一種同步相量準確定時系統的制作方法
【專利摘要】本發明公開了一種同步相量準確定時系統，其包括GPS授時模塊、同步觸發電路、數字信號處理器、上位PC機、AD采樣電路及信號采集調理器，所述信號采集調理器的輸出通過AD采樣電路與數字信號處理器相連，所述數字信號處理器通過高速接口與上位PC機相連，所述信號采集調理器采集被采樣電壓或者電流信號，并將該信號進行調理、濾波轉換成便于數字信號處理器進行處理的模擬電壓信號，所述GPS授時模塊的輸出端與數字信號處理器連接，所述GPS授時模塊的輸入端與同步觸發電路連接。本發明提供的同步相量準確定時系統，可保證數字信號處理器不受溫度等因素波動影響實現均勻的數據采集，實現了精確定時，具有實用價值。
【專利說明】一種同步相量準確定時系統
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種定時系統，尤其涉及一種精度高、受外界影響小的同步相量準確 定時系統。
【背景技術】
[0002] 眾所周知，計算機的時鐘一般都采用石英晶體振蕩器。晶振體連續產生一定頻率 的時鐘脈沖，計數器則對這些脈沖進行累計得到時間值。由于時鐘振蕩器的脈沖受環境溫 度、勻載電容、激勵電平以及晶體老化等多種不穩定性因素的影響，故時鐘本身不可避免地 存在著誤差。若計算機的時鐘不經定期同步校準，其自由運行一段時間后的誤差可達到系 統應用所無法忍受的程度。
【發明內容】
[0003] 針對現有技術存在的上述問題，本發明的目的是提供一種精度高、受外界影響小 的同步相量準確定時系統。
[0004] 為實現上述發明目的，本發明采用的技術方案如下：
[0005] -種同步相量準確定時系統，包括GPS授時模塊、同步觸發電路、數字信號處理 器、上位PC機、AD采樣電路及信號采集調理器，所述信號采集調理器的輸出通過AD采樣電 路與數字信號處理器相連，所述數字信號處理器通過高速接口與上位PC機相連，所述信號 采集調理器采集被采樣電壓或者電流信號，并將該信號進行調理、濾波轉換成便于數字信 號處理器進行處理的模擬電壓信號，所述GPS授時模塊的輸出端與數字信號處理器連接， 所述GPS授時模塊的輸入端與同步觸發電路連接。
[0006] 作為一種優選方案，所述數字信號處理器為TMS320F2812型。
[0007]作為進一步優選方案，所述數字信號處理器包括通過A/D轉化接入的輸入信號處 理單元、通過D/A轉化接出的輸出信號處理單元、通訊及上位PC機接入的接口以及存儲器。
[0008] 作為一種優選方案，所述AD采樣電路中設置有16位四相限高速AD采樣芯片。
[0009] 作為一種優選方案，所述信號采集調理器包括用于采集信號的信號采集模塊和用 于將信號采集模塊采集到的電壓或者電流信號進行調理、濾波轉換的信號調理模塊。
[0010] 作為一種優選方案，所述GPS授時模塊為信號采集調理器進行GPS時間的授入，并 對AD采樣電路實現同步觸發。
[0011]作為進一步優選方案，所述GPS授時模塊以GPS秒脈沖信號為同步信號，并產生同 步的頻率基準信號。
[0012] 與現有技術相比，本發明具有如下有益效果：
[0013] 本發明提供的同步相量準確定時系統，由于采用了GPS授時模塊，因而保證了數 字信號處理器不受溫度等因素波動影響實現均勻的數據采集，實現了精確定時，具有實用 價值。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0014] 圖1是本發明提供的同步相量準確定時系統的總體框圖。
[0015] 圖2是本發明實際采集三相電流電壓的示意圖。
[0016] 圖3是本發明準確采樣定時原理示意圖。
[0017]圖4是本發明對GPS秒脈沖信號進行均勻采樣的示意圖。
[0018]圖5是本發明GPS授時模塊的軟件執行流程圖。
【具體實施方式】
[0019] 下面結合附圖對本發明的技術方案做進一步詳細、完整地說明。
[0020] 如圖1所示，本發明提供的同步相量準確定時系統包括GPS授時模塊、同步觸發電 路、數字信號處理器、上位PC機、AD采樣電路及信號采集調理器，所述信號采集調理器的輸 出通過AD采樣電路與數字信號處理器相連，所述數字信號處理器通過高速接口與上位PC 機相連，所述信號采集調理器采集被采樣電壓或者電流信號，并將該信號進行調理、濾波轉 換成便于數字信號處理器進行處理的模擬電壓信號，所述GPS授時模塊的輸出端與數字信 號處理器連接。
