基于FPGA的电压同步与光控接口制造技术

本实用新型专利技术公开了基于FPGA的电压同步与光控接口，包括电压互感器单元、电流互感器单元、同步模块、FPGA单元和光收发模块，所属电压互感器单元用以采集电网的三相电压，所属电流互感器单元用以采集电网的三相电流，所属电压互感器单元和电流互感器单元均与同步模块输入端电性相连，所属同步模块与FPGA单元电性相连，所属光收发模块与FPGA单元电性相连，通过光纤外接终端设备，用以将FPGA单元的数字信号转换成光信号，通过光纤发射到终端设备，并且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。本实用新型专利技术结构简单，使用方便，采用FPGA代替传统的单片机，可以更好地精确定时和同步处理。

【技术实现步骤摘要】
基于FPGA的电压同步与光控接口
本技术涉及电压同步
，具体为基于FPGA的电压同步与光控接口。
技术介绍
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。
技术实现思路
本技术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。本技术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，本技术的有益效果是：1、本技术采用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技术作进一步的详细说明，但并不构成对本技术的任何限制。图1是本技术原理图；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。具体实施方式请参阅图1，本技术提供一种技术方案：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1；用以采集电网三相电流的电流互感器单元2；输入端与电压互感器单元1和电流互感器单元2均电性相连的同步模块3；通过光纤外接终端设备的光收发模块5；以及与同步模块3输出端和光收发模块5均电性相连的FPGA单元4。同步模块3将电压互感器单元1和电流互感器单元2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4，FPGA单元4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5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5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4。FPGA单元4包括电平转换模块41和FPGA模块42，同步模块3输出端通过电平转换模块41与FPGA模块42电性相连。电平转换模块41用以将同步模块3输出的5V电压信号转换为FPGA模块42可接收的3.3V电压信号。电压互感器单元1采用电流型电压互感器。同步模块3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。图2示出了电压互感器单元的电路图。图3示出了电流互感器单元的电路图。以上所举实施例为本技术的较佳实施方式，仅用来方便说明本技术，并非对本技术作任何形式上的限制，任何所属
中具有通常知识者，若在不脱离本技术所提技术特征的范围内，利用本技术所揭示
技术实现思路
所作出局部更动或修饰的等效实施例，并且未脱离本技术的技术特征内容，均仍属于本技术技术特征的范围内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
基于FPGA的电压同步与光控接口，其特征在于，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。

【技术特征摘要】
1.基于FPGA的电压同步与光控接口，其特征在于，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...

【专利技术属性】
技术研发人员：侯广松，孔宁，陈波涛，程昭龙，佀东方，杨文，杨哲，
申请(专利权)人：国网山东省电力公司菏泽供电公司，国家电网公司，
类型：新型
国别省市：山东,37