隨著國民經(jīng)濟的發(fā)展，電力電子設備得到廣泛應用，使得電網(wǎng)中的諧波污染越來越嚴重，極大地危害了電力設備的安全運行。電網(wǎng)中的諧波成份非常復雜，因此諧波的檢測分析，是消除或降低諧波污染的前提。 通過大量資料的收集、閱讀及相關技術的研究，本文分析了嵌入式系統(tǒng)在電力系統(tǒng)測控中的應用優(yōu)勢，設計了以ARM7TDMI內核處理器LPC2214為核心的電網(wǎng)諧波檢測分析系統(tǒng)。系統(tǒng)主要實現(xiàn)低壓配電網(wǎng)三相電壓、電流的諧波檢測與分析，包括電量數(shù)據(jù)采集和諧波分析兩個部分。詳細分析了諧波檢測分析系統(tǒng)的工作原理，明確了系統(tǒng)功能需求，對系統(tǒng)各模塊進行了設計，通過多路同步采集將電網(wǎng)電量數(shù)據(jù)輸入系統(tǒng)，在處理器中完成數(shù)據(jù)倒序處理和快速傅立葉變換等相關的運算處理工作，可以得到各次諧波含量。 通過文中設計的硬件同步電路，可以準確獲得電網(wǎng)信號三相電壓與電流周期，通過同步采樣的方法，消除或減小因快速傅立葉變換存在的頻譜泄漏和柵欄效應的誤差。結合諧波檢測分析的需求與FFT算法的特點，為了減小響應時間，提高運算速度，采用了實序列快速傅立葉變換對數(shù)據(jù)的整合運算，即通過一次快速傅立葉變換運算，完成各相電流與電壓兩組數(shù)據(jù)從時域到頻域的轉換，并分析得到頻域幅值和時域幅值之間的線性關系，避免了傅立葉反變換運算，提高了運算速度，實現(xiàn)諧波的準確檢測。 最后經(jīng)過樣機測試證明，本文設計的電網(wǎng)諧波檢測與分析系統(tǒng)能夠準確、可靠的實現(xiàn)諧波含量的檢測與分析。
標簽： ARM 電網(wǎng)諧波 檢測 分
上傳時間： 2013-07-10
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隨著電力電子技術的發(fā)展，電網(wǎng)中的諧波污染越來越嚴重，已成為電網(wǎng)中的“公害”。因此，對電網(wǎng)諧波進行監(jiān)測與研究是限制、消除諧波危害的前提，也是保證供電系統(tǒng)安全經(jīng)濟運行及保證設備和人身安全的迫切需要。本文在分析了國內外諧波檢測技術的現(xiàn)狀和發(fā)展方向的基礎上，對電壓諧波監(jiān)測及消諧裝置進行了整體研究及設計。選擇STR710作為核心處理器，以CS8900A以太網(wǎng)控制器和雙向可控硅等作為外圍芯片，設計并實現(xiàn)了基于ARM7的電壓諧波監(jiān)測裝置，同時在IAREmbeddedWorkbenchforARMversion4.31環(huán)境下利用FFT算法實現(xiàn)了諧波監(jiān)測，最后對嵌入式以太網(wǎng)接口進行了設計與實現(xiàn)。
上傳時間： 2013-07-12
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UM71系列(包括ZPW-2000A)無絕緣軌道電路已成為我國鐵路的主流制式，軌道電路的正常工作對行車安全意義重大。軌道信號失真或者受到噪聲污染有可能導致鐵路信號設備錯誤動作進而發(fā)生行車事故。通過對鐵路信號做出監(jiān)測以及判斷，可以幫助信號設備維護人員對故障設備進行及時修復從而避免事故發(fā)生。 本文設計了一種基于ARM/DSP雙核結構的鐵路信號測試儀，用以幫助設備維護人員及時檢修故障設備。其中，DSP芯片選用TI公司的32位浮點處理器TMS320VC33作為信號分析與處理的核心，實現(xiàn)信號的解調、頻譜分析和細化處理等功能。本測試儀作為一種實時的信號檢測設備，充分利用了浮點DSP芯片高效靈活以及系統(tǒng)可裁減的特性，因而更適合于現(xiàn)場環(huán)境的應用。本測試儀主要針對目前使用較為廣泛的UM71、ZPW-2000A系統(tǒng)以及站內25Hz相敏軌道電路，實現(xiàn)對移頻信號的數(shù)字解調、區(qū)間載波頻率檢測、信號幅度檢測、站內軌道信號的相位角及其幅度檢測等功能。 