【正文】 ....... 32 二次電壓采集電路 ............................................................................... 33 二次電流調(diào)理電路 ............................................................................... 34 溫度采集電路 ............................................................................................ 35 溫度采集元件 PT100 ............................................................................ 35 模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片 AD7711 ........................................................................ 36 溫度采集電路設(shè)計(jì) ............................................................................... 37 模擬信號(hào)采集電路仿真及實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析 ...................................................... 39 高頻電源數(shù)字信號(hào)采集電路設(shè)計(jì) ................................................................ 41 低頻數(shù)字信號(hào)采集電路設(shè)計(jì) ................................................................. 42 高頻數(shù)字信號(hào)采集電路設(shè)計(jì) ................................................................. 43 本章小結(jié) ................................................................................................... 44 第五章 系統(tǒng)軟件采集實(shí)現(xiàn) ................................................................................. 45 高速采集模塊 ............................................................................................ 46 溫度采集模塊 ............................................................................................ 47 數(shù)字量采集模塊 ......................................................................................... 49 開(kāi)關(guān)狀態(tài)數(shù)字量 .................................................................................. 49 高速故障反饋數(shù)字信號(hào) ........................................................................ 51 數(shù)據(jù)緩存 ................................................................................................... 51 緩存方式的確定 .................................................................................. 51 雙口 RAM 的存儲(chǔ)模塊實(shí)現(xiàn) .................................................................. 54 DSP 與 FPGA 通信方式研究 ....................................................................... 55 iv 本章小結(jié) ................................................................................................... 56 第六章 基于 FPGA 數(shù)字濾波器研究 ................................................................... 57 FIR 數(shù)字濾波器 ......................................................................................... 57 FIR 濾波器的基本結(jié)構(gòu) ......................................................................... 57 基于分布式算法的 FIR 濾波器 ................................................................... 58 分布式算法研究 .................................................................................. 58 串行濾波器 ......................................................................................... 60 并行濾波器 ......................................................................................... 60 改進(jìn)型串行濾波器 ............................................................................... 61 FIR 濾波器的設(shè)計(jì) ...................................................................................... 61 系數(shù)的生成 ......................................................................................... 62 FIR 濾波器實(shí)現(xiàn) ................................................................................... 63 本章小結(jié) ...................................................................................................................................... 