电子式电流互感器数据采集系统研究

鉴于传统的电磁式互感器暴露出越来越多的缺点,难以满足电网向自动化、数字化方向发展的需求。提出了一种使用激光供能、数据采集调理电路采用ADE7763电能量计量芯片、主芯片采用LPC2138 ARM微处理器的电子式电流互感器数据采集系统的设计方案。利用ADE7763电流通道内置的数字积分器和模数转换器,可直接与采样线圈的输出和ARM微处理器的串口相连。通过主芯片强大的处理和控制功能,完成对电子式互感器的数据采集。经过实际测试,采用本方案设计的数据采集系统功耗低,能够实时采集数据,工作稳定可靠,满足工程应用的需求。     

就地化线路保护技术方案研究

针对传统变电站和智能变电站二次系统存在的问题,提出了一种集成站域保护就地数据采集和执行单元功能的就地化线路保护技术方案。该方案中保护功能自由采样,根据AD回路延时和乒乓算法计算出两侧采样延时,基于外部对时信号对两侧保护采样数据进行重采样,生成组网SV报文,通过仿真分析可知,方案具有较高的采样精度。该方案在不改变装置对外接口基础上支撑了站域保护系统,易于实现,保护功能不依赖于外部对时信号,确保了保护功能的独立性,通过线路对侧数据的采集可扩展站域保护的保护功能和范围,装置对外接口采用标准通信规约,保证了工程的通用性和可扩展性,有着广泛推广的现实意义。     

基于等效时间采样的高速数据采集技术

利用等效时间采样技术用低速的AD转换器可以实现对宽频带模拟信号的高速数据采集，不仅降低了系统实现的难度，还节约了系统成本。本主要着重论述了基于等效时间采样的高速数据采集技术的基本原理以及整体实现方案。整个方案实现的关键在于步进采样脉冲信号的提取，本对此进行了详细论述。     

基于DSP的电机控制与状态监测系统设计

利用DSP TMS320F2812开发了既能满足多台电机控制需求,又能对电机运行状态进行实时监测,且通过CAN总线进行分布式控制和数据共享的系统.系统使用磁场定向控制算法通过DSP的PWM输出对电机进行电流矢量控制,使用过采样算法通过DSP片上集成ADC模块及其前端预处理电路对电机的振动信号进行高精度的数据采集,并利用DSP的高性能CPU对振动数据进行在线数字滤波和时频域简单预处理,通过CAN总线发送上位机控制命令并上传状态数据.系统实现了对多台电机的控制和在线状态监测,并为远程故障诊断打下了坚实的基础.     

数字积分器在电子式电流互感器中的应用

为了克服模拟器件的温漂、时漂等缺陷,文中提出,在电子式电流互感器中采用数字积分器ADE7759代替传统的模拟积分技术,并对ADE7759的应用进行了介绍。实验表明,采用该数字积分器的电流互感器系统,精度可满足IEC60044-8标准0．2级要求。     

基于高精度采集卡的电子式互感器校验系统设计

提出了以高精度PCI-4462数据采集卡实现校验系统标准互感器数据采集及电子式互感器模拟输出信号采集,以PCI数据同步卡发出的同一光电脉冲信号实现校验系统的同步采样, 采用先进的数字滤波器技术和基于汉宁窗插值的FFT改进算法实现被测信号的精确计算比较,基于LabVIEW虚拟仪器技术软件的人机界面和自适应IEC61850 9-1/9-2通信设计,能兼顾对数字输出和模拟输出的电子式电压/电流互感器进行校准。系统试验表明该校验系统可以满足校验0.2级精度等级的电子式互感器校验要求。     

基于高精度采集卡的电子式互感器校验系统设计

提出了以高精度PCI-4462数据采集卡实现校验系统标准互感器数据采集及电子式互感器模拟输出信号采集,以PCI数据同步卡发出的同一光电脉冲信号实现校验系统的同步采样,采用先进的数字滤波器技术和基于汉宁窗插值的FFT改进算法实现被测信号的精确计算比较,基于LabVIEW虚拟仪器技术软件的人机界面和自适应IEC61850 9-1/9-2通信设计,能兼顾对数字输出和模拟输出的电子式电压/电流互感器进行校准.系统试验表明该校验系统可以满足校验0.2级精度等级的电子式互感器校验要求.     

