二极管。然后将两路信号同时进入与非门，变换成一路信号。由于所得波形有毛刺，所以再经过光耦隔离后分压，使得电压值在DSP的CAP引脚能识别的0—3.3V，采用1K与1K的电阻进行分压，当比较器输出5V高电平信号时，CAP引脚便可得到约为2.5V的高电平脉冲信号。

电网有功功率无功功率的硬件计算主要包括电流信号变换的计算和电压信号变换的计算以及相角的计算，在前面我们已经详细计算了电流电压信号的变换，也计算出了相角差θ，则：

P=UIcosθ （3-13） Q=UIsinθ (3-14）

3.7 分合闸信号出口执行电路的设计

图3.15 出口执行电路

DSP出口继电器执行电路是实现弱点控制强电的设计，如图3.15，当DSP的GPIO口输出为低电平时，光耦不导通，NPN三极管9013截止，出口继电器的线包不带电，其输出节点不动作，当GPIO口输出高电平时，光耦导通，NPN三极管9013导通，出口继电器的线包带电，其输出节点动作。

GPIO24VDCKJ15VDC中间继电器380VAC接触器KAKM图3.15 GPIO口与接触器连接关系图

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如图3.15所示，正常工作状态，接触器线包KM带电，主触头闭合，主干线路接通，

当DSP的GPIO口输出为低电平时，NPN三极管9013截止，出口继电器的线包不带电，其输出节点不动作，中间继电器也就不动作。当DSP的GPIO口输出为高电平时， NPN三极管9013导通，出口继电器的线包带电，其输出节点动作，中间继电器线包既而带电，其辅助触头常闭节点开合，使接触器线圈断电，主触头断开，保护动作。

3.8 人机对话电路的设计

本设计的人机对话部分核心12864，本设计采用并行传输方式，电源电压为5V，由

DSP直接提供，屏幕的亮度可以通过调节10K电位器进行调节，J19的14脚用于12864的翻页触发脚，电路图如3.16所示。

J192+5V3PWM1 4PWM2 5PWM3 6PWM4 7PWM5 8PWM6 9PWM8 10PWM9 11T1PWM 12T2PWM13T3PWM14T4PWM342K3K10K1234567891011121314151617181920GND VCCVORSRWENDB1DB2DB3DB4DB5DB6DB7DB8PSBNCRSTVEELED+LED-12864GND

图3.17 12864显示电路

3.9 开关量采集电路的设计

本设计开关量采集主要是用来判断接触器是否已经动作，开关量的采集电路如图3.17

所示。

图3.17 开关量采集电路

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电源采用DSP的一个输出口供电，KM1为接触器的辅助触头，当主回路接通时，KM1

开关闭合，GPIO口检测为高电平，当接触器动作后，其辅助常开触头开合，GPIO口检测为低电平，如果接触器发生拒动，则检测到的GPIO口依然为高电平。所以当检测GPIO口为低电平时说明接触器已经动作，检测到GPIO口为高电平时，说明接触器发生拒动，此时要求上级综合保护动作。

3.10 稳压电路的设计

由于本设计信号最终都送到DSP中，而DSP的输入电压范围为0~3.3V，虽然设计交流信号经过反相放大偏置以后电压范围在0~3.3V以内，但为防止模拟短路时电流的幅值过大，以至于采样处理完后的电压信号超过3.3V，损坏DSP，特设计稳压电路，也称电压钳制电路，主要元件是AMS1117-3.3。电路图如3.18所示。

5VAMS1117-3.3Vin10upGNDVout3.3VGPIO10up

图3.18 稳压电路图

AMS1117-3.3元件输入为5V，输出为3.3V，经一个反向稳压二极管，当GPIO口电压小于3.3V时，二极管不导通，当GPIO口电压大于3.3V时，二极管导通，使得GPIO口的电压依然为3.3Ｖ，这样就不会损坏DSP芯片。

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第4章 系统的调试

系统设计完成后，电路的调试也是很重要的环节，在调试过程中不但可以有效的检验焊接的正确性，也能为系统设计的进一步优化起到一定的帮助，本设计调试包括交流采样电路的调试，有功无功检测的调试，跳闸回路的调试，以及主控回路的检测。

4.1 系统调试步骤

系统调试一般要求硬件与软件相结合的方式，这样使得保证硬件可靠工作，软件能实

现功能。在调试过程分以下几个步骤进行：

（1）首先，针对每个功能模块完成各个子系统的软硬件调试。

（2）其次，再将各子系统根据前向和后向两大块分别进行了前向通道的信号采样调

试和后向通道的动作输出调试。

（3）然后，再将部分系统接入实验测试调试环境中进行单相电的软硬件联调。 （3）最后，再将整系统接入实验测试调试环境中进行三相电的软硬件联调。 根据实验室实际情况，单相电采用实验台上的220V电源，在经过调压器，确保实验

设备和人身的安全，三相电采用实验台上的380V电源，再经过三相调压器引出。

整个调试过程首先是将软件和硬件分开调试，确保软件和硬件都调试无误后，然后

再将软件和硬件结合起来，实现综合的调试，以完成本次设计的功能。

本次设计调试过程的工具可以分成硬件调试工具和软件调试工具两类。硬件调试工具

主要有万用表，示波器，软件调试工具有PC机，DSP开发仿真器，调试软件——CCS3.1。

4.2 系统调试内容 4.2.1 交流采样电路的调试

硬件调试要求整个电路板已经焊接完成，然后仔细检查确保整个电路板的各个通路完全导通，并且确保比较接近的焊点不要发生短路，最重要的是要检查电源的“+”和“—”不能短接，才能给整个板子通电进行调试。

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