基于fpga的虚拟电能质量分析系统研究

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1、分类号学号M201071240学校代码10487密级硕士学位论文基于FPGA的虚拟电能质量分析系统研究学位申请人：庸威学科专业：电气工程指导教师：李承教授答辩日期：2012年5月28日AThesisSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreefortheMasterofEngineeringResearchonVirtualPowerQualityAnalysisSystemBasedonFPGACandidate:YongWeiMajor:Electr

2、icalEngineeringSupervisor:Prof.LiChengHuazhongUniversityofScience&TechnologyWuhan430074,P.R.Chinamay,2012独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：日期：年月日学位论

3、文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅，本人授权华中科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。保密□，在年解密后适用本授权书。本论文属于不保密□。(请在以上方框内打“√”)学位论文作者签名：指导教师签名：日期：年月日日期：年月日华中科技大学硕士学位论文摘要随着经济的高速发展，越来越多的非线性器件运用到电网中，随之带来了电能质量的恶化

4、。电网中，很多精密器件对电能质量非常敏感，而传统电能质量分析仪的功能简单，不能满足实时监测的要求。针对上述问题，本文提出了一种基于FPGA的虚拟电能质量分析仪方案，即将高速数据采集卡采集的数据实时送入PC机进行数据处理。主要研究工作如下：硬件方面：根据电能质量分析指标，本设计采用模块化设计思想，分别设计了信号调理模块以使输入信号满足AD的量程，DA触发模块控制AD的采样触发电平，频率测量模块测量工频交流电和高频信号，高速USB2.0模块传输数据。本设计使用FPGA作为主控制器，实现数据采集卡的控制时序。软件方面：本设计的软件

5、分为数据采集卡软件和PC机软件。数据采集卡软件采用VerilogHDL硬件描述语言编写程序，主要完成AD采样，DA输出触发电平，片内数据缓冲，USB传输数据和频率测量等功能。PC机软件采用C#语言编写，主要功能是搭建人机交互界面，测量结果及波形显示，数据存储，实现谐波分析算法等功能。测试结果：本设计测试了电压、频率和谐波含量等指标，并在显示界面上显示测试结果。测试数据与标准值的比较表明，该虚拟电能质量分析仪具有较高的精度，实现预期的功能。该虚拟电能质量分析仪不仅能实时测量电压、频率等基本电参数，还能测量高次谐波含量，具有实时

6、性好、成本低、体积小和易携带等优点，具有较高的使用价值。关键词：电能质量分析谐波FPGAUSB2.0I华中科技大学硕士学位论文AbstractWiththesci-techprogressandraisingsocialproductiveforces，theapplicationofnonlineardevicesinthepowernetworkisbecomingapopularity,whichraisethequestionlikethedeteriorationofpowerquality.Inthepowern

7、etwork,manyprecisiondeviceshavehighsensitivitytothedeclineofthepowerquality.However,thefunctionofthetraditionalpowerqualityanalyzerissimple.Itisincapableofmeetingtherequirementofthereal-timemonitoring.Basedonthisproblem,thispaperputforwardadevelopmentschemeofthevir

8、tualanalyzerforthepowerqualitybasedontheFPGA,whichisthedesigningofhigh-speedacquisitionsampleboardandthedeliveryofthecollecteddatatothePCmachinef