基于FPGA和QuartusⅡ的音频信号分析仪设计

本系统基于采样原理及数字信号处理理论,以Altera公司的FPGA和Quartus Ⅱ为核心,实现峰峰值为0.1 mV～10 V且频率范围为100 Hz～10 kHz的音频信号的总功率、各频率分量功率及失真度等的测量.将输入信号用正负电压A/D进行采样,根据数字量的最大值判断信号的放大倍数,进而控制继电器调节放大器增益.采样得到的合适数字量经快速傅里叶变换（FFT）后转化为频域值,然后根据数字信号处理理论分析各测量参数的值.用单频和双频正弦信号测试,本设计能够达对各个参数进行测量,并达到了较高的性能指标.     

基于避雷器尾端电流监测的电力系统过电压反演

避雷器是电力系统进行过电压防治的主要设备,现有避雷器监测装置可以实现电流电压的实时监测,但缺少进一步的数据分析功能,且大多数在线监测设备使用电压互感器在线监测过电压,对一次设备性能存在一定影响。文中设计了一种基于避雷器尾端电流监测来进行过电压分析的装置,该装置利用电流互感器进行宽频尾端电流采集,并利用所设计的内置高频采样芯片及智能程序的现地边缘计算单元对采集结果进行首端电压的智能反演,实现对过电压过程的数据分析,为过电压防治提供依据。     

基于滑动傅里叶变换的实时频谱分析设计

简述了运用快速傅里叶变换(FFT)方法进行实时频谱分析的缺陷以及滑动傅里叶变换(SDFT)方法的优点;设计了FPGA程序并进行仿真,验证了滑动傅里叶变换优越性。     

GIS中典型缺陷信号的时频分析

由于GIS在工艺、安装及运输等过程中会出现不同程度的损伤缺陷,因此需通过局部放电监测对GIS内部缺陷进行缺陷类型的判断。首先通过快速傅里叶变换(FFT)对其产生的信号进行频域分析,发现缺陷主要分布在300～500MHz、0.7～1.2GHz和1.6～2.2GHz的3个频段内,但无法直观判断缺陷类型;然后通过短时傅里叶变换(STFT)进行时域和频域上的分析,根据不同频段内缺陷产生局放时的能量分布比例不同,从而判断出缺陷的类型。     

基于FPGA的双路低频信号发生及分析仪

设计了一种基于FPGA的双路低频信号发生及分析系统,实现对低频信号的发生和频域分析.系统采用FPGA为低频信号发生模块和分析模块控制芯片,按键输入信号的参数给FPGA,FPGA通过数字频率合成技术产生频率幅度步进可调的双路低频信号,信号经加法器叠加后,再由信号分析模块FPGA通过快速傅里叶变换对信号进行频域提取,并将频率幅度信息直接用LCD显示,实现了低频信号发生和频谱分析的功能.该系统密闭封装,人机界面友好,非常便于操作演示.     

基于避雷器尾端电流监测的过电压反演可行性研究

目前已有许多在线监测装置能够成功获取到避雷器过电压的电流、电压信号,也可对过电压作用时刻进行记录,但尚未开展对避雷器冲击电流幅值及波形的记录研究,错过了通过避雷器冲击电流这一信息量丰富的状态量开展数据挖掘的尝试。采用现场试验的方式,对雷电过电压作用下避雷器尾端电流进行了实测,通过建立避雷器有限元场分析模型提取分布参数,使用电磁暂态仿真软件ATP-EMTP建立过电压分析模型,仿真得到避雷器尾端冲击电流结果,将实测数据和仿真数据进行对比,验证了基于避雷器尾端电流监测反演避雷器首端过电压幅值和波形的可行性,并提出利用快速傅里叶变换方法,通过尾端电流反演出首端电压,为开展过电压幅值及类别的智能识别提供了技术支撑。     

基于FFT的电力系统谐波分析

非线性元件的大量使用使得电力系统谐波日益增多,造成过电压、过负荷等问题,而谐波的监测和分析是治理谐波的前提条件,对此利用快速傅里叶变换 FFT 对构造的四种电力系统信号模型进行频谱分析.结果表明,FFT可很好地识别幅值固定不变的谐波分量,并可抑制系统中高斯白噪声的干扰,但在谐波幅值发生变化或信号频率不固定时,并不能准确获取信号频谱,需对其进行改进研究。     

电力系统谐波和无功电流检测综述

分析目前常用的电力系统谐波和无功电流的检测方法,指出了基于瞬时无功功率理论的谐波检测法延时小,实时性好;基于傅里叶快速变换的检测法既可检测谐波又可用于频谱分析。     

基于加窗插值FFT算法的间谐波检测方法研究

电网中间谐波的存在,会对电能质量以及供电可靠性带来不利影响,故准确检测间谐波对电力系统稳定运行意义重大。根据间谐波特性,在一般FFT算法基础上,提出了基于加窗插值FFT算法的间谐波检测方法。通过分析对比不同窗函数的特点,选取检测精度较高的Hanning窗作为所加分析窗,同时确定所加窗函数的宽度及采样周期,可准确检测出系统中的谐波及间谐波。在MATLAB环境下仿真得到一般FFT算法及加窗插值FFT算法对谐波和间谐波的检测结果,通过对所得频率和幅值估计结果的对比分析可知,加窗插值FFT算法检测精度更高、实用性更强。     

