文档介绍：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
A Thesis Submitted in Partial Fulfillment of the
Requirements for the Degree for the Master of Engineering

Research on Virtual Power Quality
Analysis System Based on FPGA

Candidate : Yong Wei
Major : Electrical Engineering
Supervisor : Prof. Li Cheng

Huazhong University of Science & Technology
Wuhan 430074,
may, 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

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保密□,在年解密后适用本授权书。
本论文属于
不保密□。
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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。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:本设计的软件分为数据采集卡软件和 PC 机软件。数据采集卡软件采
用 Verilog HDL 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 FPGA

I
华中科技大学硕士学位论文
Abstract
With the sci-tech progress and raising social productive forces,the application of
nonlinear devices in the work is ing a popularity, which raise the question
like the deterioration of power quality. In the work, many prec