基于FPGA与FLASH的高速数据采集系统设计

本文介绍了一种基于FPGA与FLASH高速数据采集系统的设计,最高采样频率可达到200MHz,并且具有8位分辨率、低成本、体积小和易控制等优点。在介绍数据采集理论的基础上,提出了系统的功能方案和结构设计,包括器件的选择原则和工作原理及仿真时序等。在此基础上利用VB软件对基于信号完整性的采集板进行了详细的设计仿真得出合乎信号完整性的结果。最后对系统进行了功能验证。系统在100MHz的频率下能够正常工作,整体设计及完成功能达到高速数据采集系统初样机的要求。     

发动机电控单元电性能退化数据采集方法

针对发动机电控单元ECU(electronic control unit)可靠性研究中存在数据采集方法效率较低和采样间隔无法自适应调整的问题,本文提出了一种基于CVI平台的发动机ECU电性能退化数据获取方法。该方法采用集成式结构,利用CAN总线和GPIB总线对所有信号切换进行统一控制,并结合退化信号的变化特性和测量阈值的合理选取完成了退化数据采样间隔的动态调整,实现了电性能退化数据的高效和自适应采集。试验结果表明,该方法数据采集和传输准确率高,为ECU的可靠性研究提供了有力支持。     

基于FPGA的实时测距雷达研究

本文分析了脉冲积累对雷达回波信号信噪比的改善能力,并在此基础上研究设计了以FPGA为核心的数据采集和处理系统.FPGA控制ADC对中频回波信号进行高速数字采样,同时使用Altera的IP工具利用FPGA集成的大量高速RAM和逻辑单元设计了读写速度达200 MHz的高速双端口RAM,对采样数据进行多次数字积累,N个脉冲发射完成即可完成N次脉冲积累.该方案提高了回波信号信噪比,改善了雷达的测距性能,实时完成了目标距离的测量.通过仿真验证了方案的可行性.     

基于Rogowski线圈电子式电流互感器的研究

简要介绍电子式电流互感器的类型及发展现状,分析了基于Rogowski线圈电子式电流互感器的工作原理和系统结构,在此基础上给出了具体的设计方案:系统采用激光供电方式,利用Rogowski线圈测量电流信号,经高压侧数据采集系统采样调整后的数据信息以曼彻斯特码格式通过光纤传输到低压侧的合并单元,合并单元在完成数据解码校验之后,将数据信息按以太网格式组帧编码,由以太网口串行发送至二次保护控制设备。同时,对研究过程中存在的问题进行分析,指出下一步研究工作的方向和重点。     

行波故障定位系统中数据采集卡的设计与实现

提出一种用于行波故障定位系统的高速、高精度、多通道同步数据采集卡的设计和实现方法。首先给出了采集卡的总体结构及工作原理,然后详细介绍了采集卡硬件和软件的设计和实现思路。硬件以现场可编程门阵列(field programmable gate array,FPGA)为中央处理器,以高速、高精度、低功耗的模数转换器为信号转换单元,配备先进先出高速缓存,同步动态随机存储器和全球定位系统同步时钟接收模块。软件主要包括FPGA编程和外部设备互连PCI总线驱动程序。该采集卡能实现每路100 MHz的采样速率和16位高精度3路模拟输入的同步采集,并为采集的数据附加时标,可有效解决故障行波的高速、高精度数据采集问题。     

电子式互感器相位补偿方法研究

根据电子式互感器的信号传输原理,提出了一套相位补偿方法。简要分析了电子式互感器产生误差的原因,对Rogowski线圈产生的相位超前和高压侧向合并单元传输信号所产生的延时分别作出定义和分析。针对这2种原因产生的相位误差设计出了一套完整的补偿方法,由于Rogowski线圈产生的相位超前,设计了一种采用ADE 7759芯片的数字积分电路,可基本还原线圈引起的超前相位;由于传输过程中产生的延时,介绍了一种移相用软件算法,可对延时进行有效补偿。该算法在合并单元数字信号处理器(DSP)中执行,经测试后效果良好。最后,对补偿过程中出现的问题进行了分析,并设计了解决方案。     

基于SoPC的高速通信接口设计

基于FPGA的可编程片上系统（SoPC）以其设计灵活、可裁剪、软硬件可在线编程等特点和优势,成为嵌入式系统设计,乃至电子领域发展的一个重要方向。用户IP核的设计是SoPC设计的重要组成部分,介绍了通信系统的SoPC系统架构,提出利用IPIF将用户IP核挂载到PLB总线上的方法,给出了RLC和物理层接口的IP核的设计与实现。设计中首先把IPIF信号转换成用户逻辑的内部信号,同时对不同速率的接口进行数据缓存,实现流水线传输,从而提高传输速率。     

