基于FPGA的谐波检测

本文首先介绍了电力系统谐波产生的原因、特点和危害，以及谐波检测的国内外研究概况及发展趋势，并对快速傅立叶变换算法（FFT）及谐波检测的误差进行了研究，重点探讨了频谱泄漏产生的原因和几种误差消除方法。 针对FFT算法存在工频延迟、计算量大，非同步采样造成频谱泄漏的问题，本文提出了一种基于递推离散傅立叶变换（DFT）和软件同步采样的谐波电流实时检测算法。该方法采用递推方式动态更新频谱，并根据相位计算结果动态调整采样频率，实现同步采样，有效抑制了电网频率波动对检测精度的影响。 在仿真实验验证了该检测算法有效性的基础上，进行了谐波检测系统的整体分析与设计。该设计以FPGA（Field Programmable Gate Array）为运算核心，并协调各个功能模块的工作，完成电流的采集，滤波处理，A/D转换，并将谐波分析结果输出显示。在对硬件描述语言以及FPGA设计流程深入理解的基础上，设计采用Verilog语言实现谐波检测算法，详细讨论了数的定标、存取以及复数运算的数字实现等关键问题并分析了最终实验结果。 论文最后对设计进行了总结，并阐述了尚需进一步解决的问题以及下一步的工作内容。

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