本文著重分析了頻譜細化技術中的ZFFT算法在實時信號分析中的應用，采用ZFFT算法可以在保證運算效率的同時提高頻譜的分辨率。在此基礎上，本文就這種算法提出了若干改進措施并且通過MATLAB對該算法及其改進措施進行了軟件仿真。同時本文完成了基于這種算法的DSP軟件設計：為了提高系統(tǒng)實時性，DSP算法均采用匯編語言實現(xiàn)。理論分析和實驗表明調制頻率的分辨率可以達到0.03Hz，滿足實際應用要求。此外，本文設計了測試儀的硬件結構，主要是VC33的外圍器件及其與雙口RAMCY7C028的接口電路，以及基于這個接口電路的通信規(guī)程。
上傳時間： 2013-06-29
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隨著我國電力工業(yè)的迅猛發(fā)展，電網(wǎng)上非線性負載的日益增多，導致線路電壓、電流經(jīng)常出現(xiàn)非正弦狀態(tài)，從而造成電網(wǎng)諧波“污染”。電網(wǎng)諧波惡化了電能質量指標，降低了電網(wǎng)的可靠性，增加了電網(wǎng)的損失。所以，電器設備在出廠前需要對其進行檢測，看其是否會影響電網(wǎng)的電能質量。那么可靠的電力參數(shù)測量設備的研制就變得非常重要。通過充分調研并翻閱大量資料，針對課題要求，提出了以ARM作為處理器，結合外圍電路，借由μC/OS-Ⅱ操作系統(tǒng)對硬件進行控制，來完成電參數(shù)采集及其處理的思路。 本論文完成了裝置的硬件電路設計和軟件開發(fā)。硬件方面采用Philips公司的LPC2132作為處理器，結合外圍電路，建立起基本的采樣、通信和人機接口硬件平臺。軟件方面，首先分析了電參數(shù)測量的算法，并進行了必要的仿真。在完成μC/OS-Ⅱ在LPC2132上移植的基礎上，進行多任務設計，完成數(shù)據(jù)采集、電量參數(shù)計算、USB串口通信和人機接口等功能。
上傳時間： 2013-06-08
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隨著技術的飛速發(fā)展,電力電子裝置如變頻設備、變流設備等容量日益擴大,數(shù)量日益增多,使得電網(wǎng)中的諧波污染日益嚴重,給電力系統(tǒng)和各類用電設備帶來危害,輕則增加能耗,縮短設備使用壽命,重則造成用電事故,影響安全生產.電力系統(tǒng)中的諧波問題早在20世紀20年代就引起了人們的注意.近年來,產生諧波的設備類型及數(shù)量均已劇增,并將繼續(xù)增長,諧波造成的危害也日趨嚴重.該論文分析比較了傳統(tǒng)測量諧波裝置和基于FPGA的新型諧波測量儀器的特性.分析了基于FFT的諧波測量方法,綜述了可編程元器件的發(fā)展過程、主要工藝發(fā)展及目前的應用情況,并介紹了一種主流硬件描述語言Verilog HDL的語法及其具體應用.分析了高速數(shù)字信號系統(tǒng)的信號完整性問題,提出了使用FPGA實現(xiàn)的整合處理器解決高速數(shù)字系統(tǒng)信號完整性問題的方法,并比較分析了各種主流的整合處理器解決方案的優(yōu)缺點.分析了使用實時操作系統(tǒng)進行復雜嵌入式系統(tǒng)軟件開發(fā)的優(yōu)缺點,并在該系統(tǒng)軟件開發(fā)中成功移植應用了實時操作系統(tǒng)UCOSII,改造了該操作系統(tǒng)中內存管理方式.研究了使用FPGA實現(xiàn)FFT算法的優(yōu)缺點,對比分析了主要硬件實現(xiàn)架構的性能和優(yōu)缺點,提出了一種基于浮點數(shù)的FFT算法FPGA實現(xiàn)架構,詳細設計了基于浮點數(shù)的硬件乘法器和加法器.該設計架構運行穩(wěn)定,計算速度快捷.并通過實際仿真驗證了該設計的正確性和優(yōu)越性.最終通過以上工作設計實現(xiàn)了一種新型的基于FPGA的諧波測量儀,該儀器的變送單元和采樣單元通過實際型式試驗檢驗,符合設計要求.該儀器的FPGA單元通過系統(tǒng)仿真,符合設計要求.
