变流器数据采集系统的设计与实现

【摘要】数据采集技术是计算机获得外界物理量的重要方法,随着现代电子技术的发展,数据采集技术日趋成熟并且更为广泛的应用在各领域中。对于大多电力设备的基本单元—电力电子变流器,由于其广泛的应用到工业、医疗、遥测等领域,因此研究如何提高其数据采集单元的精度和实时性有着极其重要的意义。同时随着电力电子器件开关频率的加快,变流器系统内引入了大量的电磁干扰,这些EMI不但会对数据采集单元产生极大的影响,同时也降低了整流器自身的工作效率,甚至会影响到其他用电设备的正常工作,因此这些都对数据采集单元的电磁兼容性提出了更高的要求。本文首先对数据采集系统的研究背景、技术发展以及基本原理进行了阐述。然后经过对变流器的传导干扰的测试,得知其值已远远高于国际的EN55015标准,因此对变流器传导干扰原理进行了分析。并且为保证采集到数据的准确性、系统的稳定性和电磁兼容性,采用新的方法设计了EMI滤波器,此方法采用电流噪声源建立了干扰模型,可以避免电压噪声源估算法对于噪声源进行估算的繁琐步骤,也避免了转折频率法造成的高频EMI超标的情况。经过仿真,可验证EMI满足电磁兼容的指标。由于FPGA与DSP在信号处理上都各有优势,二者结合组成的数据采集系统可以最大发挥各自特点,并且为系统带来很大的灵活性和可扩展性。因此,本系统选用DSP与FPGA共同作为数据采集系统核心的设计方案,实现高速、准确、实时性强的数据采集功能。在硬件上,FPGA选用Altera公司Cyclone系列芯片EP1C3;DSP选用由TI公司推出的TMS320F2812;模数转换模块选用由ADI公司推出的高速模数转换芯片AD7656。在功能上,FPGA用于实现数据采集的控制、时序控制和数据缓存；DSP用于实现后期的数据处理；模数转换模块是将变流器中六路模拟量转换为FPGA可识别的数字量。除此之外,还设计了系统必要的外围电路。在系统设计完成之后,对各个模块进行了仿真验证,最终的结果表明此次设计的系统满足设计要求并达到设计指标。
【作者】李键；
【导师】魏克新；
【作者基本信息】天津理工大学，控制理论与控制工程，2013，硕士
【关键词】数据采集；EMI滤波器；DSP；FPGA；变流器；

【参考文献】
[1]王永生.青海湖流域乡域尺度生态补偿研究[D].青海师范大学,自然地理学,2012,硕士.
[2]朱文沂.论人大信访委员会的设立[D].苏州大学,法律（专业学位）,2014,硕士.
[3]刘学申.人牙釉质酸蚀损伤的相关影响因素研究[D].西南交通大学,机械工程,2012,硕士.
[4]张磊.一种泵浦激光器稳定控制电路设计[D].聊城大学,电子与通信工程（专业学位）,2014,硕士.
[5]刘佳.来源监控水平对指向性遗忘的影响[D].东北师范大学,基础心理学,2012,硕士.
[6]陈洪丙.基于Petri网的企业内部供应链协同模型研究[D].大连理工大学,企业管理,2013,硕士.
[7]黄静.企业化激励机制在公共部门人力资源开发中的应用研究[D].湖北大学,行政管理,2012,硕士.
[8]周晓丽.中小学音乐教师的偏向现象研究[D].湖南师范大学,学科教学（专业学位）,2014,硕士.
[9]杨宁杰.我国现阶段产业区域转移问题研究[D].吉林财经大学,区域经济学,2014,硕士.
[10]龚振亮,占红武,郝家春.基于滤波器和阈值选取的误差扩散法[J].轻工机械,2014,02:66-69.
[11]顾晓俊.南极嗜冷杆菌Z-9产组胺降解酶筛选、发酵条件和酶学性质的研究[D].宁波大学,食品加工与安全（专业学位）,2014,硕士.
[12]高春鹏.桦褐孔菌多糖对他克林肝毒性的保护作用及其机制研究[D].大连医科大学,劳动卫生与环境卫生学,2012,硕士.
[13]高俊英,戴启明,杜锦,乔丽华.拉杆式测压仪[J].冶金自动化,1988,02:45-46.
[14]徐元龙.提高企业职工养老保险参保率问题研究[D].吉林财经大学,行政管理学,2014,硕士.
[15]徐梦.刑事诉讼条件研究[D].安徽大学,法律,2014,硕士.
[16]周李鹏.甘蓝型油菜抗菌核病QTL定位[D].华中农业大学,作物遗传育种,2014,硕士.
[17]古文浩.我国商业银行经营业绩评价指标分析[D].东华大学,企业管理,2004,硕士.
