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基于FPGA的无功功率测量仪的设计

更新时间：2020-02-15 21:47:23 大小：2M 上传用户：songhuahua 查看TA发布的资源 标签：fpga 无功功率测量仪电能质量单片机 下载积分：3分评价赚积分（如何评价?）打赏收藏评论(0) 举报

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近些年来，国民经济发展迅速，工业用电大大提升。大量的使用感性负荷，电网中出现了电压偏差和电压波动等电能质量问题。无功功率是影响电网安全运行的一个关键，无功功率补偿是保证电网安全运行的关键性技术手段,而无功补偿的关键性技术又在于无功功率的测量，所以无功功率测量技术必然是今后的研究热点。

目前无功功率的求解方式较多，利用Hilbert变换的方法求解是较为有效的方法，被广泛应用。利用Hilbert变换的方法，在频域将各次谐波电压分别平移90°，而与后在时间域采样电流相乘，求出各频段的无功功率。本设计在传统 Hilbert变换的基础上，针对电网中无法实现同步采样这一特点，进行加窗函数的预处理工作，有效的提高了计量精度。

传统无功功率测量仪是以单片机或者DSP+ARM架构为控制核心。单片机因为本身功能的限制，无法实现高精度无功功率的测量。基于 DSP+ARM的测量仪器虽然可以满足精度要求，但有实时性上以及成本上的欠缺。随着EDA技术的发展，新一代FPAG的性能有了有了不断的提升，同时成本上也比过去了降低了很多。从实时性考虑，FPGA内部集成大量的逻辑单元模块，可以自行搭建硬件电路，并行处理的硬件电路处理数据速度也要远远优越于DSP器件。在成本上，由单处理取代双处理器，价格上大大降低。在可靠性方面，FPGA采用内部连线，减小了PCB板面积，可靠性更高。

本文采用SOPC技术，在FPGA上搭建Nios软核，以及数据运算模块，在Nios核上进行控制部分设计，并对Hilbert变换进行全相位改进，来求解无功功率，具有精度高，实时性强等特点。

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