基于ARM和FPGA的新型電能質量分析儀研究設計

周平， 殳國華， 陳敏捷， 丁君武

(上海交通大學 電子信息與電氣工程學院，上海　200240)

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基于ARM和FPGA的新型電能質量分析儀研究設計

周平， 殳國華， 陳敏捷， 丁君武

(上海交通大學 電子信息與電氣工程學院，上海200240)

電能質量分析儀是應用于電網電能質量監測和分析的重要工具，對提升電網供電質量有著重要意義。采用ARM/FPGA作為 主協處理器，通過硬件鎖相環對頻率進行同步跟蹤，并且對電網信號同步采樣，結合FFT變換以及基于FIR濾波器的Hilbert變換等，實現基本電力參數測量、諧波分析等功能。同時開發了基于ARM和WINCE6.0操作系統的人機界面軟件，試驗系統具備友好的人機交互、實時測量和顯示功能。實驗表明研制的分析儀功能全面、性能可靠、測量精準。

電能質量；ARM；FPGA；FFT變換；WINCE6.0

0　引　言

隨著電力電子技術的快速發展，大量非線性、沖擊性負載的投入使用，諧波干擾、電壓波動和閃變等電能質量問題明顯加劇，電能質量問題也不可避免進入人們的視線，研究和開發一種能實時精確計算和顯示電能質量參數的儀器顯得尤為必要。

傳統的電能質量分析儀大多采用定點DSP來實現，DSP具有強大的數據處理能力，但DSP程序串行運行，當涉及到大批量數據計算任務時，DSP的劣勢就顯現出來了，在實時計算方面略顯不足[1]。本文運用ARM和FPGA作為主協處理器來實現電能質量分析，更快速精準地實現對電能質量監測分析。

1　系統整體設計

本文的系統總體結構如圖1所示，主要包括前端的信號調理部分、AD信號同步采樣部分(包括PLL)、FPGA邏輯計算部分以及ARM主處理器人機界面顯示部分?！?br>