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基于MATLAB的DSP调试方法在电压闪变仪中的应用

基于MAT LAB 的DSP 调试方法

在电压闪变仪中的应用

马 涛

Ξ

 程 佳 向 冀

(华北电力大学电气与电子工程学院,河北保定071003)

摘 要:本文简要分析了国际电工委员会(IEC )闪变仪的数字实现方法。选用无限长单位脉冲响应滤波器(IIR )实现闪变仪中的数字滤波环节。通过采用TI 公司的T MS320C67系列DSP 芯片设计出电压闪变仪中的数字滤波器。最后基于Matlab 向目标DSP 中输入原始信号来代替闪变标准源,将所得输出结果与仿真结果对比,表明达到IEC 要求。

关键词:DSP

基于MATLAB的DSP调试方法在电压闪变仪中的应用

;闪变仪;Matlab ;数字滤波器

  电压波动与闪变是衡量电能质量的重要指标。电力系统冲击性负荷的增加,加大了电网供电系统电压波动、闪变的严重程度。随着我国电能质量管理工作的日益完善,电压波动和闪变测量仪器在系统中的应用也越来越多。近年来依据IEC 推荐的电压闪变测量原理,通过仿真研究给出了

IEC 闪变仪的数字化实现方法。[1]

而在基于DSP 的电压闪变

仪实现过程中的主要工作是各个环节数字滤波器的设计与实现。多数开发人员采用先确定算法,然后在Matlab 环境下仿真,最后在DSP 上编写调试程序并最终固化到DSP 目标版上。这样开发周期长,并且由于闪变标准源的造价过于昂贵,导致一般条件下无法对滤波器性能进行测试,致使无法保证闪变仪的测量精确性。本文通过Matlab 与CCS 的连接,可实现在Matlab 环境下对目标DSP 的存储器或寄存器数据进行访问,再利用Matlab 强大的分析和可视化工具对其数据进行分析和可视化,[2]对滤波器性能进行测试,以达到要求。

一、IEC 推荐闪变测量原理及滤波器的数字实现

IEC 已经公布了闪变测试仪的设计规范,它由UIE 的提

议发展而来。闪变测试仪结构如图1所示。[3,4]

图中各框的

相关传递函数如下:

图1

0.05H z 高通滤波器传递函数为HP (s )=

s Πω1+s Π

ω,式中ω=2π0.05s

-1

六阶巴特沃斯低通滤波器传递函数为

BW (s )=[1+b 1(s Π

ωc )+1+b 2(s Πωc )2

+b 3(s Πωc )3

+b 4(s Πωc )4+b 5(s Πωc )5+b 6(s Πωc )6]-1式中ω=2π0.05s -1

;b 1=b 5=

3.864;b 2=b 4=7.464;b 3=9.141;b 6=1.0。

视感度加权滤波器传递函数为:

K (s )=

k ω1s s 2

+2λs +ω21×1+s Π

ω2(1+s Π

ω3)(1+s Πω4)式中k =1.74802;;λ=2π4.05981;ω1=2π2.27979;ω3=2π1.22535;ω4=2

π21.9。模拟人脑神经对视觉反映和记忆效应的低通滤波器传递函数为LP (s )=

1

基于MATLAB的DSP调试方法在电压闪变仪中的应用

1+τs

,式中τ=300ms 。从模拟系统到数字系统的变换,常用的以模拟滤波器设计数字滤波器的方法有脉冲响应不变变换法和双线性变换法。前者变换简单且能保持变化频率的线性化,但会产生频谱的周期延拓失真;后者变换稍复杂,但不会产生频谱的周期延拓失真。采用双线性变换法,并利用Matlab 内置函数

bilinear 可得各数字滤波器参数

[N d ,D d ]=BI LI NE AR (N ,D ,F s )  (1)

式中N d 、D d 和N 、D 分别为数字滤波器分子和分母的系数矩阵,均按降幂排列;F s 为变换所用的采样频率,选用不同

采样频率可得到对应的数字滤波器参数。

[5,6,7,8]

以六阶巴特沃斯低通滤波器为例,取F s =400,可得:

Ξ作者简介:马涛(1982-),男,湖北潜江人,华北电力大学电气与电子工程学院电工理论与新技术专业05级硕士研究生。

中国电力教育2007年研究综述与技术论坛专刊

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