📦 基于FPGA硬件实现的谐波检测方法 - 免费下载

本文依据谐波检测理论，在对谐波检测实现技术进行综合分析的基础上，以高精度和高速度为目标，设计了一个高性能的谐波检测系统。文中阐述了电力系统谐波的来源、特点、分类和危害，并对当前国内外谐波检测方法及其实现技术的发展现状、存在问题和技术难点进行综述。本设计的重点是采用FPGA硬件实现傅立叶谐波检测算法。在技术上采用低通滤波器来消除频谱混叠；采用以FPGA硬件实现的数字锁相环来实现对电力系统工频信号的跟踪，以消除由于非同步采样所产生的频谱泄漏，并以尽量提高采样速率来减小“栅栏效应”对谐波测量精度的影响。另外为了进一步提高测量精度和测量速度，本设计采用6路并行16位高速A/D转换器同时对多路谐波信号进行高速高精度采样，并采用具有高并行性的256点基-4 FFT算法实现对谐波信号的分析。为了最大限度地提高谐波检测的速度，算法的实现采用并行的乘法运算单元结构和并行的存储分配方法；A/D采样控制电路、数字锁相环和基-4 FFT处理器等均用VHDL语言实现。本系统全部用MAx+plus Ⅱ软件进行仿真，仿真结果表明，所设计的数字锁相环可以很好地跟踪被测信号，在模值K设为1时，对被测信号跟踪至180ms时，误差达到0.01Hz；为了方便仿真，采用16点的基-4 FFT 对给定谐波数据进行运算，得到的谐波幅值和相位误差小于0.05％，运算时间仅为2.4us。

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