基于FPGA的单端行波故障测距系统的设计与实现

针对现有的10 k V输电线单端行波故障测距理论,提出了一种基于Cyclone IV系列FPGA芯片EP4CE15F17C8N的软硬件实现方案。采用FPGA自顶向下模块化思想,设计了行波故障测距系统,采用AD7356进行高速数据采集,通过改进的凯伦鲍尔矩阵进行相模变换,用FIR滤波器IP核进行小波变换求模极大值,最后根据模极大值的极性选择测距公式计算故障距离。通过时序仿真和板级测试表明,该方案设计时序稳定,且定位精度高、实时性强。

Zynq上实现地铁杂散电流的多分辨率采集系统

由于地铁杂散电流信号的微弱性、间断性等特征的存在,使其治理一直是个难题。分析和研究杂散电流信号的各种特征,需要采集大量的杂散电流数据,而在常规的杂散电流信号采集系统中,存在采样率低、传输速率慢、功能单一等现象。为了实现在低分辨率下有效地监测杂散电流信号,而在高分辨率下对杂散电流信号的特征进行分析,基于Zynq中现场可编程门阵列(field programmable gate array,FPGA)部分设计了一套片上地铁杂散电流信号的多分辨率采集系统。利用FPGA部分的模数转换硬核进行前端信号采集,并设计多通道数据分流知识产权(intellectual property,IP)核、单通道数据流协议转换IP核分别实现多路信号的标定与数据协议转换功能,最后通过数据广播IP核和抽取滤波器组IP核实现多分辨率信号采集。实现结果表明,在Zynq上实现的地铁杂散电流信号采集系统,能实现信号的多分辨率采集及监测;且同时能解决数据的高速传输问题。

基于ZYNQ的谐波检测系统设计

采用基于快速傅里叶变换(fast fourier transform,FFT)的加窗插值算法进行谐波分析。针对目前谐波检测系统存在的运算量大、计算时间长、实时性差等技术瓶颈。提出了使用集成现场可编程逻辑阵列(field-programmable gate array,FPGA)的高速数据处理能力和ARM(advanced RISC machines)高效数字信息管理能力的ZYNQ作为主控芯片的方案。使用FPGA技术实现基于FFT的加窗插值算法,在Vivado平台中建立谐波检测系统,利用Xilinx公司推出的搭载ZYNQ芯片的Zed Board开发板计算出50次以内各次谐波的频率、幅值和相位。将分析结果与Matlab仿真对比,验证了使用该系统进行谐波分析具有较高的精确度。