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2. 1 系统的组成
系统主要由互感器、低通滤波、过零检测、控制处理等模块组成。系统模块如图2 所示。
图2 系统硬件结构
在模拟通道的前端通过精密互感器对电网信号进行采集。低通滤波滤除信号的高次谐波， 以避免谐波对过零检测环节的影响， 提高测量精度。过零检测电路由电压比较器MAX474 和电阻等元件组成， 对正弦信号进行整形，得到与电网基波相同频率的方波信号， 提高信号边沿的捕捉精度。过零检测电路对正弦信号的陷波有一定的抑制能力。
2. 2 测量原理
采用TMS320F28335 的eCAP1 模块对方波的上升沿进行捕捉， 每次捕捉完上升沿后都对32 位定时器进行置位， 上升捕捉的计数值为N 1。
则除设备开始运行的第一周波之外， 之后的捕捉到的定时器值N 1 与频率f 成比例关系， 即：
( 其中K 为输入信号分频系数)。
在150 MHz 主频的DSP 中， 32 位的定时器溢出的时间接近半分钟， 对电力系统基波进行上述的测量， 其不会溢出。
3 测频在DSP 中的实现
3. 1 时间预定标器与误差分析
时间预定标器的功能框图如图3 所示。
图3 事件预定标器功能
输入的被捕捉信号可以通过预定标器进行频， 或者选择直通工作方式。分频系数由寄存器ECCT L1 的PRESCALE 控制， 可以进行2 到62 偶数次分频。分频有利于提高测量精度， 因为频率测量时计数值越高， 测频的测量精度也就越高。
采用直通方式对50 Hz 的信号进行测频， 计数值大概为3× 106 次。假设对信号进行K 次分频， 则计数值将是K× 3× 106 次。定时器由于计数造成的绝对误差为：
采用时间预定标器对信号分频可以提高测量精度， 但也会降低测量的实时性。对于K 分频， 则需要K 个周波才能得到频率信息， 即此时得到的测量频率是K 个周波之前的频率。采用直通方式造成的绝对误差大约为310- 7 , 完全可以满足电力系统测频的要求。考虑到电力系统频率测量的实时性， 本设计采样直通方式对频率进行测量。
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