基于FPGA的無功功率測量儀的設(shè)計.pdf

1、近些年來，國民經(jīng)濟發(fā)展迅速，工業(yè)用電大大提升。大量的使用感性負荷，電網(wǎng)中出現(xiàn)了電壓偏差和電壓波動等電能質(zhì)量問題。無功功率是影響電網(wǎng)安全運行的一個關(guān)鍵，無功功率補償是保證電網(wǎng)安全運行的關(guān)鍵性技術(shù)手段,而無功補償?shù)年P(guān)鍵性技術(shù)又在于無功功率的測量，所以無功功率測量技術(shù)必然是今后的研究熱點。
　　目前無功功率的求解方式較多，利用Hilbert變換的方法求解是較為有效的方法，被廣泛應(yīng)用。利用Hilbert變換的方法，在頻域?qū)⒏鞔沃C波電壓分別

2、平移90°，而與后在時間域采樣電流相乘，求出各頻段的無功功率。本設(shè)計在傳統(tǒng) Hilbert變換的基礎(chǔ)上，針對電網(wǎng)中無法實現(xiàn)同步采樣這一特點，進行加窗函數(shù)的預(yù)處理工作，有效的提高了計量精度。
　　傳統(tǒng)無功功率測量儀是以單片機或者DSP+ARM架構(gòu)為控制核心。單片機因為本身功能的限制，無法實現(xiàn)高精度無功功率的測量?；?DSP+ARM的測量儀器雖然可以滿足精度要求，但有實時性上以及成本上的欠缺。隨著EDA技術(shù)的發(fā)展，新一代FPAG的性

3、能有了有了不斷的提升，同時成本上也比過去了降低了很多。從實時性考慮，F(xiàn)PGA內(nèi)部集成大量的邏輯單元模塊，可以自行搭建硬件電路，并行處理的硬件電路處理數(shù)據(jù)速度也要遠遠優(yōu)越于DSP器件。在成本上，由單處理取代雙處理器，價格上大大降低。在可靠性方面，F(xiàn)PGA采用內(nèi)部連線，減小了PCB板面積，可靠性更高。
　　本文采用SOPC技術(shù)，在FPGA上搭建Nios軟核，以及數(shù)據(jù)運算模塊，在Nios核上進行控制部分設(shè)計，并對Hilbert變換進行全