工業(yè)社會的持續(xù)發(fā)展，離不開穩(wěn)定可靠的電力供應(yīng)。要保證電力的運(yùn)行長久可靠，對設(shè)備的檢測l調(diào)試就顯得極其重要。繼電保護(hù)裝置中有很多是基于相位保護(hù)，如電流相位比較式母差保護(hù)。母差保護(hù)一旦誤動或拒動，就會造成大面積停電、系統(tǒng)瓦解等等L議，嚴(yán)重地影響電力系統(tǒng)安全、可靠運(yùn)行，給國民經(jīng)濟(jì)帶來嚴(yán)重?fù)p失。產(chǎn)生這些事故的原因大多是母差保護(hù)相位錯誤所致，因此，設(shè)計一輸出相位可控的信號來檢測該類裝置就顯得尤為必要。該設(shè)計采用數(shù)字式的方式產(chǎn)生多相正弦信號，保證了輸出相位的可控性，操作的簡單性，完全實(shí)現(xiàn)了自動化測試功能。本設(shè)計采用TI公司的MSP430單片機(jī)，由于端口豐富，指令少，編程語言采用C語言編程(C430)，具有在線編程的功能，可以大大縮短開發(fā)周期，降低開發(fā)成本。相對于系統(tǒng)機(jī)而言，基于單片機(jī)的設(shè)備由于攜帶方便，性能可靠，且具有價格優(yōu)勢，更適合于基層的檢測l調(diào)試。

　　1相值的描述正弦交流信號的函數(shù)解析式為y=Asin，由該解析式可以得知決定正弦交流信號的三要素z峰值A(chǔ)、角頻率w、初相位e，對于單相信號而言，由于不存在相位差，初始相位顯得并不重要(除瞬態(tài)響應(yīng)外)，所以相位控制主要是針對多相信號而言，根據(jù)相與相之間的初始相位的不同，確定其相位差(同周期信號)。如A=310sin(lOOπt+45)，B=310sin(lOOπH20°)。

　　2單片機(jī)選型及MSP430FG4618的特點(diǎn)單片機(jī)選型應(yīng)從以下幾個方面入手:

　　單片機(jī)在市場上的流通性即是否容易采購，單片機(jī)系列產(chǎn)品的完整性是否利于后續(xù)產(chǎn)品的升級，其管腳能否兼容，RAM的空間容量，程序空間的大小，端口及中斷的多少，是否支持高級語言編程，編程方式是否容易，有無硬件乘法器等。參數(shù)的選擇需要根據(jù)項(xiàng)目的要求而定，在我們開發(fā)的這個項(xiàng)目中，選用的單片機(jī)是TI公司的MSP430FG4618，其特點(diǎn)有以下幾點(diǎn)。

　　(1)低電源電壓范圍:1.8-3.6V，(2)從等待到喚醒時間:6s，(3)基本時鐘模塊配置z高速晶體(最高8MHz)、低速晶體(32768Hz)、DCO，(4)具有3/7個捕獲/比較寄存.器的16位定時器Timer_A31TimecB7，(5)串行通信接口可用于異步與同步(軟件選擇USART/SPI模式)，(6)具有一個硬件乘法器、一路12位AID轉(zhuǎn)換器ADCI2、兩路12位DA轉(zhuǎn)換器DACI2、3路DMA控制器。(7)多達(dá)10個8位I/O端口，2個具有中斷功能:PI。(8)片內(nèi)多達(dá)116KBFLASHROM和8KBRAM，(9)串行在線編程、安全熔絲的程序代碼保護(hù)。

　　3系統(tǒng)設(shè)計與實(shí)現(xiàn)3.，硬件部分由單片機(jī)MSP430的PI、P4口輸出正弦函數(shù)數(shù)值，經(jīng)過D/A轉(zhuǎn)換，輸出正弦波形，濾波后經(jīng)功率放大電路得到輸出波形，驅(qū)動外國設(shè)備。D/A選用16位、有四路輸出的7644。

　　由于D/A輸出為階梯波形，含有較高的高頻成分，需要經(jīng)過低通濾波才能得到需要的低頻信號。考慮到濾波電路對相位影響較大，為了提高相位精度，在設(shè)計濾波電路時需要考慮元件參數(shù)(選擇精密元件)對電路的影響。

　　3.2模型建立及算法分析由于單片機(jī)處理的是數(shù)字信號，而輸出的具有可控相位的正弦波是一個連續(xù)變化的模擬量，所以必須對一個周期內(nèi)的正弦波形進(jìn)行描點(diǎn)(斬彼)處理。當(dāng)然，一方面我們希望獲得的是近似理想的真實(shí)模擬波形，就需要在一個周期內(nèi)處理盡可能多的點(diǎn)，但另一方面，由于單片機(jī)處理的速度有限，點(diǎn)數(shù)如果選取過多，系統(tǒng)開銷增大，會影響程序的運(yùn)行。因而在該設(shè)計中，我們在一個周期內(nèi)(一個周期360°)選擇100點(diǎn)，即每隔3.6。計算一個正弦函數(shù)值，由單片機(jī)中斷送出。

　　由于單片機(jī)處理正弦函數(shù)的計算會耗去較長時間，如果采用一邊送數(shù)一邊計算的方式，在速度響應(yīng)上就會存在問題，即可能下一點(diǎn)數(shù)據(jù)還沒計算出結(jié)果，單片機(jī)又開始中斷送數(shù)，這樣只能送出錯誤的數(shù)據(jù)。

　　因此該項(xiàng)目采用先計算好一個周期(100點(diǎn))的正弦函數(shù)值，存放在FLASH中，在中斷送數(shù)的過程中只負(fù)責(zé)取出數(shù)據(jù)即可，即采用查表方式。

　　根據(jù)設(shè)計對相位誤差的要求，選定相位分辨率為0.1。故存儲在正弦函數(shù)表里的正弦函數(shù)值其步進(jìn)為0.1°，所以要存儲一個周期360°內(nèi)的正弦函數(shù)值，就需要存放N=36010.1=3600個點(diǎn)的數(shù)據(jù)(需要占用空間3600口字節(jié))�？紤]到受單片機(jī)空間的限制，再結(jié)合正弦函數(shù)的特點(diǎn):當(dāng)90°

　　180°sine=sin(180°-e)當(dāng)180°<270°sine=-sin(日一180°)當(dāng)270°<360。

　　sine=-sin(360)只要我們求出的函數(shù)值，通過上面的公式轉(zhuǎn)化，周期內(nèi)其它函數(shù)值也就相應(yīng)確定。故本設(shè)計在正弦函數(shù)表里只存儲了函數(shù)值，共占用1.8K字節(jié)。

　　由于數(shù)組只存儲了的函數(shù)值，所以在求整個周期內(nèi)的函數(shù)值時，需要判斷該點(diǎn)所處象限，再進(jìn)行查表計算。

　　結(jié)語通過單片機(jī)實(shí)現(xiàn)多相正弦信號的輸出，筆耕文化傳播，外接電壓、電流功率放大模塊，就可方便的實(shí)現(xiàn)電流之間、電壓之間、電梳與電壓相位的隨意控制，可廣泛應(yīng)用于電力系統(tǒng)中的繼電保護(hù)的測試。

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