在现代电力系统自动化领域,对于交流信号的采集通常要求具有较高的实时性和准确性。为了实现这一目标,设计者通常会选择使用高性能的集成电路和总线技术。在所提到的文档中,作者详细介绍了如何基于现场可编程门阵列(FPGA)和紧凑外围部件互连(CPCI)总线来设计电力系统交流采样板。以下是根据该文档内容整理出的相关知识点。
文档中提到了FPGA这一关键硬件技术。FPGA是一种通过编程来配置的集成电路,与传统的专用集成电路(ASIC)不同,FPGA允许在硬件层面上进行重新配置,这让FPGA在处理复杂算法和逻辑上具有很大的灵活性和可扩展性。在电力系统中,由于信号处理算法经常需要根据实际情况进行调整,因此FPGA成为了优先选择的方案。文档中特别提到了Ahera公司(现应为Altera公司)的Cyclone系列FPGA,这些FPGA不仅提供了丰富的片内存储和逻辑资源,还支持多种高速差分标准接口,如LVDS、LVPECL等,非常适合用于高速实时信号处理。
文档中提到了CPCI总线技术。CPCI总线(CompactPCI总线)是一种基于PCI电气特性和VME物理特性的工业总线标准,它结合了PCI总线和VME总线的优势,主要应用于对实时性要求极高的工业控制系统中。与传统的PCI总线相比,CPCI总线不仅提高了信号传输速度,同时它具有更好的开放性和通用性。在电力系统中,由于需要实时地将处理后的数据传送到主控板,并能从主控板接收参数设置,因此CPCI总线作为数据交换的媒介非常适合。
此外,文档中还提到了交流采样技术的应用。交流采样涉及到电力系统中的电压和电流信号的实时测量,这对数据采集的速度和精度提出了很高的要求。文中所设计的交流采样板使用了AD7606这款高性能的模拟数字转换器(ADC)。AD7606是一款具有8通道同步采样的数据转换器,支持±10V到±5V的模拟输入范围,最高采样率可以达到200 kSPS,特别适合用于多通道同步采样应用。FPGA负责对AD7606的控制和数据通讯,并且能够处理复杂的滤波算法,从而简化上层软件的运算量以及底层电路布线的难度。
文档还介绍了一种交流采样板的总体设计方案。该方案通过AD7606实现3路电压和3路电流的实时同步采样,所有信号经过保护滤波电路进入AD7606进行同步采样。FPGA内部逻辑编程实现对AD7606的控制及数据通讯,并且能够实现每秒采集4000点数据的高效率。采集的数据通过CPCI总线实时传输到主控板,并触发中断以进行实时数据采集。
总结以上知识点,可以得出设计电力系统交流采样板需要考虑的关键技术包括:FPGA的灵活硬件编程能力、CPCI总线的高速并行数据传输特性、以及高性能ADC如AD7606用于高精度同步采样。通过这些技术的综合应用,可以构建出一套性能可靠、实时性强的电力系统交流采样板,满足现代电力自动化系统对于交流量采集的需求。