基于SOPC技术的电能质量检测终端的设计

论文摘要

随着我国电力市场的建立,电能质量已经日益受到电力部门和用户的重视,而电能质量的检测是分析和改善电能质量的首要前提。目前国内电能质量检测装置主要采用的是单片机结构,这些仪器性能单一、通用性和扩展性差、开发和维护相对复杂,已不能满足市场的要求。结合国内现状,本文提出利用SOPC技术对电能质量检测系统进行了研究和开发,设计了基于SOPC技术的电能质量检测系统,其功能是将电网信号处理后采样,利用FPGA芯片内部构建的DSP系统对信号进行电压波动检测、频率偏差检测和谐波检测,并将结果输出到上位机。本设计分3大部分:电网信号处理电路、基于SOPC技术的电能质量检测系统的硬件平台和对数据进行处理的DSP系统。基于SOPC技术的电能质量检测系统具有集成度高、开发周期较短、设计工程成本低、具有可重构性等优点,有效地提高了系统的灵活性和可扩展性,对电能质量检测具有重要的意义。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题的背景及研究的意义
• 1.2 国内外研究现状及发展趋势
• 1.2.1 国内外研究的方向及主要问题
• 1.2.2 国内外电能质量检测仪器的研究现状
• 1.3 本文的创新点及主要工作
• 第2章 电能质量指标及其检测方法
• 2.1 电能质量问题的基本概念
• 2.2 电能质量指标及测量方法
• 2.2.1 电压偏差
• 2.2.2 频率偏差
• 2.2.3 三相不平衡度
• 2.2.4 电压波动及闪变值
• 2.2.5 公用电网谐波
• 2.3 功率参数的测量
• 2.4 电能质量扰动及检测概述
• 第3章 系统总体方案及关键技术
• 3.1 系统总体设计方案
• 3.2 关键技术
• 3.2.1 SOPC 技术简介
• 3.2.2 Avalon 总线规范
• 3.2.3 NiosII 软核处理器
• 第4章 系统硬件部分设计
• 4.1 硬件总体功能与模块设计
• 4.2 信号采集电路设计
• 4.2.1 信号采集电路互感器的选取
• 4.2.2 信号采集电路设计
• 4.3 高速 AD 电路设计
• 4.3.1 非正弦周期信号的采样原理
• 4.3.2 AD 芯片的选取
• 4.3.3 AD 采样电路原理图设计
• 4.4 SOPC 综合开发平台的设计
• 4.4.1 SOPC 综合开发平台结构布局
• 5F672 简介'>4.4.2 FPGA EP2C3₅F672 简介
• 4.4.3 USB Blaster 电路和主动串行配置器件EPCS 16
• 4.4.4 存储器SRAM，SDRAM，Flash
• 4.4.5 按键、拨段开关、LED7 段数码管
• 4.4.6 时钟源
• 4.4.7 USB 主从控制器
• 4.4.8 RS-232
• 4.4.9 40 脚扩展端口
• 4.5 高速信号电路信号完整性分析
• 第5章 系统软件部分设计
• 5.1 软件总体功能与流程
• 5.2 基于 Nios II 软核处理器的软件设计
• 5.3 各功能模块设计
• 5.3.1 S DRAM 模块
• 5.3.2 SRAM 模块
• 5.3.3 AD 模块
• 5.3.4 LED 模块
• 5.4 FFT 设计
• 5.4.1 FFT 原理
• 5.4.2 FFT 实现
• 第6章 数据获取和结果分析
• 6.1 数据获取
• 6.1.1 电压数据
• 6.1.2 频率数据
• 6.1.3 谐波数据
• 6.2 结果分析
• 第7章 总结和展望
• 7.1 总结
• 7.2 展望
• 参考文献
• 附录1 部分源程序
• 致谢
• 作者简介
• 攻读硕士期间发表的论文和科研成果