本文關(guān)鍵詞：基于FPGA的OCT卡爾曼濾波并行處理方法

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【摘要】：隨著智能電網(wǎng)的提出與發(fā)展,數(shù)字化變電站要求互感器具有數(shù)字量的輸出,并具有智能化的特征�；贔araday磁光效應(yīng)的光學(xué)電流互感器具有優(yōu)良的絕緣性能和與電流大小和波形無關(guān)的線性化動(dòng)態(tài)響應(yīng)能力,適應(yīng)于數(shù)字化變電站的要求。然而在測量小電流時(shí),光學(xué)電流互感器中的光電信號(hào)比內(nèi)部噪聲信號(hào)小,且光學(xué)電流互感器的實(shí)時(shí)性要求頗高。另外,OCT在不同的工作環(huán)境下,測量精度受溫度的影響也比較明顯。因此,需要高速地分離光學(xué)電流互感器中的噪聲和信號(hào),在滿足OCT測量精度的同時(shí)提高實(shí)時(shí)性。本文把基于FPGA的OCT卡爾曼濾波并行處理方法作為研究對(duì)象,對(duì)其進(jìn)行了數(shù)學(xué)模型的建立、快速卡爾曼濾波算法編程和FPGA實(shí)現(xiàn)、溫度-電流采集系統(tǒng)的建立和溫度-電流的關(guān)系的探索等工作。首先闡述了光學(xué)電流互感器的測量原理,敘述了本文采用的OCT結(jié)構(gòu)和噪聲特性。通過噪聲的頻譜特性,分析得到OCT輸出的信噪特性。為了滿足光學(xué)電流互感器信噪特性和實(shí)時(shí)性要求,提出了一種適于在FPGA上實(shí)現(xiàn)的快速卡爾曼濾波算法。在輸入電流分別為交流、直流、交直流三種情況下,建立合適的快速卡爾曼濾波動(dòng)態(tài)空間模型�；贚abVIEW仿真驗(yàn)證快速卡爾曼濾波算法在三種情況下濾波的有效性,仿真表明快速卡爾曼濾波能夠有效地對(duì)電流進(jìn)行信噪分離,提高性噪比�；贚abVIEW FPGA硬件,將快速卡爾曼濾波算法在硬件平臺(tái)上并行實(shí)現(xiàn)。對(duì)此算法的離線計(jì)算、數(shù)據(jù)存入與讀取、狀態(tài)量后驗(yàn)估計(jì)、濾波結(jié)果處理等模塊進(jìn)行了重點(diǎn)設(shè)計(jì)。利用IP核優(yōu)化技術(shù),改進(jìn)了算法的FPGA實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu),使得各模塊可以真正的并行化運(yùn)行。在保證濾波精度的同時(shí)提高了速度,降低了資源的使用率。最后,設(shè)計(jì)了溫度-電流采集系統(tǒng)。該系統(tǒng)利用本文搭建的基于FPGA的信號(hào)實(shí)時(shí)處理平臺(tái),實(shí)時(shí)采集和處理各個(gè)溫度下的電流數(shù)據(jù),得到了溫度-電流曲線,驗(yàn)證了本文基于FPGA實(shí)現(xiàn)的快速卡爾曼濾波算法的有效性,為OCT電流在線補(bǔ)償工作夯實(shí)了基礎(chǔ)。
【學(xué)位授予單位】：華北電力大學(xué)(北京)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TM452

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本文編號(hào)：1304045