基于fpga的电力系统谐波检测的研究

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1、河南科技大学硕士学位论文基于FPGA的电力系统谐波检测的研究姓名：陈清华申请学位级别：硕士专业：检测技术与自动化装置指导教师：林青松20091201摘要论文题目：基于FPGA的电力系统谐波检测的研究专业：检测技术与自动化装置研究生：陈清华指导教师：林青松副教授摘要本文主要研究电力系统中的谐波检测问题。谐波检测是电力系统谐波问题中的一个重要方面，是解决其它相关谐波问题的基础。文中详细介绍了电网谐波给电力系统和各种用电设备带来的危害，从而说明了谐波检测研究的必要性和重要性。在研究比较各种谐波检测法的基础上，本文选用了应用最广的基于快

2、速傅里叶变换(FFT)的谐波检测法，并用可编程门阵列(FPGA)芯片来实现FFT处理器。针对谐波检测中不可避免的频谱泄漏现象，文章通过比较各种常用窗函数，决定选用汉宁窗来减小频谱泄漏，实验表明使用汉宁窗起到了很好的抑制效果。本文 对谐波检测系统进行了总体硬件设计，分别介绍了各个模块的功能和工作原理。另外，本文重点研究了FPGA数据处理单元，介绍了如何用FPGA来实现FFT处理器。首先从理论和硬件实现上确定了整个设计方案，通过对FFT算法、定点或浮点运算数据格式、采样点数、硬件实现结构等各方面的讨论，最终决定用按频率抽取的基-2F

3、FT算法，采用顺序处理结构，以Altera公司CYCLONEⅡ系 列中的EP2C7OF672C6FPGA芯片为硬件平台，以QuartusⅡ8.0为软件平台，利 用VHDL语言描述的方式实现128点定点运算，并对FFT处理器中的各个功能模块进行了设计和详细描述，最后将各个模块综合、仿真，得到计算结果。仿真结果表明其计算结果达到了一定的精度，验证了系统的可靠性，并与同类的FFT处理器相比，已经达到了高速运算的目的。关键词：谐波检测，FFT，FPGA，VHDL论文类型：应用研究I摘要Subject:ResearchofFPGA-Bas

4、edHarmonicDetectinginPowerSystemSpecialty:DetectionTechnologyandAutomaticEquipmentName:ChenQinghuaSupervisor:LinQingsongAssociateProfessorABSTRACTThispaperstudiestheelectricpowersystemharmonicdetectionproblem. Harmonicdetectionisanimportantaspectoftheproblemsinpowers

5、ystemharmonic, andisabasetosolveotherproblemsrelatedtoharmonic.Thepaperdescribesindetail thedamagewhichthepowerharmonicsbringtothepowersystemandvarious electricalequipments.Thedamageshowsthenecessityandimportanceofthestudyof harmonicdetection.Basedoncomparativestudyo

6、fvariousharmonicdetectionmethods,harmonic detectionmethodbasedonFFTwhichwasusedmostwidelywasselectedinthis paper,andtheFieldProgrammableGateArray(FPGA)wasusedtoimplementtheFFT processors.Harmonicdetectionfortheinevitablephenomenonofspectralleakage,the articlebycompar

7、ingavarietyofcommonlyusedwindowfunction,decidedtouse Hanningwindowtoreducespectralleakage,andexperimentsshowthattheuseof Hanningwindowhasplayedaverygoodeffect.Inthispaper,wecarriedoutanoverall hardwaredesigntoharmonicdetectionsystem,andintroducedthefunctionofeach mod

8、uleandworkingprinciple.Inaddition,thispaperfocusesontheFPGAdata processingunit,describeshowtouseFPGAtoimplementFFTprocessor.First,f