[18]董亚楠.糖尿病中医证型与临床实验室指标相关性研究[D].北京中医药大学,中西医结合临床,2014,硕士.
[19]胡小龙.唐代寺院题材诗研究[D].温州大学,中国古代文学,2012,硕士.
[20]金天鹏.高填充导热硅橡胶复合体系设计及影响规律的研究[D].北京化工大学,材料科学与工程,2013,硕士.
[21]凌焱.重组人乙酰肝素酶的克隆表达及其生物学特性的初步研究[D].中国人民解放军军事医学科学院,微生物与生化药学,2004,硕士.
[22]徐雅臣.辽宁省物流轴辐式网络设计问题研究[D].辽宁工程技术大学,产业经济学,2012,硕士.
[23]杨贤荣.衢州市推进农业机械化促进效益农业发展[J].中国农机化.2004(03)
[24]樊庆英.基于可能性理论的尾矿坝风险评估研究[D].中北大学,信号与信息处理,2013,硕士.
[25]于天光,于建欣,李春玉.地铁工程施工安全远程实时监测信息管理系统[J].中外公路,2014,05:203-206.
[26]张利琴,张溟,高玉琢.基于等级保护的网络反攻击技术应用研究综述[J].中国科技信息,2014,08:134-136.
[27]徐娇,丰枫,江大好,李小年.C_5石油树脂加氢工艺及催化剂研究进展[J].中国胶粘剂,2012,06:53-58.
[28]王艳美.O，O’-二芳基二硫代磷酸铵及其配合物的合成、表征、阻燃性能和抑菌活性研究[D].四川理工学院,应用化学,2013,硕士.
[29]杨启航.生态工业园企业环境行为及影响因素研究[D].大连理工大学,技术经济及管理,2013,硕士.
[30]陈琼.未成年人缓刑适用中存在的问题及完善[D].湖南师范大学,刑法学,2013,硕士.
[31]于承业,周志才.利用双井微测井资料估算近地表Q值[J].石油地球物理勘探,2011,01:89-92+164+171-172.
[32]赵桂林.加压胸带对老年患者腹腔镜疝修补术中二氧化碳吸收的影响[D].广西医科大学,麻醉学（专业学位）,2013,硕士.
[33]邱衍哲.胃癌D2术后术尔泰腹腔冲洗的临床研究[D].第二军医大学,外科学（专业学位）,2013,硕士.
[34]王莎莎.性别差异对高校思想政治教育实效性的影响与对策研究[D].中国海洋大学,思想政治教育,2014,硕士.
[35]何智敏.锰氧化细菌的选育及其生物氧化锰对土霉素的降解特性研究[D].浙江工业大学,2013.
[36]姜小丽.添加Nb对铜模吸铸Nd_9Fe_(81-x)Ti_4C_2B_xNb_4(x=11,13,15)合金的影响[D].宁波大学,无机化学,2013,硕士.
[37]绳晓会.严寒地区农村和城市住宅热舒适现场测试与分析[D].哈尔滨工业大学,建筑与土木工程,2013,硕士.
[38]刘安丰.基于CRM理念下的邮政综合业务处理系统[D].中南大学,2002.
[39]廉天娇.论司法公开的平台建设[D].中国社会科学院研究生院,司法制度（专业学位）,2014,硕士.
[40]黄谦明.通过顾客关系管理（CRM）提高顾客忠诚度的问题探析[D].暨南大学,2002.
[41]陈玉学.外商直接投资对中国产业结构的影响[D].天津财经学院,国际贸易学,2004,硕士.
[42]俞景译.钱塘江源头水体中多氯联苯和多环芳烃的残留水平、时空分布及来源的研究[D].浙江工业大学,2013.
[43]张焕丽.人类癫痫脑组织的蛋白质组学研究[D].山东大学,神经病学,2013,硕士.
[44]阳建坤.基于Internet的远程智能故障诊断系统研究[D].中南大学,2004.
[45]马乐登（MohammedMahmoudBadran）.庞特指数分析法应用于中国人群和埃及人群的可信度分析[D].华中科技大学,口腔临床医学,2013,硕士.
[46]朱桂新.纳米云母改性聚丙烯复合材料的制备及性能研究[D].浙江理工大学,材料学,2013,硕士.
[47]刘芳菲.太原理工大学新校区景观设计可实施性论证[D].河北大学,艺术（专业学位）,2014,硕士.
[48]曹美阁.高速铁路中扼流变压器的建模仿真与测试研究[D].北京交通大学,2014.
[49]刘亚楠.团头鲂源嗜水气单胞菌拮抗菌的筛选及拮抗特性研究[D].南京农业大学,渔业,2013,硕士.
[50]聂晶.妇科千金片对慢性盆腔炎大鼠卵巢、输卵管组织Fas/Fas1及NF-κB/IκB信号通路的影响[D].湖南中医药大学,中药学,2014,硕士.