基于FPGA的回波模拟器设计与实现

回波模拟器主要完成对雷达引信机射频信号的延迟和衰减,并传输至接收端.传统的模拟延时和模拟衰减通常采用多路开关控制延迟线的方法实现,由于模拟电路存在温度漂移、器件老化影响、抗干扰性能差等缺点,从而使得输入信号质量下降,线路越长,噪声的积累也就越多.以现场可编程门阵列Vertex-5系列的FPGA为核心,研究了数字化回波模拟器总体设计方案,综合利用了模数转换、数字下变频DDC、数字延迟衰减等技术,实现了雷达引信机射频信号的延迟衰减精确可调,完成了频率、功率信号的实时测量,简化了回波模拟器硬件结构,提高了系统集成度和可靠性.     

基于FPGA的智能建筑控制系统研制

火灾自动报警系统是智能建筑中必不可少的重要组成部分.以EP1C6T144C8型的FPGA为主控制芯片,运用VHDL语言设计的火灾自动报警系统,在实验中获得了初步的成功,并验证了在智能建筑控制系统中采用FPGA实现的控制器具有集成度高、体积小、可靠性高、功耗低等优点.     

含超导元件的配电网继电保护方案研究

随着分布式电源（DG）在电力系统中的大量应用,电力系统继电保护的拒动、误动及保护配合失败问题成为影响电网稳定运行的重要问题。首先分析了DG对传统保护的影响机理,提出一种基于微处理器的新型电流-电压-时间继电保护特性的方向过流继电器,可用于减少继电保护动作时间,恢复被DG破坏的保护之间的配合。利用超导器件遏制短路电流的特性解决误动问题,提出以超导器件与所提新型继电器相配合的含DG的配电网继电保护方案,并以IEEE-14节点系统为例,验证了所提方案的有效性。     

基于NIOS软核处理器的直流无刷电机控制系统设计

介绍了一种新型的基于NIOS软核处理器的直流无刷电机控制系统及设计方法.该系统采用FPGA作为核心器件,极大减少了分离元件的使用,充分利用NIOS处理器集成度高、灵活性强、实时控制的特点在片内实现电机控制逻辑,因此系统具有极大的灵活性、扩展性和通用性,抗干扰能力强、且系统本身结构紧凑,已成功应用于机器人仿人灵巧手手指中.     

基于FPGA的智能脱扣器设计

介绍了一种基于现场可编程门阵列的智能脱扣器,阐述了其硬件系统的原理和具体设计电路,并对软件设计要点进行了介绍.该脱扣器通过采集电流信号,完成断路器基本三段电流保护功能和可选的接地保护功能,同时,还具有包括测量、显示、记忆、预报警、自检、通信、ZSI和状态在线监测等附加功能.     

新一代微机继电保护测试仪及其基本性能

为微机型继电保护装置和安全自动装置测试的需要，以M2000为例，详细介绍了基于DSP、大功率开关放大器和PC机研制而成的新一代微机型继电保护测试仪，介绍了它的基本性能，描述了该仿真器软、硬件的实现，以及仿真器的功能，如电力系统实时仿真、谐波发生器、故障波形成回放、系统振荡模拟、各种类型的继电器测试。该测试仪体积小、重量轻、操作方便，可广泛适用于继电保护生产厂家、实验室、电厂、变电站等场所测试各类继电保护装置。     

基于FPGA的调制信号发生器设计

本文重点论述了一种应用DDS技术来实现调制信号发生器的设计方案。该方案选用Altera公司生产的ACEX系列FPGA——EP1K50芯片实现,能够输出正弦、方波、锯齿波、三角波、白噪声、扫频正弦、双正弦;频率范围:正弦0.5Hz~1MHz;方波、锯齿波、三角波0.5Hz~100kHz;频率分辨率可达到0.0058Hz。本文介绍了该方案各功能模块的设计实现,设计了该方案的软件和硬件,最终的测量结果表明实现了该方案的主要功能。     