数字滤波器在位标器章动频率测试系统中的运用

通过对位标器章动频率测试的混合信号进行频谱分析,针对频谱渐变的章动信号中的过强干扰信号的问题分别用陷波滤波法和窗函数法设计数字滤波器,比较2种滤波器信号处理后的通带纹波,阻带衰减与过渡频带等滤波器参数。本文首先对章动测试信号滤波器进行仿真,最后在工控机上实现。实验结果表明,FIR滤波器具有参数易于调整,稳定性好等优点,相对于IIR陷波滤波器避免了低频噪声滤除不全,影响最终测量结果精度的缺点,滤波性能更优,很好地实现了信号的实时滤波。     

基于Camera Link接口的高速视频图像采集系统

针对高速工业相机摄像过程中图像数据量大导致数据传输及存储困难的问题,提出了一种基于Camera Link接口的高速视频图像采集方案。Camera Link接口采用高级配置模式,并行传输8路像素数据、时钟信号及控制信号。现场可编程门阵列(FPGA)芯片生成图像采集模块及外围存储模块的时序控制逻辑。图像采集系统首先缓存像素数据于芯片内部FIFO,然后在SDRAM控制器的操作下将像素数据转移至8片同步动态随机存储器(SDRAM)中。实验结果表明,图像采集系统能够完成对分辨率1 280×1 024、帧频500f/s、位宽8bit高速视频图像的采集及存储。     

基于FPGA的飞行校验多模信号采集与处理设计

针对仪表着陆系统(ILS)、甚高频全向信标(VOR)等的飞行校验需求,设计了一种基于FPGA的多模信号采集与处理系统。选用普通导航接收机接收信号,以FPGA作为逻辑和时序控制核心。系统包含了模拟信号调理和A/D转换、无线电系统总线(RSB)接口、ARINC 429总线接口、USB总线接口等的相应软硬件设计,首次在国内提出RSB软硬件实现方案。根据ILS与VOR的信号特点,并且分析了FPGA有限字长的影响,设计了数字滤波器,实现了在FPGA上的校验信号处理。经过验证,设计能够为飞行校验平台提供有效的数据,并且具备较强的可移植性,符合要求。     

基于FPGA的相机图像转接测试系统设计

研究并设计了一种相机图像转接测试系统,将卫星相机视频电子系统输出的串行数传数据进行格式转换并成像,同时能够模拟相机管理控制器功能对相机电子系统中信息处理器进行遥测遥控。相机图像转接系统以 FPGA作为逻辑控制的核心,通过CamLink接口与上位机进行图像数据传输并实时成像,采用 RS232接口接收上位机指令模拟遥测遥控,文中详细介绍了系统组成和 FPGA模块化设计方法,并于硬件电路上进行验证。实测结果表明,以本文方法设计和实现的相机图像转接测试系统成像结果准确无误,能够完整模拟相机管理控制器的遥测遥控功能,实现了多种成像模式的切换,为相机系统研制有很大的促进作用。     

8通道数字信号时序分析实验装置设计

为了丰富数字逻辑设计实验教学内容,拓展数字电路实验测试设备功能,基于FPGA设计8通道数字信号时序分析装置。该装置自带8路标准测试信号,通过2个按键实现8位触发字的设置,当8路输入信号符合触发条件时,使能片上RAM存储模块实现对8路数字信号的存储。存储器满时使能DA转换,通过生成两路模拟信号送入数字示波器X、Y通道,利用示波器的X-Y显示模式实现8路数字逻辑信号的显示;具备手动光标测试功能,能够通过LED显示光标所对应的8路逻辑信号。该装置解决了数字电路实验过程中依靠示波器无法同时观测多路逻辑信号的问题,同时能够作为一个工程实践案例引导学生基于FPGA进行数字系统设计。     

Rogowski线圈电流互感器的相差分析与校正

对基于Rogowski线圈的电子式电流互感器（ECT）相位误差的产生机理和校正方法进行研究。介绍了全数字化设计的Rogowski线圈ECT的工作原理,分析ECT产生相差的原因,针对Rogowski线圈产生的相位超前,设计了一种采用ADE7759芯片的数字积分器,可基本还原线圈引起的超前相位;对数据处理、传输系统所产生的相位差,介绍了一种移相用软件算法,该算法在合并单元数字信号处理器(DSP)中执行,可对延时进行有效补偿。测试结果表明,上述相差校正方法效果良好。