發(fā)布時(shí)間：2022-08-09 10:25

　　隨著電力電子技術(shù)的不斷發(fā)展,對(duì)各種各樣電力測(cè)量設(shè)備的指標(biāo)要求越來(lái)越嚴(yán)格。國(guó)內(nèi)的功率分析儀的性能指標(biāo)已經(jīng)越來(lái)越難以滿足高帶寬、高精度、瞬態(tài)復(fù)雜信號(hào)的測(cè)試需求,所以需要設(shè)計(jì)一臺(tái)高精度功率分析儀。本儀器提供了多個(gè)測(cè)量通道并且能夠在寬頻帶范圍內(nèi)對(duì)電流電壓、頻率、諧波以及功率等電能參數(shù)進(jìn)行高精度測(cè)量。本文詳細(xì)介紹了高精度功率分析儀的硬件總體設(shè)計(jì)方案,對(duì)模擬采集通道板卡和數(shù)字處理板卡的一些細(xì)節(jié)進(jìn)行了詳細(xì)的分析。通過(guò)與軟件相結(jié)合實(shí)現(xiàn)了完整的高精度功率分析儀。本文主要研究?jī)?nèi)容如下:1.系統(tǒng)硬件總體方案設(shè)計(jì):本項(xiàng)目進(jìn)行模塊化設(shè)計(jì),信號(hào)通過(guò)模擬采集板中的采集電路、信號(hào)調(diào)理電路和ADC進(jìn)行信號(hào)處理后,再傳送給數(shù)字處理板中的FPGA完成數(shù)據(jù)的采集,最后將采集到的數(shù)據(jù)傳輸給工控機(jī)進(jìn)行各種參數(shù)的運(yùn)算處理以及顯示。2.模擬采集板:對(duì)電壓采集電路中的影響阻容分壓器幅頻響應(yīng)的兩種分布電容進(jìn)行了分析以及優(yōu)化設(shè)計(jì);對(duì)電流采集中的分流電阻的等效電感效應(yīng)進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì);根據(jù)系統(tǒng)指標(biāo)對(duì)信號(hào)調(diào)理電路的要求,設(shè)計(jì)了差動(dòng)電路、增益電路、ADC驅(qū)動(dòng)電路、保護(hù)電路,并運(yùn)用噪聲理論驗(yàn)證了本設(shè)計(jì)的可行性。3.數(shù)字處理板:對(duì)FPGA芯片的選型和... 

