摘要：傅里叶变换算法在供电质量监测系统中被用来进行谐波分析，如何加快分析速度和降低系统成本是当前这种监测系统设计关注的主要问题。TI公司的MSP430系统微控制器具有功耗低、供电范围宽及外围模块齐全等特点，适合实现各种监测设备。该系列芯片内部充足的数据存储器满足快速傅里叶变换算法过程中的数据存储，芯片内部大量的代码存储器存储相位因子的计算结果和所需要的三角函数数值，采用查表的方法以提高分析速度;采用芯片内部硬件乘法器模块可以进一步提高分析速度。实测结果显示对一个信号周期256个采样点的快速傅里叶变换分析，完成全部计算仅需要0.3 s的时间，前10次谐波的计算相对误差低于千分之一。所研制的在供电质量监测系统完全满足用户要求。
关键词：MSP430;快速傅里叶变换;存储器;微控制器
随着各种电力电子装置在电力系统越来越广泛的应用，其非线性的特点使得供电中的谐波失真问题日益严重。监测技术的研究对市电质量的补偿具有很高的价值，考虑到实际情况，在供电系统质量监测中需要一些低成本，但分析速度较快的监测系统。
离散时间采样的快速傅里叶变换FFT(fast Fouriertrans form)算法是目前最主要的谐波检测和分析方法。FFT算法的实现可以采用专用芯片37—40、DSP芯片6—1141—44、FPGA芯片193— 207以及微控制器等。随着集成电路制造技术和数字计算机技术的进步，微控制器芯片的功能和所能提供的逻辑资源越来越多。MSP430F1611微控制器芯片属于TI公司MSP430x1xx系列产品中的一种，该芯片具有10240字节的SRAM(Staric Random Access Memory)存储器、48 k字节的程序存储器、8通道12位ADC、2通道12位DAC、16位×16位硬件乘法器模块等片内资源。硬件乘法器模块支持8/16位x8/16位有符号，或者无符号的乘法运算，并可以选择“乘法与累加”功能。采用MSP430系列微控制器实现FFT算法具有超低功耗、低电压工作、低成本、分析速度快等优点，它比采用专用芯片和DSP芯片价格便宜，比采用FPGA芯片容易实现。
1 利用微控制器实现FFT算法
快速傅里叶变换在信号处理中的线性滤、相关计算、谱分析等方面起着重要的作用。将N点采样数据分解为更短的数据段来进行计算可以提高计算效率，目前使用最广泛的是基2的FFT算法。图1给出基2按时间抽取的快速傅里叶变换中的基本运算过程379-388181-189。 |
