介绍电力谐波检测中基于fpga的非基2fft设计与实现

《介绍电力谐波检测中基于fpga的非基2fft设计与实现 》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、总第48卷第548期电测与仪表Vo1．48NO．5482011年第8期ElectticalMeasurement&InstrumentationAug．2011电力谐波检测中基于FPGA的非基2FFT设计与实现刘勇，王宁(大连理工大学电气工程学院，辽宁大连116024)摘要：当数据采集系统每周波采样点数不等于2时，为解决直接应用基2或基4Frr算法进行谐波分析所产生的频谱泄露问题，提出了一种非基2FFT算法的硬件解决方案。方案以FPGA为硬件平台，综合采用Cooley—Tookey、Good—Thomas、Reader

2、)~数因子算法，以及流水线设计思想，实现了对输入数据的快速高精度FFT计算，并大大提高了系统数据的吞吐量。结果表明，系统的工作性能能够满足电力谐波检测领域的要求。关键词：谐波检测；非基2；流水线；FPGA；FFT；Cooley—Tookey中图分类号：TM933文献标识码：A文章编号：1001—1390(2011)08—0015—04DesignandImplementationofNon-radix-2FFTinHarmonicWaveDetectionBasedonFPGALIUYong，WANGNing(Coll

3、egeofElectricalEngineering，DalianUniversityofTechnology，Dalian116024，Liaoning，China)Abstract：Whenthesamplingrateofthedataacquisitionsystemisnotequivalentto2pointspercycle，inordertoresolvetheproblemofspectrumleakagecausedbyusingradix一2orradix一4algorithmdirectly，t

4、hispaperproposedakindofhardwareresolutionusingnon—radix一2algorithm．TheresolutionisbasedonFPGA，adoptingCooley-Tookey、Good-Thomas、Readerprimefactoralgorithm，andthedesignideaofpipeline．Thissystem"realizedaquickandhigh-precisionF丌calculationoftheinputdata．andalsoinc

5、reasedthedatathroughputgreatly．Theresultindicatesthattheperformanceofthesystemcansatisfytherequirementofharmonicwavedetection．Keywords：harmonicwavedetection，non-radix-2，pipeline，FPGA，FFT，Cooley'Tookey0引言等)将不再有独立的数据采集系统，而是通过以太网随着电力系统中谐波污染问题的日益严重，电力直接订阅合并单元所发送的采样值

6、报文。因此要在这谐波测量已成为二次设备的重要任务之一。目前，使些装置中使用FFTr进行谐波测量，一般有两种方法，用较广泛的谐波测量方法主要有瞬时无功功率法、神第一种是通过后边补零将采样序列延长至邻近的2经网络法、小波变换法、傅里叶变换法。其中傅里叶变点，然后使用基2算法进行2点FFT，另一种就是使用换由于可以同时得到谐波的幅值和相位，功能较多，非基2算法直接进行变换[21。前者由于不能对采样数据硬件实现简单，是目前应用最广泛的谐波测量方法。进行整周期截断而产生频谱泄露的问题，会造成较大目前，针对FFT算法主要是基2和基

7、4的，这种算的测量误差，这对于要求有很高精度的二次设备而言法只能对长度为2的整数次幂的序列进行变换。而在是不可接受的，因此采用非基2算法进行FFrr是很有实际应用中，数据采集系统每周波采样点数不一定是必要的。2的整数次幂。在数字化变电站通信规约IEC61850的当前针对非基2FFT的研究还比较少，且大多是第9—1部分【u，标准规定了电子式互感器合并单元应采算法原理上的探索，而有关其硬件实现和实际应用的用的数据采集速率，分别为每周波10点，l2点，16点，研究却鲜有介绍。非基2FFT需要用到的算法主要有20点，48点，8

8、0点，200点，除了l6点，其余的都不是2的Cooley—Tookey、Good—Thomas、Winograd以及Reader质整数次幂，目前国内合并单元所采用的采样速率大部数因子算法。这几种算法互有优劣，适用于不同情况分为200点每周波。随着IEC61850在国内的普及，变电下的FFrr。本文以200点FF1’为例，综合采用c