[实用新型]基于FPGA的电压同步与光控接口

说明书

技术领域

本实用新型涉及电压同步技术领域，具体为基于FPGA的电压同步与光控接口。

背景技术

随着科学技术和国民经济的快速发展，各种工业生产对电力系统对电能质量的要求越来越高，因此，对电网参数进行实时检测与分析具有重要的意义。要解决电能质量问题，首先要建立电能质量各项指标的监测和分析系统，对电网中的各种指标进行实时更新测量和数据采集。传统的电网数据采集系统往往采用单片机或DSP作为控制器，来控制模/数转换器(ADC)、存储器和其他外围电路的工作。但是，由于单片机本身的指令周期以及处理速度的影响，其时钟频率较低，各种功能都要靠软件的运行来实现，而软件运行时间在整个采样时间中占有很大的比例，效率较低，很难满足系统对数据采集系统实时性和同步性的要求。

当今社会是数字化的社会,数字集成电路应用非常广泛,其发展从电子管、晶体管、小规模集成SSI、MSI、LSI到超大规模集成电路ULSI和超位集成电路GSI,其规模平均每1-2年翻一番。集成电路的发展大大促进了电子设计自动化(EDA)的发展,ASIC的设计与制造,已不再完全由半导体厂商独立承担,系统设计师在实验室里就可以设计出合适的ASIC芯片,并且立即投入实际应用中,这都得益于现场可编程逻辑器件(PLD)的出现。现在应用最广的主要是现场可编程门阵列FPGA、复杂可编程逻辑器件CPLD和可擦除可编程逻辑器件EPLD。现场可编程门阵列FPGA器件是Xlinx公司1985年首家推出的,它是一种新型的高密度PLD,采用CMOS-SRAM工艺制造。

与传统电路设计方法相比，FPGA具有功能强大，开发过程投资小、周期短，可反复编程修改，保密性能好，开发工具智能化等特点，特别是随着电子工艺的不断改进，低成本FPGA器件推陈出新，这一切促使FPGA成为当今硬件设计的首选方式之一。

实用新型内容

本实用新型的目的在于针对上述现有技术的不足，提供基于FPGA的电压同步与光控接口。

本实用新型的技术方案是这样实现的：基于FPGA的电压同步与光控接口，包括：用以采集电网三相电压的电压互感器单元；用以采集电网三相电流的电流互感器单元；输入端与电压互感器单元和电流互感器单元均电性相连的同步模块；通过光纤外接终端设备的光收发模块；以及与同步模块输出端和光收发模块均电性相连的FPGA单元；同步模块将电压互感器单元和电流互感器单元传输来的正弦波电压信号转换为同步的矩形波电压信号，然后将矩形波电压信号传给FPGA单元，FPGA单元接收到矩形波电压信号后，将矩形波电压信号转换为数字信号，再控制光收发模块将数字信号转换为光信号，通过光纤发送给终端设备；光收发模块还用以在终端设备出现错误或需要改变状态时，将终端设备发射来的光信号转换成数字信号，传给FPGA单元。

优选的，所述FPGA单元包括电平转换模块和FPGA模块，所述同步模块输出端通过电平转换模块与FPGA模块电性相连；所述电平转换模块用以将同步模块输出的5V电压信号转换为FPGA模块可接收的3.3V电压信号。

优选的，所述电压互感器单元采用电流型电压互感器。

优选的，所述同步模块为过零比较器电路，将正弦波电压信号转换为同步的矩形波电压信号。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

1、本实用新型采用FPGA代替传统的单片机，可以更好地进行精确定时和同步处理；

2、光收发模块通过光纤与终端设备进行通信，光纤通信的抗干扰能力较强，可大大提高系统的抗干扰能力。

附图说明

下面结合附图中的实施例对本实用新型作进一步的详细说明，但并不构成对本实用新型的任何限制。

图1是本实用新型原理图；

图2电压互感器单元的电路图；

图3电流互感器单元的电路图。

图中：1、电压互感器单元，2、电流互感器单元，3、同步模块，4、FPGA单元，41、电平转换模块，42、FPGA模块，5、光收发模块。

具体实施方式