光纤电流电压传感器信号采集与处理

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传统的电磁式互感器存在绝缘结构复杂,易磁饱和,并且输出是模拟量,不易与数字化设备接口等问题。与之相比,光纤电流电压传感器的绝缘能力强、无电磁饱和现象,模拟或数字量输出皆可,在高压测量中有很大的应用优势,因而在电力电网系统中有很好的应用前景。本文主要研究对象是光纤电压(电流)传感器的信号接收、处理及与上位机的数据传输。   本文首先介绍了光纤电压(电流)传感器(OVT/OCT)的研究意义和发展前景。然后从理论上简要阐述了光纤电压(电流)传感器的工作原理:法拉第效应与普尔克效应。进而对光纤电压传感器的结构及其在高压测量中的功能作了一个系统的说明。   本文重点在于光电转换之后,对微弱电信号的处理,包括:模拟信号的放大、滤波,多路选通和ADC模数转换,用DSP处理器对12路光电传感信号的采集和处理,通过CPLD和USB芯片与上位机进行数据传输。文中对相应的硬件电路进行了详细的模块化说明。系统的软件流程包括:DSP控制数据的采集周期及运算处理流程,比如FFT变换,LCD显示,RAM读写等;CPLD总线缓冲作用的实现,以及对USB芯片的部分控制指令;USB芯片的用户配置函数等。   本系统的应用范围与智能电网相关系,要求在0.2S级工业测量标准下,能够测量经分流器分流后0~1000A范围的电流,或者经分压器分压后0~1000V范围的电压。从系统预期的性能要求出发,结合硬件电路的设计,文章从芯片选型出发,在软硬件搭配实现高精度采样、CPLD功能和管脚设置、USB工作模式等方面,给出了具体的解决方案。对比实际的PCB调试及部分实验结果,该信号采集处理系统能够很好地达到我们预期的要求。
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