基于FPGA和程控滤波的非接触式电流检测装置开题报告

 2024-07-04 23:59:06

1. 本选题研究的目的及意义

非接触式电流检测技术作为一种安全可靠的电流测量方法,在电力系统监测、工业自动化控制、智能电网建设等领域具有广泛的应用前景。

随着电子技术和信息技术的快速发展,对非接触式电流检测技术提出了更高的要求,例如更高的精度、更快的响应速度、更强的抗干扰能力以及更灵活的应用场景适应性。


本课题旨在研究和开发一种基于FPGA和程控滤波的非接触式电流检测装置,结合FPGA的高速并行处理能力和程控滤波的灵活可调性,实现对电流信号的高精度、快速、抗干扰检测。

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2. 本选题国内外研究状况综述

非接触式电流检测技术近年来成为国内外研究热点,其核心在于电流传感器的设计和信号处理算法的优化。


国内方面,清华大学、浙江大学、华中科技大学等高校在基于霍尔效应、磁通门、巨磁阻抗等原理的电流传感器方面取得了重要进展,并在电力系统故障诊断、电机驱动控制等领域取得了应用成果。

然而,国内研究多集中于传感器本身的性能提升,而在基于FPGA的信号处理算法研究方面相对薄弱,尤其缺乏将程控滤波技术应用于非接触式电流检测的系统性研究。

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3. 本选题研究的主要内容及写作提纲

本课题主要内容包括以下几个方面:1.研究非接触式电流检测技术,分析其工作原理、优缺点以及适用场景。

2.研究电流传感器的工作原理,选择合适的传感器类型,并设计相应的信号调理电路,将电流信号转换为电压信号。

3.研究FPGA数字信号处理技术,设计基于FPGA的程控滤波算法,对电流传感器输出的电压信号进行滤波处理,以提高系统的抗干扰能力和测量精度。

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4. 研究的方法与步骤

本课题研究将采用理论分析、实验研究和仿真模拟相结合的方法,按照以下步骤逐步开展:
1.文献调研阶段:查阅国内外相关文献,了解非接触式电流检测技术、电流传感器、FPGA数字信号处理、程控滤波等方面的研究现状和发展趋势,为课题研究奠定理论基础。


2.系统方案设计阶段:根据课题研究目标和技术指标要求,确定系统总体方案,包括电流传感器选型、信号调理电路设计、FPGA型号选择、程控滤波算法设计等。


3.硬件电路设计与实现阶段:根据系统方案设计,完成硬件电路的设计、元器件选型、PCB板绘制、电路焊接与调试等工作,搭建硬件平台。

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5. 研究的创新点

本课题研究的创新点主要体现在以下几个方面:
1.采用FPGA和程控滤波技术相结合的方式实现非接触式电流检测,突破了传统电流检测方法的局限性,提高了电流检测的精度、速度和抗干扰能力。


2.设计基于FPGA的程控滤波算法,可以根据实际应用需求灵活调整滤波器参数,提高系统的适应性和性能。


3.开发基于FPGA的非接触式电流检测装置的软件系统,实现了电流信号的实时采集、处理和显示,并提供友好的人机交互界面。

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6. 计划与进度安排

第一阶段 (2024.12~2024.1)确认选题,了解毕业论文的相关步骤。

第二阶段(2024.1~2024.2)查询阅读相关文献,列出提纲

第三阶段(2024.2~2024.3)查询资料,学习相关论文

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7. 参考文献(20个中文5个英文)

[1] 王健,邓超,王亮,等. 基于FPGA的柔性直流配电网故障线路选择性识别方法[J]. 电工技术学报,2022,37(20):5442-5452.

[2] 陈逸. 基于FPGA的交直流柔性配电网故障定位系统研究[D]. 北京:华北电力大学,2022.

[3] 张浩,张宇,周游,等. 基于FPGA与改进型扩展卡尔曼滤波的永磁同步电机无传感器控制[J]. 电工技术学报,2022,37(09):2362-2371.

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