基于FPGA的电力系统谐波分析ADC设计与VGA显示实现

在电力系统谐波分析中，数据采集与显示是一个关键环节，特别是在采用模数转换（ADC）电路时。基于NiosII的系统以其出色的逻辑控制能力、高度的信号处理实时性和强大的抗干扰性能，成为理想的解决方案。本文主要研究的是如何利用FPGA（Field-Programmable Gate Array，现场可编程门阵列）技术，结合Altera公司的DE2开发板，来实现高效的数据采集和显示。 在硬件设计方面，首先，通过AD73360模数转换器对高压、大电流信号进行线性转换，将其转化为适配的微弱电压信号。接着，信号调理电路对这个电压信号进行放大，进一步通过低通滤波器去除高频噪声，确保信号质量。然后，这些模拟信号被送入FPGA进行A/D转换，将模拟信号转化为数字信号，存储于内部RAM中。 FPGA的使用至关重要，它内含多种可配置模块，如高速RAM、PLL（锁相环）、LVDS（低压差分信号）、LVTTL（低电压差分信号）以及硬件乘法器等，提供了强大的信号处理能力和并行计算能力。Verilog HDL（Hardware Description Language，硬件描述语言）在Quartus II开发环境中被用来设计FPGA的接口，这种设计方法能有效降低软件运行时间并简化设计过程，使系统更易于调试和升级。 设计的核心部分包括与AD73360的接口，以及与VGA（Video Graphics Array，视频图形阵列）的连接，VGA用于将处理后的数字信号转换为可视化的图像，直观展示谐波分析结果。整个设计过程通过实验验证了其正确性和有效性。 本研究旨在利用FPGA的强大功能和灵活性，构建一个实时、高效并且易于维护的电力系统谐波分析系统，以提高测量精度，有效控制谐波污染，从而达到电力系统的稳定运行和环保目标。