DSP及其电气与自动化工程应用PDF电子书下载

第1章　DSP在传感器与自动化仪表中的应用 1

1.1　概述 1

1.2　模拟信号采集 1

1.2.1　基于TMS320LF2407A内置ADC的数据采集 2

1.2.2　基于TMS320F2812内置ADC的数据采集 8

1.2.3　基于外部ADC的数据采集 11

1.3　频谱分析 19

1.3.1　FFT算法 19

1.3.2　功率谱计算 21

1.3.3　频谱校正 23

1.3.4　源程序及注释 24

1.4　频率测量 26

1.4.1　测量方法 26

1.4.2　硬件设计 29

1.4.3　软件设计 31

1.4.4　试验测试 35

1.4.5　部分源程序及注释 35

1.5　数字滤波 39

1.5.1　滤波器简介 39

1.5.2　FIR滤波器实现 41

1.5.3　IIR数字滤波实现 46

1.5.4 自适应陷波滤波器实现 48

1.6　人机接口 61

1.6.1　LCD 62

1.6.2　键盘操作 69

1.6.3　仪表口径设置 70

1.6.4　仪表测量下限设置 71

1.6.5　总量清零操作 72

1.7　输出模块 72

1.7.1　4～20 mA电流输出 72

1.7.2　脉冲输出 75

1.7.3　源程序 77

1.8　数字涡街流量计 80

1.8.1　处理算法 80

1.8.2　一体化数字涡街流量计的硬件设计 83

1.8.3　分体式数字涡街流量计的硬件设计 85

1.8.4　软件设计 86

1.8.5　试验测试 92

1.8.6　小结 94

1.9　多维力传感器动态补偿器 95

1.9.1　动态补偿器实现方案 95

1.9.2　硬件研制 97

1.9.3　软件研制 100

1.9.4　动态补偿结果 110

1.9.5　小结 113

1.10　科氏质量流量传感器数字信号处理 113

1.10.1　数字信号处理系统硬件研制 113

1.10.2　数字信号处理算法实现 114

1.10.3　测试平台 119

1.10.4　测试结果 123

1.10.5　小结 126

参考文献 126

第2章　DSP在电力传动系统中的应用 129

2.1　概述 129

2.2　SPWM和SVPWM技术 129

2.2.1　恒压频比控制 129

2.2.2　正弦脉宽调制方式——SPWM调制 130

2.2.3　空间电压矢量PWM 134

2.3　无速度传感器直接磁场定向控制技术 143

2.3.1　磁链观测器的设计 144

2.3.2　磁链观测器的数字化实现 145

2.3.3　速度估算器的设计 151

2.3.4　速度估算器的数字化实现 152

2.4　数据采集 155

2.4.1　基于TMS320LF2407A内置ADC的数据采集 155

2.4.2　基于TMS320LF2812内置ADC的数据采集 157

2.4.3　基于外部ADC的数据采集 159

2.5　捕捉和测速 162

2.5.1　捕获单元的操作 162

2.5.2　转速测量 163

2.6　通信接口 167

2.6.1　SCI串行通信接口 167

2.6.2　CAN通信接口 171

2.7　通用变频器 176

2.7.1　硬件电路设计 176

2.7.2　控制软件设计 178

2.8　NPC三电平逆变系统 179

2.8.1　硬件电路设计 179

2.8.2　控制软件设计 180

参考文献 184

第3章　DSC在太阳能利用中的应用 186

3.1　概述 186

3.2　系统的数据采集 187

3.2.1　TMS320LF240x模数转换模块（ADC） 187

3.2.2　ADC转换例程 189

3.3　电网的同步锁相 192

3.3.1　TMS320LF240x捕获单元 193

3.3.2　同步锁相技术 193

3.4　数字滤波 198

3.4.1　电网周期的一阶惯性滤波 198

3.4.2　惯性滤波的DSP实现 199

3.5　光伏阵列最大功率跟踪 200

3.5.1　光伏阵列V-I特性曲线 200

3.5.2　最大功率跟踪原理 202

3.5.3　最大功率跟踪方法 202

3.6　孤岛效应识别 207

3.6.1　孤岛效应及其危害 207

3.6.2　孤岛效应的分析与判断 208

3.6.3　主动识别方式及其DSP实现 210

3.7　逆变控制技术 212

3.7.1　SPWM原理与实现 213

3.7.2　TMS320LF24x的PWM功能 213

3.7.3　软件例程 216

3.8　SPI与SCI通信 218

3.8.1　SPI数据储存 218

3.8.2　SCI数据通信 223

3.9　光伏电站独立供电逆变电源 226

3.9.1　光伏电站独立供电系统组成 226

3.9.2　光伏电站独立供电系统的DSP实现 228

3.10　光伏并网逆变系统 231

3.10.1　光伏并网逆变系统原理 231

3.10.2　光伏并网逆变器的DSP实现 232

3.11　光伏水泵系统 234

3.11.1　光伏水泵系统原理 234

3.11.2　光伏水泵控制器的DSP实现 236

参考文献 240

第4章　DSP在风力发电中的应用 242

4.1　概述 242

4.1.1 国内外风力发电发展状况 242

