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基于FPGA的电子式互感器数据采集系统

更新时间：2020-03-27 16:02:32 大小：5M 上传用户：zhiyao6查看TA发布的资源 标签：fpga电子互感器数据采集系统 下载积分：3分 评价赚积分 （如何评价?） 打赏 收藏 评论(0) 举报

资料介绍

电磁式互感器作为电磁测量的关键元件,其原理简单,可靠性高且输出容量大,应用于电力系统中已有较长的历史。然而,随着电力系统的不断发展,超高压,远距离,大容量输电线路的出现,使得电磁式互感器的缺点日益暴露出来[1-2]。传统电磁式互感器存在着绝缘结构复杂、磁饱和、铁磁谐振、动态范围小的问题[2]。光电子技术等前沿科学逐步应用到电力系统中,引发了互感器技术朝着小型化、智能化、数字化等方向发展[2],即电子式互感器。为保证电子式互感器有效可靠地进行数字化输出,对电子式互感器数据采集系统的研究就显得至关重要。

  得益于结构简单、易于编程的优点,数据采集系统的核心控制单元大多以单片机或DSP为核心。但随着数据采集系统朝着高精度、高通信速率及多通道同步采样的发展,现有的采集系统逐渐出现了板上资源匮乏、程序效率与运行稳定性偏低的情况。将FPGA运用于数据采集系统,可以有效提高通信速率[3];同时可以通过丰富的自定义模块解决板上资源不足的问题;另外,较为底层的VerilogHDL语言可以将控制过程精确到每一个时钟周期,实际运行时具有良好的稳定性,程序跑飞、重启等现象不复存在。

  基于上述理论,本文介绍了所研制的一种基于EP2C144C8型FPGA和AD7685模数转换器的数据采集系统。首先在深入分析设计要求的基础上,为采集系统选择、设计了适当的硬件电路,包括供电系统、A/D转换模块、信号调理电路及通信系统,并介绍了这些系统的工作原理;然后介绍了FPGA的数字逻辑开发技术及应用VerilogHDL/FPGA语言编写数字逻辑的流程,编写了支持采集系统硬件电路运行的软件模块,为各模块间的时序配合选择了相应的参数,给出实际运行时的波形;最后通过采集系统的线性度试验与误差试验,结合试验数据分析了本系统亟需改进之处。

  实验室结果显示,研制的数据采集器在额定值的2％到100%动态范围内误差变化率为0.68%。整个系统的平均功耗为620mw左右。

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