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科技查新报告
完成日期：2014年11月30日
班号：05111332 学号姓名：1120131384 陈彦锡 E-mail 1120131384@bit.edu.cn 查新项目名称 中文：基于FPGA的快速傅立叶算法电力谐波分析系统设计 英文：System design of fast Fourier transforms algorithm for power harmonic wave analysis based on FPGA 一、查新目的及查新范围 √立项查新（申报计划、开题）： 范围： ?国内 ?国外 √国内外 ? 成果查新（成果鉴定、申报奖励）： 范围： ?国内 ?国外 ?国内外 ? 其它（请注明）： 范围： ?国内 ?国外 ?国内外 二、查新项目的科学技术要点 查新项目概貌：本项目是对于一个基于FPGA为主控制器的利用快速傅立叶算法的电力谐波分析系统的设计和开发，能够在380V电力网中实现对电路的检测，并输出谐波的频数来检测电网输电的质量。 项目背景：本项目的实际背景是，随着现代工业的发展，电力系统中的谐波严重地污染了电网环境，威胁着电网中的各种电气设备的安全经济运行。不论从保证电力系统和供电系统的运行或是从保证设备和人身的安全来看，对谐波污染造成的危害影响加以经常监测和限制都是极为迫切的。谐波分析已成为电力系统分析和控制中的一项重要的工作，准确、实时地测量出电网中的畸变电流、电压，对于电力系统的安全、经济运行具有重要的意义。提出了基于FPGA实现电网谐波分析的方法。该方法是基于快速傅立叶变化的应用最为广泛的一种谐波检测方法。虽然FFT也有它的局限性，但这个技术已相当成熟，特别是经过技术补偿后的FFT算法应用在谐波检测中的方法。 技术问题：本项目涉及到的技术问题有对电力谐波样本采取何种方法分析，来解决扩展输入通道数、降低运算时消耗系统资源大的问题，是否高效低功耗。另外要实现成品的降低成本，减小体积，增强实用性，来代替现有产品的目的。 设计方案：本项目设计的电力谐波分析系统首先将电网中的电流通过电压互感器和电流互感器，将采集到的波形经由芯片AD7606进行模数转换，将数据传入FPGA的IP内核处理器，采用处理器自带的修正快速傅立叶算法，处理得到谐波的存在和频数信息，可以达到与其要求，之后将信息传入ARM芯片，用ARM自带显示屏显示给用户，并可以进一步开发GPRS，具备网络远程传递数据功能。 1
技术参数：AD7606是16位、8通道同步采样模数数据采集系统(DAS)，内置模拟输入箝位保护、二阶抗混叠滤波器、跟踪保持放大器、16位电荷再分配逐次逼近型模数转换器(ADC)、灵活的数字滤波器、2．5V基准电压源、高速串行和并行接口。AD7606支持模拟输入电压范围为+5V。选用PLX公司的PCI9054作为总线接口控制器。选用FPGA芯片为Altera公司的EP2C20F484C8芯片。本设计完成了基2 8点、l 6点、32的FFT模块、完成了求模运算模块以及输出显示模块。 应用范围：可应用于电力网络和工厂生产中对供电质量的检测，便于减少谐波带来的危害，但对于复制工程环境中的谐波分析还有待研究。 三、查新点与查新要求（要求查证该课题的新颖性或技术创新点） 查新点： 1、使用IP内核中的修正的快速傅立叶算法来处理信号，得到谐波的频率。 2、硬件系统使用FPGA开发，AD7606作为模数转换芯片，采用ARM来进行用户交互。 3、提出完整的分析器设计，并具有网络传输功能。 查新要求：通过查新，证明上述新颖点国内外有无相同或类似的文献报道。 四、中英文检索词（主题词、关键词、同义词、缩写、全称、化学名称、分子式、专利号等） 1、中文 电力谐波分析系统、快速傅立叶算法（FFT）、FPGA（现场可编程门阵列） 2、English fast Fourier transforms algorithm harmonic wave FPGA
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五、检索式或检索策略 检索式1：中文检索式 电力谐波分析 * 快速傅立叶算法 + FPGA ^ 图像 * Date:2009-2014 检索式2：外文检索式 fast Fourier transforms algorithm * harmonic wave + FPGA * Date:2009-2014 六、文献检索范围 （一）国内数据库检索范围 中文科技期刊全文数据库（维普） 中国学术期刊网络出版总库（知网） 数字化期刊全文数据库（万方） 中国优秀硕士学位论文全文数据库（知网） 中国博士学位论文全文数据库（知网） 中国学位论文全文数据库（万方） 中国学位论文文摘数据库（万方） 中国学术会议论文全文数据库（万方） 中国学术会议论文文摘数据库（万方） 中国重要会议论文全文数据库（知网） 中国科技成果数据库（万方） 中国科技论文在线 中国学术会议在线 国家科技图书文献中心（NSTL） 中国专利全文数据库（万方） 中国知识产权局专利检索系统 百度搜索引擎 （二）国外数据库检索范围 Derwent Innovations Index Engineering Village 2010——2014/11 2010——2014/11 2010——2014/11 2010——2014/11 2010——2014/11 2010——2014/11 2010——2014/11 2010——2014/11 2010——2014/11 2010——2014/11 2010——2014/11 2010——2014/11 2010——2014/11 2010——2014/11 2010——2014/11 2010——2014/11 2009——2014/11 2010——2014/11 2010——2014/11 3