FPGA基电力系统GPS授时与守时方案设计：高精度与失锁应对

本文主要探讨了基于现场可编程门阵列(FPGA)的GPS同步授时与守时方案的设计与实现。随着电力系统对实时、高精度时间同步需求的增长，特别是在异地测量等应用场景中，传统的GPS授时技术面临着挑战。本文作者翟学明、杨磊和杨亮来自华北电力大学控制与计算机工程学院，他们针对这一问题提出了创新的解决方案。 该方案的核心思想是利用FPGA的灵活性和并行处理能力，通过集成初值计算模块、平均值计算模块、平均值记录模块和PPS（秒脉冲）生成模块来降低授时误差并确保在GPS信号丢失时也能维持长时间的高精度授时。平均值减小误差的方法有助于减小噪声影响，提高授时的稳定性。 在硬件设计方面，作者详细阐述了FPGA内部各模块的功能和工作原理，包括如何捕捉GPS信号，处理信号，计算时间差，并通过VHDL语言进行软件设计，为读者展示了实际的设计流程和策略。VHDL是一种硬件描述语言，其在FPGA设计中的应用确保了系统的可靠性和效率。 此外，文中还讨论了选择合适的芯片对于整个系统性能的重要性，这意味着在设计过程中不仅要考虑FPGA的处理能力，还要考虑其功耗、成本和与GPS接收器的兼容性等因素。最后，文章指出，本方案的成功之处在于能够在电力系统异地实时测量中提供稳定的GPS同步，这对于电网调度、电力设备监控等关键应用具有显著的价值。 这篇论文深入探讨了基于FPGA的GPS同步授时与守时方案，从理论到实践，为电力系统的时间同步问题提供了一种有效的解决方案，对于FPGA在嵌入式系统和实时控制中的应用具有指导意义。关键词包括电力系统、GPS、FPGA、时间同步、授时和守时，显示出研究的专业性和实用性。