66 第 七 章 總結(jié)和期望 ............................................................................................ 67 參考文獻(xiàn) ............................................................................................................ 69 附錄 ................................................................................................................... 72 致謝 ................................................................................................................... 74 作者簡(jiǎn)介 ............................................................................................................ 75 I 摘 要 隨著科技的日益更新，現(xiàn)在的產(chǎn)品對(duì)信息的實(shí)時(shí)性、系統(tǒng)的可擴(kuò)展性、電路的集成度等要求也越來(lái)越高。 第三，為提升 DSP 和系統(tǒng)效率，在模擬信號(hào)的數(shù)字化完成后，對(duì)在 FPGA 中實(shí)現(xiàn)基于 DA 算法的 FIR 濾波器做了進(jìn)一步研究，并給出了詳細(xì)的實(shí)現(xiàn)步驟和結(jié)果。而不僅是火電廠，煤炭加工、采礦、電力、冶金、煉油、化工、造紙等工業(yè)都是粉塵污染的排放源。除此以外，其輸出電壓的脈動(dòng)大，使得除塵器的輸出平均電壓偏低，導(dǎo)致除塵效率相對(duì)較低，而且使用半控型器件使得發(fā)生閃絡(luò)放電或者短路等狀況時(shí)不能夠及時(shí)調(diào)整，延時(shí)大，系統(tǒng)響應(yīng)較慢，因此有可能會(huì)造成設(shè)備的損壞 [2][3][4]；但 其 優(yōu)良的輸出特性，使其在對(duì)電源性能要求較高的場(chǎng)合仍得到廣泛的應(yīng)用。 20 世紀(jì) 90 年代末 ， 美國(guó)的 NWL 公司 、 丹麥 SMIDTH 公司和瑞典的 ALSTOM 公司等的高頻開(kāi)關(guān)電源進(jìn)入市場(chǎng)并應(yīng)用于電力、化工等行業(yè)。其中國(guó)電環(huán)保研究院研制的高頻電源體積小、重量輕，其輸出功率更是達(dá)到 115KW，達(dá)到了國(guó)際水準(zhǔn) [6][7]。針對(duì)采集信號(hào)的特殊性，有針對(duì)性的設(shè)計(jì)調(diào)理采集電路，并在最后給出硬件電路設(shè)計(jì)的仿真波形與實(shí)際實(shí)驗(yàn)波形的對(duì)比說(shuō)明，驗(yàn)證硬件電路設(shè)計(jì)的正確性 。 第三章是本文設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。 因此 ，需對(duì)硬件選型十分慎重。而隨著 FPGA 技術(shù)的不斷發(fā)展，基于 FPGA 的數(shù)字處理算法也不斷的產(chǎn)生。 （ 2） 可擴(kuò)展性。在滿足需求的基礎(chǔ)上，盡量選用應(yīng)用廣泛的器件。當(dāng)電路有少量改動(dòng)時(shí)，更能顯示出 FPGA的優(yōu)勢(shì)，其現(xiàn)場(chǎng)編程能力可以延長(zhǎng)產(chǎn)品在市場(chǎng)上的壽命， 而這種能力可以用來(lái)進(jìn)行系統(tǒng)升級(jí)或除錯(cuò)。而且串行的工作模式注定在同一時(shí)間只能采集一種信號(hào) ， 這就必然限制了其采集速度和質(zhì)量。 FPGA 采集模式： FPGA 的 I/O 數(shù)量較多，每一個(gè) I/O 口的功能都大致相同，因此其可移植性更強(qiáng)。在本設(shè)計(jì)中，針對(duì)采集的信號(hào)的不同，設(shè)計(jì)不同的調(diào)理電路 ， 其中功能相同的電路，做成典型模塊，使設(shè)計(jì)簡(jiǎn)易化。而 DSP 對(duì) FPGA 的參數(shù)設(shè)置、控制信號(hào)傳輸數(shù)據(jù)量很少，通過(guò) SPI 即可實(shí)現(xiàn)。 圖 31 靜電除塵原理圖 電除塵器高頻電源最大的用途就是給電除塵器供電，而電除塵器的除塵效果的好壞完全由高頻電源決定。高頻電源控制方式靈活多樣，可根據(jù)電除塵器運(yùn)行工況選擇最合適的電壓波形，減少電除塵能耗，提高除塵效率。 控制電路功能的分配設(shè)計(jì) 由高頻電源的系統(tǒng)原理初步設(shè)計(jì)圖可知，控制電路 主要由輔助電源、溫度檢測(cè)電路、信號(hào)采樣、隔離、調(diào)理電路、驅(qū)動(dòng)保護(hù)電路和 CPU 控制系統(tǒng)組成，其中 CPU控制系統(tǒng)是 DSP 與 FPGA 的 “強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)合 ”使用。所以 控制模塊 中不僅有核心芯片 DSP 和 PWM 信號(hào)發(fā)生的 FPGA 芯片，還包括簡(jiǎn)單的隔離調(diào)理和保護(hù)電路，和與上位機(jī)實(shí)現(xiàn)通訊傳輸?shù)?RS232 和 RS485 通訊接口。 數(shù)字信號(hào)調(diào)理電路 在電除塵器高頻電源設(shè)備中主要有兩種信號(hào)的作用：數(shù)字信號(hào)、模擬信號(hào)。 DSP 板產(chǎn)生 IGBT 的兩路驅(qū)動(dòng)信號(hào)，進(jìn)入 FPGA 后經(jīng)高速光電隔離后，由驅(qū)動(dòng)芯片提供較強(qiáng)驅(qū)動(dòng)能力的發(fā)生信號(hào)。 采樣 數(shù)據(jù)研究 從分析整個(gè)電除塵器高頻電源的工作原理可知，具體轉(zhuǎn)換流程見(jiàn)圖 33，整個(gè)設(shè)備的電源電壓共有三次變化，電源頻率也有兩次變化。 圖 34 母線電壓 仿真 波形 采集到的母線電壓信號(hào)輸入到 DSP 芯片中，在 DSP 芯片中，有特殊的控制程序?qū)π盘?hào)進(jìn)行 “ 識(shí)別 ” ，然后根據(jù)比例進(jìn)行放大后，輸出到 IFIX 上位機(jī)中 監(jiān)控進(jìn)行 ，以下信號(hào)也都相同的識(shí)別過(guò)程。相電流的采樣是 通過(guò) 在供電的三相線中 固定 一個(gè)電流互感器，繼而互感器直接串接上一個(gè)固定電阻值，所以相電流采樣到模擬調(diào)理板上的信號(hào)是一個(gè)電壓信號(hào)（ 最大 2V 左右） ，頻率 50Hz。 圖 36 一次電流仿真波形圖 （ 4）高壓變壓器二次電流 二 次電 流是變壓器輸電壓加在負(fù)載上產(chǎn)生的電流 。 南京信息工程大學(xué)碩士學(xué)位論文 16 下圖為二次電壓和二次電流的采集示意圖 。 ? 采樣范圍：二次電壓的最大輸出為 720xxV，頻率最大為 20KHz。在 IGBT 模塊內(nèi)部芯片的最大可允許結(jié)溫是 150℃ ，一般不要超過(guò)125℃ 。 電除塵器高頻電源的數(shù)字信號(hào)主要是有兩種，一種是各個(gè)開(kāi)關(guān)器件的狀態(tài)信號(hào)，4 路，其頻率不高，一般最快也是幾秒一次?？刂葡到y(tǒng)的交