随着各种非线性电力电子设备的大量应用,电网中的谐波污染日益严重。为了保证电力系统的安全经济运行,保证电气设备和用电人员的安全,治理电磁环境污染、维护绿色环境,研究实时、准确的电力谐波分析系统,对电网中的谐波进行实时检测、分析和监控,都具有重要的理论和工程实际意义。 目前实际应用的电力谐波分析系统大多是以单片机为核心组成。单片机运行速度慢,实时性较差,不能满足实际应用中对系统实时性越来越高的要求。另外,单片机的地址线和数据线位数较少,这使得由单片机构成的电力谐波分析系统外围电路庞大,系统的可靠性和可维护性上都大打折扣。 本文首先研究了电力谐波的产生,危害及国内外研究现状,对电力谐波检测中常用的各种算法进行分析和比较;然后介绍了FPGA芯片的特性和SOPC系统的特点,并分析比较了传统测量谐波装置和基于FPGA的新型谐波测量仪器的特性。综述了可编程元器件的发展过程、主要工艺发展及目前的应用情况。 然后,对整个谐波处理器系统的框架及结构进行描述,包括系统的功能结构分配,外围硬件电路的结构及软件设计流程。其后,针对系统外围硬件电路、FFTIP核设计和SOPC系统的组建,进行详细的分析与设计。系统采用NiosⅡ处理器核和FFT运算协处理器相结合的结构。FFT运算用专门的FFT运算协处理器核完成,使得系统克服的单片机系统实时性差和速度慢的缺点。FFTIP核采用现在ASIC领域的一种主流硬件描述语言VHDL进行编写,采用顺序的处理结构和IEEE浮点标准运算,具有系统简单、占用硬件资源少和高运算精度的优点。谐波分析仪系统组建采用SOPC系统。SOPC系统具有可对硬件剪裁和添加的特点,使得系统的更简单,应用面更广,专用性更强的优点。最后,给出了对系统中各模块进行仿真及系统生成的结果。
上传时间: 2013-04-24
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该论文基于NIOS Ⅱ软核处理器和Altera的FPGA技术,设计了一种便携式的振动频谱分析仪,用于旋转机械的故障监测和诊断。以SOPC技术为手段,将信号采集和信号处理电路通过可编程片上系统来实现,其特点是将对ADC的控制、数字信号的滤波、快速傅立叶变换的设计,通过FPGA芯片集成在一起,以NIOS Ⅱ来完成32位CPU的状态控制功能。工程机械、汽车车辆中都存在诸如发动机类的旋转机械,这类设备的异常振动往往会影响正常工作,严重时还会出现各种重大事故,该分析仪可以实时地或定期地对发动机、齿轮箱等旋转机械进行振动频谱分析和监测,运用于民用机械能产生非常好的经济效益。 该论文从四个方面进行了研究工作。其一,利用FPGA对ADC芯片的工作进行控制,使其在规定的时间内与DSP模块进行数据交换,并对ADC各引脚时序进行控制,使两者协调同步工作,编制了相应的VHDL语言程序。其二,采用SOPC Builder设计开发,实现了基于NIOS Ⅱ的32位CPU软核,创建了相应的C/C++和汇编的宏代码,使得软件可以访问用户自定义逻辑。对顶层设计产生的VHDL的RTL代码和仿真文件进行了综合、编译适配以及仿真。其三,配合Matlab和DSP Builder的强大功能进行DSP模块设计,开发出了FIR和FFT等功能模块,并且添加到SOPC系统中,使其可以由NIOS Ⅱ很容易的调用。其四,在NIOS Ⅱ系统中添加了uC/OS Ⅱ操作系统,提高了整个系统的稳定性,并且降低了开发难度,提高了系统升级的能力。由于整个设计是基于FPGA开发的,所以该系统包括了所有FPGA系统的特点,包括并行的DSP处理、在系统可编程、升级简单等特点,极易使设计产品化。
上传时间: 2013-04-24
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随着数字技术、大规模集成电路及计算机的大量普及和快速发展,逻辑分析仪(Logic Analyzer,简称LA)作为数字系统的数据域测试仪器中应用最为广泛、最有代表性的一种通用测试仪器,为解决越来越复杂的数字系统的检测和故障诊...
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电子设计大赛作品_音频信号分析仪的FPGA源码(一等奖)
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该款立体声调制度监视仪/分析仪可以保证FM发射记优质工作和 FM 电台保持在最大的调制电平或对发射机的性能进行检测。根据全美和国际标准,该款监视仪特设频率合成的RF预选器,可按50KHZ档预选频率。精确 的 基带解调,PLL 立体声信道解码,线性相位滤波器,为监视调制度电平和性能的检测提供了全面的方便的测试。多路音频输入可供检测和外接失真仪。该款仪器外接天线时可与低电平 RF输入端连接,也可经传输线耦合到高电平 RF输入端。
上传时间: 2013-11-15
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全自动可遥控旗帜升降系统的设计
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