基于FPGA的電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)儀硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)的開(kāi)題報(bào)告

基于FPGA的電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)儀硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)的開(kāi)題報(bào)告一、選題背景隨著電力系統(tǒng)的發(fā)展，電能質(zhì)量問(wèn)題越來(lái)越突出，電壓波動(dòng)、頻率偏差、諧波等問(wèn)題會(huì)對(duì)電氣設(shè)備的正常運(yùn)行造成不良影響，甚至破壞電氣設(shè)備，損失嚴(yán)重。因此，電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)儀是保障電氣設(shè)備安全運(yùn)行和確保用電質(zhì)量的重要設(shè)備。二、選題意義基于FPGA技術(shù)來(lái)設(shè)計(jì)電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)儀，能夠?qū)崟r(shí)高效地對(duì)電參數(shù)進(jìn)行采集和分析。為了提高電能質(zhì)量檢測(cè)的精度和實(shí)時(shí)性，本課題擬采用FPGA來(lái)設(shè)計(jì)電能參數(shù)的采集、處理以及數(shù)據(jù)顯示等硬件模塊，實(shí)現(xiàn)小型化、高效率、低成本、準(zhǔn)確度高的電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)儀器。同時(shí)，該設(shè)備還可以滿足不同模擬電信號(hào)的電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)需求。三、研究?jī)?nèi)容本課題首先研究電能質(zhì)量的相關(guān)知識(shí)和理論，在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)儀的硬件系統(tǒng)。硬件系統(tǒng)主要包含以下模塊：1.電能參數(shù)采集模塊：實(shí)現(xiàn)電壓和電流等參數(shù)的高精度采集；2.數(shù)據(jù)處理模塊：對(duì)采集到的電能參數(shù)進(jìn)行數(shù)學(xué)處理，包括濾波、FFT變換、有功功率、無(wú)功功率和視在功率等計(jì)算；3.數(shù)據(jù)通訊模塊：將數(shù)據(jù)以串口或以太網(wǎng)的形式傳輸給上位機(jī)；4.顯示模塊：通過(guò)液晶顯示器或其他顯示器件展示電能質(zhì)量參數(shù)。四、研究方法本課題主要采用以下方法進(jìn)行研究：1.硬件設(shè)計(jì)：采用FPGA技術(shù)，將各個(gè)功能模塊進(jìn)行分析、設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的電路和信號(hào)處理模塊，達(dá)到高效率低成本的目的；2.軟件開(kāi)發(fā)：使用VHDL語(yǔ)言對(duì)FPGA進(jìn)行硬件描述，使用QuartusII進(jìn)行仿真及FPGA下載；3.系統(tǒng)測(cè)試：利用模擬電氣設(shè)備環(huán)境及電路仿真軟件，對(duì)電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)儀進(jìn)行驗(yàn)證和實(shí)驗(yàn)，調(diào)試并校準(zhǔn)硬件參數(shù)，最終得出相應(yīng)的檢測(cè)結(jié)果。五、預(yù)期成果本課題旨在設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)一種基于FPGA的電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)儀硬件系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)高精度、快速的數(shù)據(jù)采集和處理，能夠?qū)﹄姎庀到y(tǒng)的電能質(zhì)量進(jìn)行檢測(cè)。預(yù)期實(shí)現(xiàn)以下成果：1.設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)基于FPGA的電能參數(shù)采集、處理和通訊系統(tǒng)；2.計(jì)算核心處理器實(shí)現(xiàn)功率參數(shù)的計(jì)算和顯示；3.實(shí)現(xiàn)電氣設(shè)備電能質(zhì)量參數(shù)的實(shí)時(shí)監(jiān)視和保存記錄功能；4.對(duì)設(shè)計(jì)的系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)試和校準(zhǔn)，達(dá)到高效、準(zhǔn)確、低成本且小型化的目的。六、進(jìn)度計(jì)劃時(shí)間安排：1.10月30日-11月10日：完成選題和課題研究的立項(xiàng)；2.11月11日-11月25日：完成電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)儀硬件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和仿真；3.11月26日-12月10日：完成電路板的設(shè)計(jì)和制作，并進(jìn)行基本的性能測(cè)試；4.12月11日-12月25日：對(duì)電路板進(jìn)行性能測(cè)試，并對(duì)電路板進(jìn)行調(diào)試，達(dá)到預(yù)期的結(jié)果；5.12月26日-1月10日：完成系統(tǒng)的整體測(cè)試和功能完善；6.1月11日-1月20日：完成系統(tǒng)的優(yōu)化和各模塊參數(shù)校準(zhǔn)；7.1月21日-2月1日：進(jìn)行系統(tǒng)的總結(jié)和報(bào)告撰寫(xiě)；六、參考文獻(xiàn)1.金光華,顧島陽(yáng),袁偉.電力電子技術(shù)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社,2018.2.劉寶紅,李大中.電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)技術(shù)[M].北京:電子工業(yè)出版社,2017.