《DSP及其电气与自动化工程套用》内容简介： TI公司C2000系列DSP不仅具有一般DSP晶片高速的数据处理能力，而且与单片机一样在片内集成了丰富的外设，具备很强的控制能力，特别适用于先进感测技术、电机控制和数字电源等领域。《DSP及其电气与自动化工程套用》共分6章，以作者的科研工作为基础，以实际套用为目的，通过关键技术和系统实例，较为系统和全面地介绍了C2000系列DSP在自动化和电气工程中的套用。

《DSP及其电气与自动化工程套用》可供从事自动控制、电气工程、计算机套用和仪器仪表等专业的科研和工程技术人员参考，也可以作为相关专业本科生和研究生的参考书。

第1章 DSP在感测器与自动化仪表中的套用1

1.1 概述1

1.2 模拟信号採集1

1.2.1 基于TMS320LF2407A内置ADC的数据採集2

1.2.2 基于TMS320F2812内置ADC的数据採集8

1.2.3 基于外部ADC的数据採集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 源程式及注释24

1.4 频率测量26

1.4.1 测量方法26

1.4.2 硬体设计29

1.4.3 软体设计31

1.4.4 试验测试35

1.4.5 部分源程式及注释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 LCD62

1.6.2 键盘操作69

1.6.3 仪表口径设定70

1.6.4 仪表测量下限设定71

1.6.5 总量清零操作72

1.7 输出模组72

1.7.1 4～20mA电流输出72

1.7.2 脉冲输出75

1.7.3 源程式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体设计83

1.8.3 分体式数字涡街流量计的硬体设计85

1.8.4 软体设计86

1.8.5 试验测试92

1.8.6 小结94

1.9 多维力感测器动态补偿器95

1.9.1 动态补偿器实现方案95

1.9.2 硬体研製97

1.9.3 软体研製100

1.9.4 动态补偿结果110

1.9.5 小结113

1.10 科氏质量流量感测器数位讯号处理113

1.10.1 数位讯号处理系统硬体研製113

1.10.2 数位讯号处理算法实现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套用129

2.1 概述129

2.2 SPWM和SVPWM技术129

2.2.1 恆压频比控制129

2.2.2 正弦脉宽调製方式——SPWM调製130

2.2.3 空间电压矢量PWM134

2.3 无速度感测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 磁链观测器的数位化实现145

2.3.3 速度估算器的设计151

2.3.4 速度估算器的数位化实现152

2.4 数据採集155

2.4.1 基于TMS320LF2407A内置ADC的数据採集155

2.4.2 基于TMS320LF2812内置ADC的数据採集157

2.4.3 基于外部ADC的数据採集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串列通信接口167

2.6.2 CAN通信接口171

2.7 通用变频器176

2.7.1 硬体电路设计176

2.7.2 控制软体设计178

2.8 NPC三电平逆变系统179

2.8.1 硬体电路设计179

2.8.2 控制软体设计180

参考文献184

第3章 DSC在太阳能利用中的套用186

3.1 概述186

3.2 系统的数据採集187

3.2.1 TMS320LF240x模数转换模组（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蹤200

3.5.1 光伏阵列V?I特性曲线200

3.5.2 最大功率跟蹤原理202

3.5.3 最大功率跟蹤方法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 软体例程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 光伏併网逆变系统231

3.10.1 光伏併网逆变系统原理231

3.10.2 光伏併网逆变器的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在风力发电中的套用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在风力发电中的套用前景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 PI调节器[17，18]262

4.2.5 锁相环技术[19]267

4.2.6 空间矢量（SVPWM）发生程式[16，17]278

4.2.7 串列通信技术[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套用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）的基本功能和硬体设计309

5.2.2 馈线自动化终端（FTU）的软体设计311

5.2.3 电力负荷管理终端的基本功能和硬体设计314

5.2.4 电力负荷管理终端的软体设计318

5.3 基于複数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转换模组和电压、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在实际产品中的套用和测量精度的提高327

5.4 频率测量及採样跟蹤[2，3]328

5.4.1 频率测量整形电路329

5.4.2 频率测量软体实现代码例程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的硬体接口331

5.5.2 DSP和LCD的接口实现335

5.5.3 人机接口的软体设计[4～6]336

5.5.4 人机界面的构建341

5.6 电力通信规约IEC60870_5_101的实现技术[6]347

5.6.1 IEC60870?5?101规约简介347

5.6.2 101协定设计思路348

5.6.3 程式设计流程349

5.6.4 101协定程式设计实现和套用350

5.7 GPRS通讯及实现353

5.7.1 GPRS通讯特点和套用353

5.7.2 GPRS通信实现方式和组网方式354

5.7.3 套用实现原理355

5.7.4 套用实例设计[7]355

5.7.5 GPRS模组与主控晶片硬体接口的设计356

5.7.6 GPRS实现数据传输的模式及其AT命令357

5.7.7 GPRS通信应用程式的实现359

5.8 CAN汇流排和CANOPEN协定的套用和实现[8，9]365

5.8.1 F2812的CAN汇流排特点及接口366

5.8.2 CAN汇流排在配网自动化的套用方式367

5.8.3 CANopen协定简介367

5.8.4 CANopen协定在环网柜终端RMU的套用371

5.8.5 CANopen协定在环网柜终端的软体实现372

5.9 片内FLASH套用及程式线上升级379

5.9.1 电力终端设备程式线上升级的要求379

5.9.2 实现原理和步骤[10]379

5.9.3 更新程式数据流档案的创建379

5.9.4 引导表数据流档案的下载380

5.9.5 下位机档案数据的接收381

5.9.6 程式的更新实现382

5.9.7 片内FLASH的操作383

参考文献384

第6章 DSP在电动机控制中的套用386

6.1 概述386

6.2 功率管的集成驱动电路386

6.2.1 TLP250387

6.2.2 EXB8XX系列IGBT387

6.2.3 桥式电路388

6.2.4 智慧型功率模组IPM389

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 採用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