薛萍　王亚彬　王宇　邹学州　姚娟

摘要：针对电能质量谐波检测时，非同步采样会引起频谱泄露和谱间干扰的问题，提出了一种基于FPGA的电网电能质量远程监测系统。本系统采用硬件锁相同步频率跟踪技术，对三相电压、电流进行同步采样，减少频谱泄露和谱间干扰，采用FPGA片上FFT IP核实现256点的谐波运算，同时利用SOPC技术嵌入Nios II软核处理器读取有效值和谐波运算结果，通过Marvell88E1111以太网络芯片把数据传输到上位机，对数据进一步处理与显示，进而达到对电能质量参数远程监测的目的。

关键词：FFT；Nios II；以太网；电能质量；FPGA

DOI：10.15938/j.jhust.2018.01.022

中图分类号： TM933

文献标志码： A

文章编号： 1007-2683（2018）01-0122-05

Abstract：This paper designed the power quality remote monitoring system based on FPGA. The system uses hardware phaselocked frequency tracking technology for Synchronous sampling of the threephase voltage， current， reducing leakage and spectral interference between spectrums. This system uses FPGA's FFT IP core to complete 256 points of the harmonic operation and uses SOPC and Nios II softcore embedded processor to read data collected and harmonic operation results， combining with Marvell88E1111 network chip to transmit data to the host computer. The host computer process and data further， thus achieving power quality parameters for remote monitoring purposes.

Keywords：FFT； Nios II； ethernet； power quality； FPGA

0引言

随着电力电子技术的发展和应用，在输配电设备中存在着大量的非线性的电力电子设备，不可避免的产生谐波电流，引起电压波形畸变，严重的影响电力系统的正常运行，因此需要对电能质量进行实时的监测分析[1]。国内电能质量监测装置大多采用DSP作为主控制芯片与高精度A/D采集芯片配合使用的方案，使用A/D转换芯片对多路电流电压进行采集，通过DSP软件编程进行电能质量的分析。但是DSP是单线程运行方式，在对多点进行快速傅里叶变换时，实时性不高。随着FPGA技术的发展，其强大的并行处理能力逐渐凸现出来，本文提出了基于FPGA和SOPC系统的电能质量分析系统设计，将Nios II处理器与用户自定义逻辑结合构成一个基于FPGA的片上系统，大大减少了设计成本与时间[2-4]。

本系统主控制FPGA采用ALTERA的Cyclone IV EP4CE115F29芯片进行设计，数据采……