【文章頁(yè)數(shù)】：99 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
abstract
第一章 緒論
    1.1 研究背景及意義
    1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 功率分析儀國(guó)外研究現(xiàn)狀
        1.2.2 功率分析儀國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀
    1.3 本項(xiàng)目核心指標(biāo)
    1.4 本論文的結(jié)構(gòu)安排
第二章 高精度功率分析儀硬件系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)
    2.1 高精度功率分析儀硬件系統(tǒng)方案概述
        2.1.1 系統(tǒng)硬件方案概述
        2.1.2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)方案概述
    2.2 高精度功率分析儀模擬采集板卡方案概述
        2.2.1 電壓采集通道方案概述
        2.2.2 電壓采集方法研究
        2.2.3 電流采集通道方案概述
        2.2.4 電流采集方法研究
        2.2.5 模數(shù)轉(zhuǎn)換器選型
    2.3 高精度功率分析儀數(shù)字處理板卡概述
        2.3.1 數(shù)字處理板方案概述
        2.3.2 數(shù)字處理板功能概述
    2.4 硬件系統(tǒng)供電方案
        2.4.1 模擬采集通道供電方案概述
        2.4.2 數(shù)字處理板卡供電概述
    2.5 本章小結(jié)
第三章 高精度模擬采集通道電路設(shè)計(jì)
    3.1 電壓采集電路設(shè)計(jì)
        3.1.1 電阻與電容的設(shè)計(jì)選型
        3.1.2 阻容分壓網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)
        3.1.3 電壓跟隨器選擇
    3.2 電流通道采集電路設(shè)計(jì)
        3.2.1 分流電阻的設(shè)計(jì)選型
        3.2.2 電流檢測(cè)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)
        3.2.3 差動(dòng)放大電路的設(shè)計(jì)
        3.2.4 大電流走線設(shè)計(jì)方法
    3.3 信號(hào)處理電路設(shè)計(jì)
        3.3.1 耦合電路
        3.3.2 可變?cè)鲆娣糯箅娐?br>        3.3.3 抗混疊濾波電路
    3.4 ADC電路設(shè)計(jì)
        3.4.1 ADC驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)
        3.4.2 ADC電路設(shè)計(jì)
    3.5 頻率檢測(cè)電路設(shè)計(jì)
        3.5.1 可變帶寬濾波器設(shè)計(jì)
        3.5.2 頻率測(cè)量預(yù)處理電路設(shè)計(jì)
        3.5.3 頻率測(cè)量方法設(shè)計(jì)
    3.6 保護(hù)電路設(shè)計(jì)
        3.6.1 峰值保護(hù)電路設(shè)計(jì)
        3.6.2 隔離電路設(shè)計(jì)
    3.7 多級(jí)放大電路噪聲分析
        3.7.1 常見(jiàn)噪聲種類
        3.7.2 同相運(yùn)放噪聲計(jì)算
        3.7.3 多級(jí)噪聲計(jì)算
    3.8 本章小結(jié)
第四章 數(shù)字處理板卡電路設(shè)計(jì)及信號(hào)完整性仿真分析
    4.1 FPGA電路設(shè)計(jì)
        4.1.1 FPGA選型
        4.1.2 FPGA配置電路設(shè)計(jì)
        4.1.3 PCIe總線電路設(shè)計(jì)
    4.2 DDR3 電路及仿真設(shè)計(jì)
        4.2.1 DDR3 電路設(shè)計(jì)
        4.2.2 DDR3 關(guān)鍵信號(hào)分析
        4.2.3 DDR3 信號(hào)完整性仿真
    4.3 FPGA電源設(shè)計(jì)
    4.4 電源完整性
        4.4.1 電源分配系統(tǒng)簡(jiǎn)介
        4.4.2 電源噪聲分析
        4.4.3 電源完整性分析設(shè)計(jì)
    4.5 本章小結(jié)
第五章 樣機(jī)與實(shí)驗(yàn)測(cè)試結(jié)果分析
    5.1 模擬采集板卡測(cè)試
        5.1.1 阻容分壓調(diào)試方法
        5.1.2 ADC驅(qū)動(dòng)電路測(cè)試
        5.1.3 保護(hù)電路測(cè)試
    5.2 數(shù)字處理板卡測(cè)試
        5.2.1 電源測(cè)試
        5.2.2 上電順序測(cè)試
    5.3 整機(jī)系統(tǒng)測(cè)試
        5.3.1 電壓采集測(cè)試
        5.3.2 電流采集測(cè)試
        5.3.3 頻率測(cè)試
    5.4 樣機(jī)及模塊實(shí)物圖
    5.5 本章小結(jié)
第六章 總結(jié)與展望
    6.1 全文總結(jié)
    6.2 后續(xù)工作展望
致謝
參考文獻(xiàn)
攻讀碩士學(xué)位期間取得的成果


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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[7]可用于變壓器測(cè)試的高精度功率分析儀WT3000T[J].   電子測(cè)量技術(shù). 2013(06)
[8]泰克昂首挺進(jìn)電力電子市場(chǎng)——推出高精度功率分析儀PA4000[J]. 劉璇.  國(guó)外電子測(cè)量技術(shù). 2013(05)
[9]國(guó)產(chǎn)高精度寬帶功率分析儀PA6000驚艷亮相[J].   電子產(chǎn)品世界. 2013(05)
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本文編號(hào)：3672387