应用FPGA和单片机实现交流电量参数的测量

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* }# L' u& E% N- I) Y8 ]3 ?! a8 Z摘要:系统采用FPGA控制模数转换器,将模拟量转化为数字量，由单片机完成数据处
6 E/ b; @- `# V9 r理、实现电力参数的交流采样,通过液晶显示器显示频率、相位差、电压和电流的实时
5 N# S9 g1 h% w  J& s) a值,在过压20%、欠压20%时进行报警,并能定时打印电压,电流频率及相位差值。实践
3 _4 L. ~( D5 ]6 Z0 K证明,采用该交流采样方法进行数据采集,通过运算获得的电压、电流有功功率,功率因
& {2 J' d2 n' r+ B, C数等电力参数有很好的精确度和稳定性。
关键词:FPGA;单片机;交流采样;频率跟踪;电力监测
0引言
- L5 b" h: ~' F7 `随着电力系统的快速发展，电网容量的扩大,使
其结构更加复杂，实时监控、调试的自动化显得尤为
重要;而电力调度自动化系统中,电力参数的测量是
# ^5 @* I0 @, u0 o/ w7 r0 r8 a最基本的内容。如何快速,准确地采集各种电力参数
, l2 U6 p6 s: j( e显得十分重要。
在实现自动化的过程中，关键的环节是数据采
3 A7 ]2 M" R, v( Q; s集。根据采集信号的不同,分成直流采样和交流采样
两种。通常是把交流电压、电流信号经过变送器转化
% ~8 r. f( n7 ^9 F为0~5V的直流电压,由仪表采集,此方法软件设计简
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# C% ^( q! o3 g' {: a8 T9 T单,对采样值只需做一次比例变换即可得到被测量的
数值。但直流采样仍有局限性,无法实现实时信号的
- f7 z9 D8 m* u0 @  x! o( z采集,变送器的准确度和稳定性对测量准确度有很大
影响,设计复杂等。交流采样是通过二次测得的电压、
电流经CT、PT变成计算机可测量的交流小信号,然后
" O: f0 j- h! [0 @3 T( q. T再送人计算机进行处理。由于这种方法能够对被测量
: A' V+ p+ L1 N的瞬时值进行采样,因而实时性好,相位失真小,并且
采用软件编程方法来实现硬件的功能,使硬件的投资
大大减小。随着微型机算机在电力系统中的深人应
1 u" Z, M& w, R# L2 o9 s! O* V( b用,交流采样必将以优异的性能价格比,逐步取代传
统的直流采样方法。

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直流采样仍有局限性,无法实现实时信号的采集