Design and FPGA implementation of multiplierless comb filter

T he main objective of this paper is to design and implement minimum multiplier, low latency structures of a comb filter. Multipliers are the most area and power consuming elements; therefore, it is desirable to realize a filter with minimum number of multipliers. In this paper, design of comb filters based on lattice wave digital filters (LWDF) structure is proposed to minimize the number of multipliers. The fundamental processing unit employed in LWDF requires only one multiplier. These lattice wave digital comb filters (LWDCFs) are realized using Richards' and transformed first‐order and second‐order all‐pass sections. The resulting structural realizations of LWDCFs exhibit properties such as low coefficient sensitivity, high dynamic range, high overflow level, and low round‐off noise. Multiplier coefficients of the proposed structures are implemented with canonic signed digit code (CSDC) technique using shift and add operations leading to multiplierless implementation. This contributes in reduction of number of addition levels which reduces the latency of the critical loop. A field programmable gate array (FPGA) platform is used for evaluation and testing of the proposed LWDCFs to acquire advantages of the parallelism, low cost, and low power consumption. The implementation of the proposed LWDCFs is accomplished on Xilinx Spartan‐6 and Virtex‐6 FPGA devices. By means of examples, it is shown that the implementations of the proposed LWDCFs attain high maximum sampling frequency, reduced hardware, and low power dissipation compared with the existing comb filter structures. Copyright © 2017 John Wiley & Sons, Ltd.     

电磁机电混合实时仿真平台实用化技术研发与实现：（一）混合实时仿真数字量接口*

电磁暂态-机电暂态混合实时仿真是国内外电力系统仿真领域的热点和难点之一,《电磁机电混合实时仿真平台实用化技术研发与实现》系列论文对此技术难题进行攻关。作为本系列论文第一部分,针对已有的基于模拟量接口的电磁机电暂态混合实时仿真系统的不足,利用目前国际先进的现场可编程门阵列（FPGA）板卡进行数字化通信接口交换数据,开发了基于RTDS的电磁机电暂态混合实时仿真数字量接口。与RTDS纯电磁暂态仿真结果对比,所研发的数字量接口可有效地减少仿真噪声、提高仿真精度,极大地推进电磁机电暂态混合实时仿真的应用。     

基于用户自定义特征的反时限有源配网保护方案

由于分布式电源输出功率的随机性与波动性,当分布式电源大量接入配电网后,传统的反时限过电流保护方案很难满足配电网保护选择性和速动性的要求。为此,文章通过研究数字反时限过流保护继电器,提出一种基于用户自定义特征的反时限过电流保护方案。保护方案将反时限继电器的特性常数(A)和反时限的类型常数(B)同继电器的时间整定系数、启动电流共同作为待优化的连续变量,并以最小故障电流时所有保护动作时间之和最小为目标函数,利用内点法求解保护的最优配置。方案保证了线路出口处故障时保护能快速动作,满足了配电网保护选择性和速动性的要求。最后,通过仿真分析,对保护方案进行了验证。     

新型微机继电保护硬件平台设计

根据微机保护系统的发展趋势,提出了一种基于数字信号处理器(DSP)和高级RISC微处理器(ARM)双处理器结构的数字继电保护硬件平台的设计方案,介绍了数字式继电保护硬件平台的整体结构。该方案中保护CPU采用高性能32 bit浮点DSP芯片TMS320VC33,通过现场可编程门阵列(FPGA)进行输入/输出(I/O)扩展,配合16 bit并行模拟数字转换器,完成多通道高速率采样和保护计算的任务;控制中央处理器(CPU)采用具有ARM920T核的AT91RM9200芯片,完成人机接口和各种通信功能。经过试验,证实该装置可靠。     

基于FPGA的数字控制DC／DC研究

与DSP器件相比,现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array,简称FPGA)能够实现性能更优的数字控制DC/DC变换器.基于FPGA开发平台.研究了数字化DC/DC变换器的实现方法,介绍了电压模式数字控制器各功能模块及系统的状态机实现.实验系统的测试结果表明,采用FPGA实现数字DC/DC具有较好的性能,具体性能指标完全可以满足要求.     

