ARM+FPGA架构的电能质量分析仪研究与设计

"基于ARM和FPGA的新型电能质量分析仪研究设计" 本文主要探讨了一种基于ARM处理器和FPGA（Field-Programmable Gate Array）的新型电能质量分析仪的设计与实现。电能质量分析仪在电力系统中起着至关重要的作用，它能够监测和分析电网中的电能质量，从而确保供电的稳定性和可靠性。 在该研究设计中，ARM处理器作为主处理器，负责处理复杂的控制任务和数据处理，而FPGA则作为协处理器，用于执行高速并行的硬件计算。通过硬件锁相环（Hardware Phase-Locked Loop, PLL）技术，系统可以实现对电网频率的精确同步跟踪，确保采样过程与电网信号同步，这是进行准确电能质量分析的基础。 同步采样后，系统利用傅立叶变换（Fast Fourier Transform, FFT）来分析电网信号的频谱特性，进行谐波分析。此外，还采用了基于FIR（Finite Impulse Response）滤波器的希尔伯特变换（Hilbert Transform），这有助于获取信号的瞬时幅度和相位信息，进一步提供基波和谐波的详细测量。这些功能使得分析仪能够全面评估电网的电压和电流质量，包括基本的电力参数（如电压、电流、功率因数等）以及谐波含量。 为了实现友好的用户交互和实时测量显示，设计团队开发了基于ARM处理器和Windows CE 6.0操作系统的软件界面。用户界面能够实时显示测量结果，提供方便的数据记录和分析功能，增强了分析仪的实用性和易用性。 实验结果显示，所研制的电能质量分析仪具有全面的功能、可靠的性能和高精度的测量能力。这表明该分析仪对于电能质量的监测和改善具有重要的实际应用价值，特别是在提升电网供电质量方面。 关键词：电能质量；ARM处理器；FPGA；FFT变换；Windows CE 6.0 参考文献： [中图分类号]TM933[文献标志码]A[文章编号]1000—3886(2016)02—0111一04 ResearchDesignofaNewPowerQualityAnalyzerBasedonARMandFPGA ZHOU Ping, SHU Guo-hua, CHEN Min-jie, DING Jun-wu (Shanghai Jiao Tong University, School of Electronic Information and Electrical Engineering, Shanghai 200240, China) DOI:10.3969/j.is.1000-3886.2016.02.034