4.1.2　DSP在风力发电中的应用前景 244

4.2　风力发电中的关键性技术及其DSP实现 245

4.2.1　交流电压检测技术 245

4.2.2　转速及转子位置检测技术 251

4.2.3　坐标变化技术［16,17］ 257

4.2.4　Pd调节器［17,18］ 262

4.2.5　锁相环技术［19］ 267

4.2.6　空间矢量（SVPWM）发生程序［16,17］ 278

4.2.7　串行通信技术［21］ 289

4.3　双馈型风力发电系统 292

4.3.1　双馈电机的数学模型［14］ 293

4.3.2　双馈电机的矢量控制 296

4.3.3　双馈电机矢量控制系统的DSP实现 299

4.4　小结 301

参考文献 301

第5章　DSP在配电网自动化终端中的应用 305

5.1　概述 305

5.1.1　配电网自动化系统的组成和意义 305

5.1.2　线路自动化介绍 306

5.1.3　馈线自动化终端FTU的组成 307

5.1.4　选择F2812设计配网自动化终端的原因 308

5.2　馈线自动化终端（FTU）和电力负荷管理终端（LMU）的设计 309

5.2.1　馈线自动化终端（FTU）的基本功能和硬件设计 309

5.2.2　馈线自动化终端（FTU）的软件设计 311

5.2.3　电力负荷管理终端的基本功能和硬件设计 314

5.2.4　电力负荷管理终端的软件设计 318

5.3　基于复数FFT的谐波分析和功率测量［1］ 319

5.3.1 片内AD介绍 319

5.3.2　A/D转换模块和电压、电流调理 320

5.3.3　快速FFT及基于FFT的电力参数计算 320

5.3.4　FFT在F2812中的实现代码例程 323

5.3.5　FFT在实际产品中的应用和测量精度的提高 327

5.4　频率测量及采样跟踪［2,3］ 328

5.4.1　频率测量整形电路 329

5.4.2　频率测量软件实现代码例程 330

5.5　通用人机接口的设计和实现方法 331

5.5.1　键盘和LED的硬件接口 331

5.5.2　DSP和LCD的接口实现 335

5.5.3　人机接口的软件设计［4～6］ 336

5.5.4　人机界面的构建 341

5.6 电力通信规约IEC 60870_5_101的实现技术［6］ 347

5.6.1　IEC 60870_5_101规约简介 347

5.6.2　101协议设计思路 348

5.6.3　程序设计流程 349

5.6.4　101协议程序设计实现和应用 350

5.7　GPRS通讯及实现 353

5.7.1　GPRS通讯特点和应用 353

5.7.2　GPRS通信实现方式和组网方式 354

5.7.3　应用实现原理 355

5.7.4　应用实例设计［7］ 355

5.7.5　GPRS模块与主控芯片硬件接口的设计 356

5.7.6　GPRS实现数据传输的模式及其AT命令 357

5.7.7　GPRS通信应用程序的实现 359

5.8　CAN总线和CANOPEN协议的应用和实现［8,9］ 365

5.8.1　F2812的CAN总线特点及接口 366

5.8.2　CAN总线在配网自动化的应用方式 367

5.8.3　CANopen协议简介 367

5.8.4　CANopen协议在环网柜终端RMU的应用 371

5.8.5　CANcpen协议在环网柜终端的软件实现 372

5.9　片内FLASH应用及程序在线升级 379

5.9.1　电力终端设备程序在线升级的要求 379

5.9.2　实现原理和步骤［10］ 379

5.9.3　更新程序数据流文件的创建 379

5.9.4　引导表数据流文件的下载 380

5.9.5　下位机文件数据的接收 381

5.9.6　程序的更新实现 382

5.9.7　片内FLASH的操作 383

参考文献 384

第6章　DSP在电动机控制中的应用 386

6.1　概述 386

6.2　功率管的集成驱动电路 386

6.2.1　TLP250 387

6.2.2　EXB8XX系列IGBT 387

6.2.3　桥式电路 388

6.2.4　智能功率模块IPM 389

6.3　直流电动机的控制 390

6.3.1　直流电动机调速基本原理 390

6.3.2　基于TMS320F2812的直流电动机控制 392

6.4　异步电动机的控制 395

6.4.1　异步电动机调速方法 395

6.4.2　异步电机的变频调速 395

6.4.3　基于DSP的异步电机变频调速系统 399

6.5　直流无刷电动机的控制 402

6.5.1　直流无刷电动机简介 402

6.5.2　用三相全控桥实现的直流无刷电动机控制 403

6.5.3　基于DSP的无刷直流电动机的控制系统 406

6.6　步进电机的控制 411

6.6.1　步进电机的分类 412

6.6.2　步进电机的基本原理 412

6.6.3　步进电机驱动器 413

6.6.4　步进电机的控制方法 413

6.6.5　采用TMS320F2812实现步进电机控制 414

6.7　开关磁阻电动机的控制 417

6.7.1　开关磁阻电动机简介 417

6.7.2　开关磁阻电动机的工作原理 418

6.7.3　开关磁阻电动机调速系统设计 420

参考文献 424