超高压带串补线路的继电保护现场暂态测试系统

为了检验应用于串联补偿系统的保护装置动作是否正确,运用加拿大RTDS公司生产的RTDS(实时数字彷真机)等设备构建的一套波形回放系统,对加装串联补偿电容后的500 kV交流线路及邻近线路的保护装置进行现场暂态测试。试验结果表明:保护装置能正确反应所设暂态故障。     

基于FPGA的数字温度计设计

为了采用FPGA技术开发出低成本的温度测量系统,通过分析数字温度传感器DS18B20的单总线通信协议,严格按照传感器的通信时序要求,使用有限状态机（FSM）设计出了DS18B20的单总线通信控制器（IP核）。并以此单总线控制器为核心在EP2C8Q208C8 FPGA开发板上开发出了完整的温度测量与显示系统,最终的测试结果表明,所设计的单总线控制器不但能够稳定驱动DS18B20进行温度参数的测量,而且在FPGA片上构建的测温系统硬件实现代价低至了410个逻辑单元、完成一次温度测量的用时也只有754.7 ms。     

采用FPGA信号处理系统的设计与应用

讲述了以FPGA为核心的光电色选机信号处理系统的设计,该系统充分利用FPGA资源,实现1片FPGA处理256个信号点的功能,达到低成本高性能的目的.本设计利用FPGA多功能输人输出功能实现LVD5(low voltage differential signaling)的直接输人,利用逻辑元素实现系统的计数、比较和系统控...     

分布式电源接入对配网过电流保护的影响

分布式发电接入中低压配电网使传统配网成为有源配网,对继电保护提出了新的挑战。本文围绕有源配网继电保护问题展开研究,分析了有源配电网故障电流的特征以及DG接入对传统保护和安全自动装置运行的影响,并结合国内外主要的标准和技术规程,综述了当前主要的解决方案。最后以典型的辐射状配电网为算例,利用ETAP软件建立仿真模型,研究双馈风机接入配电网后潮流和短路电流的变化以及反时限保护的动作情况。结果表明,高渗透DG接入后,潮流双向流动,短路电流变化复杂,反时限保护较难满足要求,有必要利用微网技术,构建更为完善和智能的有源配网保护体系。     

高频多相数字DC/DC控制器的设计

介绍了应用于低电压、大电流高频多相数字DC/DC控制器的设计.该控制器采用数字PID算法、电压模式控制,具有DVS功能.控制器在现场可编程门阵列(FPGA)上实现,采用Dither数字脉宽调制(DPWM)结构获得1MHz的开关频率.采用该控制器的四相Buck电路输入电压为12V,输出电压由8 bit VID码控制从0～1.6 V可调,每相电流20A.实验结果证实了控制器的性能以及设计方法的正确性.     

方向电流保护的整定对灵敏度及可靠性的影响

为提高供电的可靠性,需要采用方向电流继电保护,并且灵敏度要高。探讨了方向电流保护的整定对灵敏度及可靠性的影响,包括谐波、功率方向继电器等的影响,还探讨了一些新的整定计算方法及灵敏度、可靠性研究方面的新动向。方向电流保护的整定除满足电流整定一般原则外,还应考虑负荷电流突然增大、故障电流零序分量及与相邻线路保护的灵敏系数配合等因素。另外,可优先采用在线整定。方向继电器的内角需合理整定。谐波滤除中数字滤波器应用越来越多,较快的滤波算法意味着实时性好、可靠性高。     

基于FPGA的遥感相机图像传输系统设计

设计了一种遥感相机图像传输系统,用于接收并解码光学遥感系统的数据.该系统以FPGA作为逻辑控制的核心,以CameraLink接口作为与上位机数据传输的接口.描述了系统的主要组成和FPGA模块化设计的实现方法,阐述了系统的基本硬件结构和软件工作流程,并给出了其核心模块的时序仿真波形图.测试结果表明本系统数传速率达到6.72 Gbps,能实现遥感相机图像数据的实时解码传输,满足系统设计要求.     

基于FPGA的单相有源电力滤波器控制系统设计

针对有源电力滤波器(APF)的控制算法复杂且对实时性和精度要求高,而传统的DSP软件方法实现过程中存在着不能并行运算等问题,提出了一种基于可编程逻辑器件(FPGA)的APF控制系统设计方案。阐述了谐波检测方法及改进后的补偿电流控制方法。以FPGA EP1C12Q240C8为控制器搭建了试验平台。试验结果验证了该控制方法及APF控制系统设计的正确性。