新型電力機車電能計量系統(tǒng)的研制.pdf

1、本文提出了一種新型的電力機車電能計量系統(tǒng)的方案,與傳統(tǒng)的電能計量方式相比,該系統(tǒng)在幾個方面有其獨特的優(yōu)點.該系統(tǒng)的核心部分以"DSP+CPLD"的方式組成.這樣既充分發(fā)揮了DSP芯片的數(shù)字運算能力,提高了系統(tǒng)的實時性和精度,又將整個系統(tǒng)的數(shù)字硬件邏輯集中由CPLD進行管理,簡化了系統(tǒng)構成.而且,在CPLD中,以有限狀態(tài)機的思想,用VerilogHDL硬件描述語言,實現(xiàn)了一個可靠高效的硬件鍵盤邏輯,改變了以往鍵盤邏輯由軟件實現(xiàn)的方法.為了

2、克服以往電力機車常用感應式電能表計量電能的缺點,本系統(tǒng)采用了CS5460A這款電能計量專用芯片對單相電力機車負載的電能進行高精度計量.該芯片內部采用數(shù)字信號處理的原理計算得到電壓、電流的真有效值和有功功率值,因此不會少計高次諧波電能.通過和標準表反復校準、并進行大量對比試驗,使得該電能計量系統(tǒng)的計量精度高達0.1級.考慮到電力機車的實際運行狀況,本系統(tǒng)采用了將數(shù)據(jù)以記錄形式保存在外部非易失性存儲器中,當機車回到總站后通過射頻無線通訊將數(shù)

3、據(jù)上傳至上位機數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的運行方式.這里,通過建立無線通信的信道模型,討論誤碼產(chǎn)生的原因,最終提出了一套實用化的無線通信協(xié)議.實踐證明,根據(jù)該方案研制的實用化產(chǎn)品運行穩(wěn)定,各部分模塊工作正常,達到了設計目的,完全滿足了當前電力機車的電能計量要求.考慮到傳統(tǒng)前后臺的編程方式實時性差、代碼不便于維護、不易于功能擴展,本文還提出了一種使用實時嵌入式操作系統(tǒng)的電能計量系統(tǒng)方案.該方案采用uC/OS-Ⅱ實時系統(tǒng)內核作為系統(tǒng)的管理核心,將電能計量系