电力设备中类正弦波信号测量方法研究

针对电力网络存在的问题，对类正弦信号频率偏移以及高次谐波干扰的情况下实现精确测量，提出选择采样角度进行快速傅里叶变换，以达到精度最大化的方法。通过Matlab实现仿真实验，少量采样点的数学证明以及实际利用MAX197为模拟数字转换器的数据采集系统的检验．证明该方法可以在不提高采样速率的情况下，大幅度提高测量的精度。     

基于数字信号处理器的自适应励磁控制器

提出一种以数字信号处理器(DSP)为工作平台的自适应最优励磁控制器(AOEC)。AOEC充分利用了DSP强大的计算处理能力,可以对发电机控制过程进行实时辨识,并将辨识参数代入离散的Riccati方程实时求解最优反馈增益,以得到最优控制输出。理论上,该控制器能够保证被控对象始终保持最优性能。单机无穷大系统的动模实验表明,AOEC具有良好的控制性能,在暂态过程中能够为系统提供足够的阻尼。同时讨论了自适应算法实用化过程中对辨识算法的一些改进措施。     

基于数字信号处理的谐波和无功电流的检测

针对谐波和无功电流检测中存在的问题,提出了一种离散检测方法。通过构造同步基准正余弦信号,获得了电压、电流的基波正序分量,消除了三相电压不对称与同步信号发生电路对检测结果的影响。并在此基础上扩展研究了检测任意次谐波正序、负序和零序分量的情况。仿真测试结果证明了该方法的有效性。     

基于隧道磁电阻的直流传感器设计

为解决直流大电流计量需求,设立了一种基于隧道磁电阻(tunnel magnetoresistance,TMR)直流传感器的大电流测量和干扰误差消除方法.首先推导了TMR传感器电流测量的开环传递函数,分析了其开环增益相关的参数变量特性;提出采用最小均方根(least mean squares,LMS)的数据处理方法,检测磁感应强度,以三台磁传感器为例,计算得出该工况下的磁场估算值;最后,通过算例仿真,验证了本文所提出方法的有效性.     

基于DSP的数字励磁调节器

目前广泛使用的同步发电机数字励磁调节器使用简单的单片机控制,采用PID+PSS控制策略,励磁调节器体积大,模块间干扰大,速度低,可靠性差。针对此问题,设计开发了基于DSP(TMS320F2812)的数字励磁调节器,采用PID+PSS+NOEC综合控制策略,实现了大部分调节功能与控制功能的软件化。实验证明,把DSP用于同步发电机数字励磁调节器中,简化了硬件结构,降低了成本,提高了系统可靠性,同时可以实现优良的控制效果。     

基于DDS的PCM数字信号源设计与实现*

针对传统的数字信号源存在码速率单一不灵活可调的缺点,设计了基于FPGA的码速率连续可调PCM数字信号源。该设计采用数字频率合成技术DDS,提供频率连续可调的时钟信号,使输出数字信号码速率在1bps~10Mbps连续可调,可实现速度快,步进小,频率分辨率高的调控。实验表明,该信号源可实现输出PCM数字信号,输出信号的码速率可以由用户根据实际需求利用上位机软件设定。     

复合控制数字励磁电压调节器设计

按照复合控制方式设计的励磁电压调节装置适合于中小型同步发电机,具有结构简单可靠、功能齐全,特别是检测电路具有一定的创新性和实用性。实际运行情况表明该励磁调节器调节性能良好,具有一定的实用价值。     

基于HCPL-7840的电流传感器设计

设计并实现了一种基于光电隔离器HCPL-7840的电流传感器,该传感器采用一片高精度,低阻值的采样电阻采集大电流信号,然后通过HCPL-7840及一系列运放,将之转为电压信号,该电压信号正比于采集的电流信号.实验表明该传感器具有较高的精度,适用于一些需要采集大电流信号的场合.     

利用温度传感器的分布式系统

利用数字传感器DS18B20设计的分布式多点温度检测系统,由于DS18B20传感器直接输出数字信号,并具有单总线特点,因此系统硬件设计十分简单,经济实用,可靠性高。这种检测系统对于恶劣环境,现场与控制室距离远,布线分散,干扰源多等情况的现场温度检测具有特长。     

基于微电子机械系统的光学电流传感器原理与设计

光学电流传感器解决了传统电流互感器的缺点，但仍然存在生产困难、性能易受环境温度影响等不足，MEMS作为一种新兴技术，可批量生产各种性能良好的微电子器件，该文提出了将MEMS技术用于检测高压交流电的光学电流传感器。高压侧的传感装置由Rogowski线圈、MEMS扭转微镜和双光纤准直器组成。文中介绍了器件的高压侧敏感原理和光学检出原理，给出了器件的结构参数条件、模态分析和温度补偿结果，并利用ANSYS与Matlab软件对器件的性能进行了仿真模拟和分析。理论结果表明：温度补偿后，温度变化±50K时测试误差为0.2%，400A、2000A电流下的灵敏度分别为0.001dB/A 与0.09dB/A, 说明了基于MEMS技术的光学电流传感器具有一定的研究价值。     

基于DSP的全数字化预测电流控制系统

提出了一种永磁同步电机的全数字化预测电流控制方案 .为了选择合适的电压空间矢量 ,实现电流跟踪控制 ,以固定频率采样定子电流 ,按电机模型计算出下一采样时刻逆变器的最优控制电压矢量 ,从而控制下一时刻实际定子电流去追踪下一时刻参考电流 .作者对电流跟踪性能作了深入地分析和仿真研究 ,并进行了初步实验 .研究结果表明 ,该系统具有良好的静态、动态性能 ,非常适用于全数字化高精度交流伺服系统 .