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基于FPGA的电能集中采集系统的研究与设计
资料介绍
随着科学技术的发展,电能需求量日益增加,居民楼和公寓等用电户集中场所的电能采集情况和存在的问题也越来越多。现如今大多数的电能采集方案中,核心控制器采用的是单片机或是数字信号处理器,由它们控制模数转换器、滤波器和其他一些元件进行电能的采集,然而单片机受自身指令周期及处理速度的影响,数字信号处理器在提高电能的采集速度的同时也增加了成本,所以采用单片机或者数字信号处理器都不能完全达到多用户电能集中采集系统的高速要求。
在高速电能集中采集方面,作为核心控制器的FPGA和单片机、数字信号处理器(DSP)相比,有着巨大的优势,其中FPGA作为专用集成电路(ASIC)领域中的一种半定制电路,既没有定制电路的局限性,又克服了原有可编程器件门电路数有限的缺点,而且FPGA内部有高频率的时钟,延时小,组成形式灵活方便设计者可根据用户的不同要求设计产品。本文就是基于FPGA提出了一种多用户电能集中采集系统。
本文简要介绍了电能发展的历程,针对感应式机械电能表和电子电能表,进行了电能测量基本原理的分析和性能比较,提出基于FPGA的电能集中采集系统,分析了采集系统中电能计量IP核的结构,同时简要介绍了IP核中滤波器的原理。
本文重点分析了电能采集系统中的乘法器和滤波器——有限长脉冲响应(FIR)滤波器和无限长脉冲响应(IIR)滤波器,给出了VHDL描述,在MATLAB和QuartusⅡ中完成了设计和仿真。
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