本文介紹了一種在DSP平臺下對多路交流信號采樣時采用的一種異步采樣方法。
在對電力線路的電壓和電流進行測量時，為使測量值具有較高的精度，一般都采用交流采樣技術(shù)。目前，比較常用的交流采樣方法是：在交流信號的一個周期內(nèi)，等間隔采樣N點數(shù)據(jù)，然后利用傅立葉變換，計算出基波及一些諧波的有效值，為衡量供電質(zhì)量通常還要求計算出各信號的相位。但由于同一測量裝置要同時對很多路電壓和電流量進行采樣，而采樣所用的A/D的輸入又有限，不可能對電壓和電流量同時進行采樣，所以，一般將所有的交流通過多路開關(guān)的切換依次送入A/D進行采樣。由于采用的是異步采樣，所以同一個線路中的A、B、C三相之間的相位就會產(chǎn)生誤差，所測出的同一個交流量的電壓值和電流值之間的相位也會產(chǎn)生誤差，如果不對相位采取一定的處理措施，就不能有效的提高計算值的精度。
硬件系統(tǒng)
硬件系統(tǒng)的示意圖如圖1所示。外部輸入的電壓電流經(jīng)過電壓互感器或電流互感器，經(jīng)過信號調(diào)理，變換成小電壓信號，把這些小電壓信號經(jīng)過濾波、放大處理之后送入模擬多路開關(guān)。接入多路開關(guān)的信號AIN1、AIN2、…AIN15的切換由DSP通過FPGA來控制。多路開關(guān)的輸出接電壓跟隨器，以降低信號源的輸出阻抗，保證得到較高的采集精度。經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換完成后的數(shù)據(jù)由DSP芯片進行采集處理。
A/D可以選用Linear公司的16位雙極性高精度模數(shù)轉(zhuǎn)換器LTC1609。
如果進行N點傅立葉變換，應(yīng)該在一個周期內(nèi)等間隔均勻采樣N個點。但如果以固定的時間間隔進行采樣，當(dāng)電網(wǎng)中交流信號頻率偏離50Hz時，所采集到的N個點就不一定恰好為一個周期的數(shù)據(jù)。所以，在本系統(tǒng)中，DSP實時監(jiān)測交流信號周期的變化，根據(jù)當(dāng)前最新的周期值TAC計算出兩個采集點之間的間隔時間為：
TSMP=TAC/N
DSP將TSMP送給FPGA，F(xiàn)PGA經(jīng)過運算，產(chǎn)生兩個信號：一個是采樣命令信號SMP、另一個是啟動A/D轉(zhuǎn)換信號R/C，這兩個信號都是低電平有效。圖2是用MAX-PLUS II軟件仿真出的SMP與R/C信號的波形關(guān)系。
