的捕獲單元( eCAP) 和通用定時(shí)器( GPT ) 單元。

　　1. 1 通用定時(shí)器

　　通用定時(shí)器是TMS320F28335 常用的PIE 接口， 其核心是計數器， 32 位計數。通用定時(shí)器有多種工作模式，以滿(mǎn)足不同的需要。每個(gè)定時(shí)器可以獨立工作， 也可以相互同步工作?？梢詫拇嫫魇孪仍O置來(lái)實(shí)現相應的功能。

　　全局通用定時(shí)器控制寄存器GPTCON A ( EVA 中) 和GPT CONB( EVB 中) 規定通用定時(shí)器在不同事件中所采取的操作， 并規定它們的計數方向。為了完成測頻所需要的功能， 需要設置GPT 的計數寄存器T xCN T、定時(shí)器比較寄存器Tx CMPR、定時(shí)器周期寄存器Tx PR 以及定時(shí)器控制寄存器T xCON ( x = 1, 2, 3, 4) 。

　　1. 2 捕捉模塊

　　eCAP 模塊是一個(gè)完整的捕捉通道， 能夠實(shí)現多個(gè)時(shí)間的捕捉任務(wù)， eCAP 單元結構如圖1 所示。

　　圖1 捕