上傳時間： 2013-04-24
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有噪聲的語音信號分析與處理設計設計內容： 1） 選擇一個語音信號作為分析對象，或錄制一段語音信號； 2） 對語音信號進行采樣，畫出采樣后語音信號的時域波形和頻譜圖； 3） 利用MATLAB中的隨機函數(shù)產生噪聲加入到語音信號中，使語音信號被污染，然后進行頻譜分析； 4） 設計FIR和IIR數(shù)字濾波器，并對被噪聲污染的語音信號進行濾波，畫出濾波前后信號的時域波形和頻譜，并對濾波前后的信號進行比較，分析信號的變化； 5） 回放語音信號、給出相應處理程序及輸出相應語音波形。
上傳時間： 2013-06-01
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現(xiàn)代家庭中單相供電的用電設備如電腦、電視機、冰箱等都具有非線性特性，都會產生諧波污染電網(wǎng)。本文針對這一現(xiàn)象研究了單相并聯(lián)電壓型有源電力濾波器（APF），設計了一個APF控制系統(tǒng)來產生與諧波電流大小相等方向相反的補償電流，并使補償電流實時地跟蹤諧波電流，從而消除諧波電流達到凈化電網(wǎng)。 本文對提出的APF控制系統(tǒng)從模擬和數(shù)字兩個方面進行了深入的研究。 首先，設計了APF的主電路結構，確定了系統(tǒng)中電感電容等元件參數(shù)，并根據(jù)仿真結果系統(tǒng)地分析了參數(shù)變化對系統(tǒng)補償效果的影響，然后根據(jù)補償效果選擇最佳的參數(shù)值。 其次，針對控制系統(tǒng)要求，選用適合系統(tǒng)的電流電壓PI雙環(huán)控制系統(tǒng)，通過參數(shù)優(yōu)化后得到了控制器的最優(yōu)參數(shù)，使控制效果達到最優(yōu)。并從理論上詳細分析了無差拍控制算法。 最后，利用滯環(huán)比較原理制作了10KHz的三角波發(fā)生器，用于PWM調制電路。在對硬件描述語言以及FPGA設計流程深入理解的基礎上，利用Verilog語言實現(xiàn)了雙環(huán)PI控制器和PWM發(fā)生電路的數(shù)字化，使得有源電力濾波器補償精度提高，有更好的可修改性，可使用于很多不同的非線性負載。
標簽： 單相 有源濾波器 控制系統(tǒng)
上傳時間： 2013-07-27
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隨著現(xiàn)代工業(yè)的高速發(fā)展，電力系統(tǒng)的非線性負荷日益增多，嚴重地污染了電網(wǎng)的環(huán)境，威脅著電網(wǎng)中的各種電氣設備的安全經(jīng)濟運行，不論從保證電力系統(tǒng)和供電系統(tǒng)的安全經(jīng)濟運行或是從保證設備和人身的安全來看，對諧波污染造成的危害影響加以經(jīng)常監(jiān)測和限制都是極為迫切的。諧波測量是諧波治理的重要前提條件，也是分析解決諧波治理問題的基本問題。國內外已有各種諧波檢測的研究，形成了多種諧波檢測方法，基于快速傅立葉變化的FFT是當前諧波檢測中應用最為廣泛的一種諧波檢測方法。特別是經(jīng)過技術補償后的FFT算法，在諧波檢測中具有更好的性能。但該方法在實現(xiàn)上主要是采用通用DSP器件(比如TI公司產品)，其實時性不強，影響了檢測性能。隨著微電子技術和數(shù)字信號處理技術的發(fā)展，基于FPGA的數(shù)字信號處理具有高速、開發(fā)簡便、易于形成ASIC等優(yōu)勢而得到了廣泛的應用。論文在分析諧波測量方法的基礎上，提出了基于FPGA實現(xiàn)電網(wǎng)諧波測量系統(tǒng)。以嵌入式處理器NiosⅡ為核心，實現(xiàn)了電網(wǎng)諧波分析的周期圖功率譜分析方法。在整個系統(tǒng)硬件設計的基礎上，主要完成了基-28點、16點、32的FFT模塊、完成了求模運算模塊以及輸出顯示模塊。通過比較仿真得到的方波、正弦信號的譜結構與實際系統(tǒng)輸出的譜結構，驗證了該實現(xiàn)方法的正確性。
上傳時間： 2013-06-30
