DSP三相电能测量单元硬件设计(5)
（3）测量模块与控制模块的通信功能
当测量模块测量并计算出各项电力参量后，这些数据可以有广泛的应用，比如用于分析线路电能质量，作为设定电路保护的参数来源等等。测量模块与控制模块的通信功能是将测量模块测到的数据及计算所得的各项电力参数通过SPI接口传输给控制芯片。
（4）控制模块的功能
控制模块可接收测量模块测量计算的各项电力参量，并进行后续处理。控制模块要实现的功能应根据具体的需求具体设计，本论文此部分不做具体设计。
以上即为测量系统的功能分析，在进行系统设计的时候，要综合考虑这些功能需求，坚持自顶向下的设计原则，采用模块化设计方法，将测量系统的各个功能模块集成在一个硬件平台上，再具体到各个功能模块的设计，这样就可以简化设计过程。在系统设计时，还要考虑系统的可扩展性，当需要增加新功能时，就不必重新设计，节约时间和资源。
3.2系统总体设计
根据对三相电能测量系统的功能需求的分析，一个完整的系统主要由电源模块、测量模块、控制模块等模块构成。如图3.1是一个完整的三相电能测量系统的总体结构图。
图3.1系统总体结构图
在此总体结构图上，可以清楚地看到各模块及其之间的关系。每个模块的主要作用如下：
(1) 电源模块
电源模块为测量系统的正常运行提供电能，它的稳定性直接影响到系统工作的稳定性，是整个系统正常工作的重要保障。测量系统的电源模块包括5V和3.3V这两种工作电压，系统外部输入电源电压是24V，经稳压、滤波、降压转换得到5V电压，5V电压再进行降压转换得到3.3V电压，因此设计电源模块的主要工作就是寻找、比较并选择合适的电压转换芯片，以保证电源模块稳定可靠地工作，与此同时还需要估算系统各模块的功耗，保证电源模块所提供的最大功率也必须符合整个系统的工作需求，在满足系统需求的前提下，最大限度上做到低功耗。
作为使用频繁的测量设备，测量器系统肯定会消耗一定的能量，与此同时也必然会产生相应的热损耗，而电源模块作为测量系统的供电部分，须注意其发热情况，因此在电源模块的设计过程中就应当考虑这项技术指标，对负载功率比较大的电源芯片，在电路板上要做特殊的散热处理。
(2) 测量模块
电力参量采集是三相电能测系统最基础和核心的部分。测量模块作为测量系统的电量采集部分，负责采集线路中的交流电量，包括电流、电压和功率等。现场的交流模拟信号经过交流采样模块转换为数字信号，再送至控制模块进行处理。只有获得线路中准确的交流模拟量，测量系统才能进行准确的计算并进行后续相关处理。因此，测量模块是测量系统实各项具体措施的前提，决定了后续控制的参数基础，具有重要的作用。
(3) 控制模块
控制模块是一个较为为重要的模块，根据不同的需求可以进行具体的设计，然后控制各功能模块的协作和运行，就如同人体的大脑，协调控制人体各个部位的动作。
控制模块是以微控制器为核心的智能处理模块，具有对数据的综合处理能力。本测量系统控制模块选用的控制芯片是世界上目前使用比较流行的ARM微控制器，该微控制器结构简单，功能强大，使用简便。
三相电能测量系统是用于对电力线路电能进行测量的装置，是一个实时测量系统，并且可以作为实时控制系统的基础模块。考虑到整个系统所应具备和实现的功能，其控制模块采用了ARM微控制器，可以很好地足系统的基础控制要求。 ARM微控制器在本论文设计的系统中主要实现功能是数据的传输，根据不同的要求还可以在此基础上设计其任务，比如数据后续处理，分析电能质量，故障判断和处理、实施继电保护动作，显示统状态信息、定值参数设置等等。此外，控制芯片还可以监控测量芯片的运行状态，当其发生异常时，发出复位信号来重新启动测量芯片。
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