基于sopc的电能质量监测与保护系统设计

《基于sopc的电能质量监测与保护系统设计》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、研究生毕业论文（全日制专业型硕士申请学位）论文题目基于SOPC的电能质量监测与保护系统设计学位申请人范志荣专业领域集成电路工程研究方向FPGA与嵌入式系统指导教师江伟黄乡生2015年6月15日独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本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，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含本人为获得其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示感谢。作者签名：日期：年月日关于论文使用授权的说明本学位论文作者

2、完全了解东华理工大学有关保留、使用学位论文的规定：东华理工大学有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅，可以将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、汇编学位论文，并且本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。保密的学位论文在解密后也遵守此规定。作者签名：导师签名：日期：年月日论文答辩日期：2015年6月13日摘要毕业论文题目：基于SOPC的电能质量监测与保护系统设计集成电路工程专业12级硕士生姓名：范志荣指导教师（姓名、职称）：江伟（副教授）、黄乡生（教授）摘要随着电网规模

3、的不断扩大，非线性负荷数量的迅速上升，使得电力系统的电能质量恶化问题日益严重，而同时国民生产和生活对电能质量的要求却越来越高。因此，实时监测电网的电能质量状态，及时有效地解决存在的问题，保证电力系统安全、经济、高效地运行，是一项具有重要意义的研究课题。本文设计了一种新型电能质量监测与保护系统，通过调用嵌在现场可编程门阵列（FPGA）内部的软核处理器NiosII来构建片上可编程系统（SOPC）综合开发平台，对电网电压、电流、功率、频率和谐波等电力参数进行实时监测和分析，同时根据实时分析结果由FPGA输出的弱电信号控制操动机构对断路器等设备做出控制操作，从而有

4、效保护电力系统的稳定运行。论文首先对电能质量监测与保护系统的发展概况和背景做了简单介绍，并对电能质量监测原理与保护技术以及本系统采用的SOPC技术进行了理论阐述。然后着重从硬件和软件两个方面详细介绍了系统的设计和实现。其中硬件部分是以FPGA为核心，主要完成了SOPC综合开发平台的构建以及电源电路、信号调理电路、A/D采集电路、实时时钟及存储电路、串口电路、按键及显示电路、故障保护电路等各个硬件模块的设计。软件设计部分主要介绍了数据采集模块、实时时钟和存储模块、按键及显示模块、输出驱动与保护模块、数字滤波模块、FFT谐波分析模块等几部分。其中，数据采集通过

5、A/D控制器IP核和同步数字锁相倍频电路实现对电网信号的实时采集；谐波分析采用FFTIP核实现，并在FFT运算之前设置了FIR数字滤波，与模拟低通滤波相结合，有效地滤除干扰成分，提高测量精度。同时，本设计中各个模块的实现主要是通过硬件描述语言Verilog编写的自定义IPCore，并将其集成在SOPCBuilder中，通过构建NIOSII软核系统，并将上述各个模块作为NIOSII软核处理器的外设挂在Avalon总线上，来对其实现控制。这些模块方便调用、便于移植，体现了SOPC的设计优势。最后，对论文工作进行了总结和展望，并通过一系列测试实验验证了本系统的正

6、确性和精度。基于SOPC的电能质量监测和保护系统具有开发周期短、集成度高、可重构等优点，有效提高了系统的灵活性和可扩展性，对电能质量监测仪进一步开I东华理工大学硕士学位论文发有着重要的借鉴意义。关键词：电能质量，FPGA，NiosII，SOPC，监测与保护IIAbstractTHESIS：DesignofPowerQualityMonitoringandProtectionSystemBasedonSOPCSPECIALIZATION:IntegratedCircuitEngineeringPOSTGRADUATE:FanZhirongMENTOR:Jia

7、ngWei,HuangXiangshengAbstractWiththescaleofpowergirdenlarging,andthenumberofnon-linearloadrising,thepowerqualityofthepowersystemisconfrontedwithmanysevereproblems.Atthesametime,thepeopleinourcountryhavethehigherrequirementstothepowerquality.Asaresult,itisasignificantresearchsubjec

8、t,whenitcomestothereal-timemonito