[0021] 所述GPS授時模塊的輸入端與同步觸發電路連接，GPS授時模塊以GPS秒脈沖信 號為同步信號，產生同步的頻率基準信號，作為直接數字頻率合成晶振信號輸入數字信號 處理器中，數字信號處理器將該信號輸出到與GPS秒脈沖同步的同步觸發電路。
[0022] 所述數字信號處理器（DSP，是DigitalSignalProcessor的英文縮寫）選用 TMS320F2812型數字信號處理器，包括通過A/D轉化接入的輸入信號處理單元、通過D/A轉 化接出的輸出信號處理單元、通訊及上位PC機接入的接口以及存儲器；數字信號處理器是 一種特別適合于進行數字信號處理運算的微處理器芯片，其主要運用是實時快速地實現各 種數字信號處理算法。
[0023] 所述AD采樣電路中設置有16位四相限高速AD采樣芯片。
[0024] 所述信號采集調理器包括用于采集信號的信號采集模塊和用于將信號采集模塊 采集到的電壓或者電流信號進行調理、濾波轉換的信號調理模塊。其中，信號調理模塊：電 壓、電流信號采集和調理模塊主要用于電壓、電流言號的采集和調理，該模塊將電壓、電流 信號進行調理、濾波轉換成方便DSP進行處理的0-3V的模擬電壓信號輸出。
[0025] 信號處理模塊：實現信號量的模數轉換、FFT運算，包括DSP系統和AD采樣電路。
[0026] 數據傳輸模塊：為實現同步數據采集系統將大量數據快速的傳送給PC機進行顯 示及共享，需要高速的與PC機的接口單元。
[0027]GPS授時模塊主要為采集裝置進行GPS時間的精確授入、對A/D采樣電路實現同步 觸發，也是采集裝置實現異地同步采集功能的關鍵。
[0028]GPS時鐘已成為世界上傳播范圍最廣、精度最高的時間發布系統之一，GPS接收機 接收到的GPS時鐘與國際標準時間（UCT)保持高度同步，并具有如下特點：
[0029] (1)全球、全天候連續工作，用戶數量不限；
[0030](2)精度高：目前美國正在推行GPS現代化計劃，已停止施加選擇可用（SA--selectiveavailability)干擾，成倍提高了定位和授時精度，最高精度可達20ns;
[0031] (3)可以實現實時導航；
[0032] (4)GPS采用擴頻和偽碼技術，抗干擾很強；
[0033] (5)可靠性高，信號易于獲得，只要獲得一顆衛星就可以獲得授時信息。
[0034] 因此，采用GPS時鐘可實現精確定時，可保證DSP在頻率隨溫度等因素波動情況下 實現均勻的數據采集。
[0035] 圖2所示為本發明系統實際采集三相電流電壓的示意圖。
[0036] 圖3所示為本發明的準確定時原理圖：采用GPS的秒脈沖信號進行準確定時，從某 一上升沿開始計數，到下一個脈沖上升沿停止計數，則計數值為N
[0037]
【權利要求】
1. 一種同步相量準確定時系統，其特征在于：包括GPS授時模塊、同步觸發電路、數字 信號處理器、上位PC機、AD采樣電路及信號采集調理器，所述信號采集調理器的輸出通過 AD采樣電路與數字信號處理器相連，所述數字信號處理器通過高速接口與上位PC機相連， 所述信號采集調理器采集被采樣電壓或者電流信號，并將該信號進行調理、濾波轉換成便 于數字信號處理器進行處理的模擬電壓信號，所述GPS授時模塊的輸出端與數字信號處理 器連接，所述GPS授時模塊的輸入端與同步觸發電路連接。
2. 如權利要求1所述的同步相量準確定時系統，其特征在于：所述的數字信號處理器 包括通過A/D轉化接入的輸入信號處理單元、通過D/A轉化接出的輸出信號處理單元、通訊 及上位PC機接入的接口以及存儲器。
3. 如權利要求1所述的同步相量準確定時系統，其特征在于：所述的AD采樣電路中設 置有16位四相限高速AD采樣芯片。
4. 如權利要求1所述的同步相量準確定時系統，其特征在于：所述的信號采集調理器 包括用于采集信號的信號采集模塊和用于將信號采集模塊采集到的電壓或者電流信號進 行調理、濾波轉換的信號調理模塊。
5. 如權利要求1所述的同步相量準確定時系統，其特征在于：所述的GPS授時模塊為 信號采集調理器進行GPS時間的授入，并對AD采樣電路實現同步觸發。
6. 如權利要求1或5所述的同步相量準確定時系統，其特征在于：所述的GPS授時模 塊以GPS秒脈沖信號為同步信號，并產生同步的頻率基準信號。
【文檔編號】G06F1/04GK104423417SQ201310377201
【公開日】2015年3月18日 申請日期:2013年8月26日 優先權日:2013年8月26日
【發明者】陳宇晨, 曹敏年, 劉瑾, 曾國輝, 楊海馬, 岳燕, 向玨良, 韋鈺 申請人:上海工程技術大學