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基于高端Cortex-A9處理器的電能質量分析與錄波方案設計

武漢萬象奧科 ? 2022-06-20 15:02 ? 次閱讀

隨著國家工業規模的擴大和科學技術的發展,電網負荷結構面臨諸多電能質量問題。一方面,非線性、沖擊性和不平衡負荷的大量增長使得電能質量惡化;另一方面,隨著信息技術的發展。越來越多的敏感負載對電能質量的要求也越來越高。這就要求電能質量檢測分析設備具有實時檢測、快速分析、實時顯示的能力。

采用嵌入式計算機系統(ARM)和高性能數字信號處理器(DSP)處理器架構設計電能質量分析儀能滿足上述要求。DSP 系統實現電壓、電流信號的實時采集處理,通過傅里葉變換和小波算法得到電能質量參數;ARM 嵌入式平臺運行Linux操作系統完成人機交互、數據存儲、異常錄波、實時顯示等功能。


基于高端Cortex-A9處理器的電能質量分析與錄波方案設計

硬件系統包括信號調理、數據采集與處理、ARM 嵌入式平臺、協控制器電源系統5 個模塊,系統框架如下圖所示。電網電壓電流信號經調理電路預處理;采用高速 ADC數字化后由 DSP 處理器系統實現緩存及快速、準確的分析計算;采集到的波形數據和分析計算結果通過 FIFO 傳遞到 ARM 嵌入式平臺;采用 LCD 實現波形和分析結果顯示;


基于高端Cortex-A9處理器的電能質量分析與錄波方案設計

采用 SATA硬盤存儲設備來存儲大量的數據以便回放或進一步深入分析;利用鍵盤或觸摸屏實現人機交互功能;設置 RS-232、USB和網絡接口,便于實現電能質量分析裝置統化和網絡化擴展。

系統中采用 FPGA芯片設計協控制器。它的作用主要是產生A/D轉換器所需要的采樣時鐘、完成采樣通道的時序控制、綜合 FIFO 讀時鐘邏輯、控制邏輯等。

推薦方案

設計采用基于NXP i.MX6Q的核心模塊,集成四核1.0GHz Cortex-A9處理器、2GB內存、8GB存儲,模塊支持眾多外設接口:LCD 接口用于 TFT 液晶屏的驅動,USB 接口適用于多種即插即用設備,SATA接口可以支持硬盤用于海量數據存儲(實現錄波),觸摸屏接口可實現觸摸屏控制,網絡接口實現數據與后臺服務器上傳,串口可以擴展RS-485、GPS等功能,擴展總線接口與PCIe接口可擴展FPGA。


基于高端Cortex-A9處理器的電能質量分析與錄波方案設計


ARM 嵌入式平臺移植了Linux操作系統。在實時數據管理、圖形界面、開發環境等方面極易上手。

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