[發明專利]基于FPGA的高精度秒脈沖倍頻出采樣脈沖的方法

有效

• 申請號: 201410173291.4
• 申請日: 2014-04-28
• 公開（公告）號: CN103941622A
• 公開（公告）日: 2014-07-23
• 發明（設計）人: 高磊;陳久林;袁宇波;卜強生;宋亮亮;李澄;葛永高;陸玉軍;倪時龍;戴太文
• 申請（專利權）人: 國家電網公司;江蘇省電力公司;江蘇省電力公司電力科學研究院;江蘇方天電力技術有限公司;福建億榕信息技術有限公司
• 主分類號: G05B19/042
• 分類號: G05B19/042;G01R19/25
• 代理公司: 南京縱橫知識產權代理有限公司 32224
• 代理人: 董建林

技術領域

本發明涉及一種高精度采樣脈沖輸出實現方法，特別涉及一種基于FPGA的高精度秒脈沖倍頻出采樣脈沖的方法，屬于電力系統測控技術領域。

背景技術

隨著電力系統的快速發展，電網的容量、結構都在發生巨大的變化，儀器儀表行業也在不斷的進行改進。在電能質量監測中，對基本電力參數采樣和計算的方法一般有兩種，分別是交流采樣法和直流采樣法。直流采樣法對采樣值只做一次比例變換，其測量精度受限較多，誤差大，不穩定，所以通常要想獲得高精度高穩定性的電參數，需要進行交流采樣。交流采樣時按一定的規律對信號的瞬時值進行采樣，按照采樣的基本定理，采樣頻率需要高于被測信號最高頻率的2倍以上。在電力系統中常用的是同步交流采樣，采用秒脈沖信號對設備進行同步，設備在秒脈沖信號同步的基礎上，產生用于AD采樣控制的采樣脈沖。傳統的倍頻方法是：假設設備內部的鐘振是高穩定度和高精度的，在脈沖計數器的控制下，每間隔一個固定的計數值就輸出一個采樣脈沖。以4kHz的采樣脈沖為例，每隔250微秒輸出一個采樣脈沖，則每秒鐘共輸出4000個脈沖，由于鐘振存在偏差，假如每秒時間偏差5微秒，采樣固定計數值的方法會在最后一個采樣脈沖與實際的時間偏差達到5微秒，這一誤差導致采樣精度偏低，對于電力的同步系統要求來說是難以容忍的。

發明內容

本發明的目的是針對現有技術中的不足，提供一種基于FPGA的高精度秒脈沖倍頻出采樣脈沖的方法，解決了現有技術中直接由鐘振提供采樣脈沖導致采樣精度偏低的技術問題。

為解決上述技術問題，本發明所采用的技術方案是：基于FPGA的高精度秒脈沖倍頻出采樣脈沖的方法，包括如下步驟：

步驟一：計算實際同步秒脈沖計數值Treal與理想同步秒脈沖計數值Trat的偏差，并計算兩者偏差的絕對值，記為b，則b?=?|Treal－Trat|；

步驟二：判斷b與0的大?。喝鬮=0，則由標準采樣脈沖觸發輸出實際采樣脈沖；若b不等于0，則記錄Treal與Trat兩者差的正負標識S：若兩者差值為正數，則令S=0；若兩者差值為負數，則令S=1；

步驟三：當標準采樣脈沖到來時，觸發b與采樣頻率a進行減法運算，運算結果記為c，則c=b-a，將c加載至FPGA芯片內部的累加器；

步驟四：判斷c與0的大?。喝鬰大于等于0，則令c=c-a，并進入步驟五；若c小于0，則每個標準采樣脈沖到來時，脈沖計數器的計數結果Tcnt=Tcnt+1，并進入步驟六；

步驟五：根據正負標識S的值，調整脈沖計數器的計數結果Tcnt：若S=0，則忽略1個計數，即令Tcnt=Tcnt；若S=1，則在Tcnt=Tcnt+1的結果上，再增加1個計數，即令Tcnt=Tcnt+2；

步驟六：對Tcnt與采樣頻率a的比進行求余運算：若Tcnt／a的余數為0，則輸出1個實際采樣脈沖；否則，等待下一個標準采樣脈沖到來時，觸發c與b進行加法運算，即令c=c+b，并返回步驟四。

與現有技術相比，本發明的有益效果是：在每個采樣脈沖輸出時判斷是否進行校正，能夠將鐘振在一個采樣周期內產生的總偏差平均分布到實際采樣脈沖中，顯著降低了實際采樣脈沖與理想采樣脈沖的時間偏差，使采樣曲線更平滑，提高了采樣精度，為模數信號采集提供了更加可靠穩定的采樣脈沖信號。方法中避免了除法運算的使用，操作方法簡單易行，大大減少了FPGA芯片資源的占用，提高了FPGA的運行速度和可靠性。?

附圖說明

圖1為本發明的操作流程圖。

具體實施方式