基于SOPC技术的波形检测与分析方法的研究

来源 :桂林理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:shengbangcl
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随着电力电子技术的发展,PWM技术在新能源发电和电力驱动系统中得到了广泛的应用,使得绝缘材料的电气应用环境发生了显著变化。原来通过直流/工频交流正弦试验获得的绝缘材料耐电压性能、寿命等参数不完全适应于新环境下的应用。而绝缘材料的寿命实验与评估是新材料研究和产品质量监督不可缺少的环节,这就需要人为的模拟绝缘材料的各种应用环境,提供合理的加速老化因子,以较快的获得寿命试验结果。   电应力是老化试验中最主要的老化因子,包括高频高压方波(双极性对称梯形波)、正弦波和三角波等信号,其中波形的幅值、频率、上升/下降时间(方波)等参数对试验的影响显著,而试验中存在着工频源干扰、强电场干扰、局部放电造成的干扰,这些因素都会给电应力参数的测量,尤其是对具有陡上升沿和含有大量谐波成分的方波参数的测量,带来很大的困难。因此,电应力参数(特别是方波参数)的测量与控制一直是试验中重点和难点问题。市面上的绝大多数示波器都能完成基本波形的测量显示和相关参数的计算,而无法专门针对加速老化试验中老化因子进行测量、分析和处理,更不能实现波形参数控制。   本文在研究和分析绝缘材料老化试验中参数测量存在的困难和问题的基础上,介绍一种基于FPGA+ARM9硬件平台的具有高速数据采集、存储、参数计算、波形显示及自动记录材料失效时间的系统设计方案,具体内容如下。   1.分析现有数据采集/处理系统的特点,选择双通道交替采样来实现最高400MHz的数据采样,并在QuartusⅡ中采用文本和原理图输入的方式完成FPGA内部功能模块的设计和仿真,以实现对采样、数据存取等的控制;   2.分析了被测信号以及干扰的特点,选择了适合本设计所需的滤波方法来滤除干扰信号;对已有的波形参数检测的理论方法和相关算法进行分析和变换,推导出适合用程序语言描述的表达式,并根据本设计的需求,按波形类型对其参数进行分析,以辅助研究人员对加速因子参数进行控制,并利用Matlab工具对算法仿真验证;采用抽取算法完成信号波形的波形恢复和显示。   3.对硬件平台的资源以及处理架构的分析,引入嵌入式实时操作系统,利用操作系统对任务的快速调度和统一管理等功能来协调各功能模块的工作,从而提高系统整体的性能。   最后对系统进行了整体调试,结果表明,设计基本达到设计要求,但需要进一步完善和改进。  
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