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隨著信息產業(yè)的不斷發(fā)展,人們對數(shù)據(jù)傳輸速率要求越來越高,從而對數(shù)據(jù)發(fā)送端和接收端的性能都提出了更高的要求。接收機的一個重要任務就是在于克服各種非理想因素的干擾下,從接收到的被噪聲污染的數(shù)據(jù)信號中提取同步信息,并進而將數(shù)據(jù)正確的恢復出來。而數(shù)據(jù)恢復電路是光纖通信和其他許多類似數(shù)字通信領域中不可或缺的關鍵電路,其性能決定了接收端的總體性能。 目前,數(shù)據(jù)恢復電路的結構主要有“時鐘提取”和“過采樣”兩種結構。基于“過采樣”的數(shù)據(jù)恢復方法的關鍵是過采樣,即通過引入?yún)⒖紩r鐘,并增加時鐘源個數(shù)的方式來代替第一種方法中的“時鐘提取”。與“時鐘提取”的數(shù)據(jù)恢復方法相比,基于“過采樣”的數(shù)據(jù)恢復方法在性能上還有較大的差距,但是后者擁有高帶寬、立即鎖存能力、較低的等待時間和更高的抖動容限,更易于通過數(shù)字的方法實現(xiàn),實現(xiàn)更簡單,成本更低,并且這是一種數(shù)字化的模擬技術。如果能通過“過采樣”方法在普通的邏輯電路上實現(xiàn)622.08Mb/s甚至更高速率的數(shù)據(jù)恢復,并將它作為一個IP模塊來代替專用的時鐘恢復芯片,這無疑將是性能和成本的較好結合。 本文主要研究“過采樣”數(shù)據(jù)恢復電路的基本原理,通過全數(shù)字的設計方法,給出了在低成本可編程器件FPGA上實現(xiàn)數(shù)據(jù)恢復電路兩種不同的過采樣的實現(xiàn)方案,即基于時鐘延遲的過采樣和基于數(shù)據(jù)延遲的過采樣。基于時鐘延遲的過采樣數(shù)據(jù)恢復電路方案,通過測試驗證,其最高恢復的數(shù)據(jù)傳輸率可達到640Mb/s。測試結果表明,采用該方案實現(xiàn)的時鐘恢復電路可工作在光纖通信系統(tǒng)STM-4速率級,即622.08MHz頻率上,各方面指標基本符合要求。
標簽： FPGA 光接收機 數(shù)據(jù)恢復 電路
上傳時間： 2013-04-24
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隨著技術的飛速發(fā)展，電力電子裝置如變頻設備、變流設備等容量日益擴大，數(shù)量日益增多。由于非線性器件的廣泛使用，使得電網(wǎng)中的諧波污染日益嚴重，給電力系統(tǒng)和各類用電設備帶來危害，輕則增加能耗，縮短設備使用壽命，重則造成用電事故，影響安全生產，電力諧波已經(jīng)成為電力系統(tǒng)的公害。除了傳統(tǒng)的濾波方法，例如，無源濾波、改變系統(tǒng)的拓補結構來抑制諧波外，人們已廣泛應用有源濾波器(APF)來消除注入電網(wǎng)的諧波，而實現(xiàn)有源濾波策略的前提就是能夠實時、精確地檢測出諧波電流。諧波檢測是諧波研究中的一個重要的分支，是解決其他相關諧波問題的基礎，因此進行諧波檢測的研究具有重要的理論意義和實用價值。設計一種精度高、實時性好且適用范圍寬的諧波電流檢測方法是國內外眾多學者致力研究的目標。 本文主要從諧波檢測理論和實現(xiàn)方法上探討了高精度、高實時性諧波檢測數(shù)字系統(tǒng)的相關問題。論文中闡述了電力系統(tǒng)諧波的相關概念和產生原理，并分析了電力諧波的特點，對國內外各種諧波檢測方法進行了分析和研究。在檢測理論上，本文采用FFT理論來計算諧波含量，研究了Radix-2 FFT在諧波檢測中的應用，綜述了可編程元器件的發(fā)展過程、工藝發(fā)展及目前的應用情況，并介紹了一種主流硬件描述語言VHDL。最后以FPGA芯片XC2S200為硬件平臺，以ISE6.0為軟件平臺，利用VHDL語言描述的方式實現(xiàn)了512點16Bit的快速傅立葉變換系統(tǒng)，并進行了仿真、綜合等工作。仿真結果表明其計算結果達到了一定的精度，運行速度可以滿足一般實時信號處理的要求。
標簽： FPGA 電力系統(tǒng) 檢測方法 諧波
上傳時間： 2013-06-02
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