電能質(zhì)量分析儀的電路設(shè)計(jì)及仿真分析.pdf

1、隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和用電設(shè)各種類的增加，大量沖擊性、非線性電力設(shè)備向電網(wǎng)注入更多的干擾成分，嚴(yán)重影響和危害著電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定和設(shè)備的正常運(yùn)行;同時(shí)敏感負(fù)載增多，人民生活和工業(yè)生產(chǎn)對(duì)電能質(zhì)量的要求越來越高，因此急需對(duì)電能質(zhì)量進(jìn)行分析。有效的監(jiān)測(cè)電網(wǎng)狀態(tài)并進(jìn)行快速的故障分析，成為廣大電力用戶日益關(guān)心的問題。電能質(zhì)量分析儀提供了一種最佳的測(cè)量手段和診斷方法，為解決電能質(zhì)量問題提供有力支持。
　　本文提出了一種基于FPGA的電能質(zhì)量分析

2、儀的設(shè)計(jì)方案，采用快速傅里葉變換（FFT)方法完成信號(hào)諧波分析。系統(tǒng)硬件電路分兩個(gè)部分完成:模擬電路設(shè)計(jì)和數(shù)字電路設(shè)計(jì)。模擬部分主要完成信號(hào)提取、放大及模數(shù)轉(zhuǎn)換，數(shù)字電路部分完全依賴FPGA完成，主要實(shí)現(xiàn)信號(hào)的FFT變換及軟核設(shè)計(jì)。首先通過互感電路獲取信號(hào)，經(jīng)程控增益電路放大，然后經(jīng)差動(dòng)變換電路輸入到模數(shù)轉(zhuǎn)換器，最后通過高速模數(shù)轉(zhuǎn)換電路將信號(hào)轉(zhuǎn)為數(shù)字量輸入到FPGA內(nèi)部進(jìn)行數(shù)字分析。數(shù)字電路部分以FPGA內(nèi)部提供的NiosⅡ處理器為核心

3、，分別設(shè)計(jì)了測(cè)頻電路、串并轉(zhuǎn)換電路、乒乓存儲(chǔ)單元、時(shí)鐘分頻電路、FFT模塊。其中FFT模塊使用Altera提供的FFT IP核實(shí)現(xiàn)，其他模塊用Verilog_HDL語(yǔ)言編程生成，然后用SOPC Biulder工具將各功能模塊添加到NiosⅡ系統(tǒng)中。最后通過仿真驗(yàn)證了設(shè)計(jì)的合理性。
　　與市場(chǎng)主流的基于單片機(jī)的電能質(zhì)量分析儀相比，本設(shè)計(jì)選用高度集成芯片，信號(hào)一致性好，并且充分發(fā)揮FPGA在高速信號(hào)處理方面的優(yōu)勢(shì)，將信號(hào)處理部分完全集