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研究生: 江國銘
Kuo-Ming Chiang
論文名稱: 以FPGA為設計晶片之電壓閃爍計算
Design of a FPGA-Based Chip for Voltage Flicker Calculation
指導教授: 吳啟瑞
Chi-Jui Wu
口試委員: 李尚懿
none
郭明哲
none
張偉能
none
陸臺根
none
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 電資學院 - 電機工程系
Department of Electrical Engineering
論文出版年: 2011
畢業學年度: 99
語文別: 中文
論文頁數: 114
中文關鍵詞: 電壓閃爍FPGA間接解調法
外文關鍵詞: voltage flicker, FPGA, indirect demodulation method
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由於煉鋼廠內的電弧爐在運轉時,通常會造成電壓閃爍的問題。而如何準確計算出電壓閃爍量是電壓閃爍管制與改善的首要之務。由於FPGA具有體積小、性能好及低成本,所以本論文使用FPGA來計算電壓閃爍量。而文中並製作能產生電壓閃爍波形的電路,以及在FPGA端製作能將類比型式的電壓波形資料轉成數位信號,以供FPGA運算的電路。文中以間接解調法計算電壓閃爍量,並且改善在較高調變頻率上會計算不準確的問題。然後。使用硬體描述語言撰寫間接解調法的計算式。之後。使用自定的電壓閃爍波形供給FPGA計算,將計算結果和自給值做比較,其誤差率最大為2.6%。最後使用實際的電壓波形資料,分別使用FPGA和Matlab計算,而兩者之間的誤差率最大為3.39%。


Since the operation of the arc furnace in a steel factory usually results in voltage flicker problems, how to accurately calculate the voltage flicker severity is the first step in the voltage flicker limitation and improvement. The advantages of FPGA include small size, great performance, and low cost, so that this thesis chooses the FPGA module to calculate the amount of voltage flicker. It is also to design an electric circuit that can generate voltage flicker waveforms. The function of the FPGA module is designed to transfer the data of analog-type voltage waveform in the digital data for the voltage flicker calculation. In this thesis, the indirect demodulation method is used to calculate the amount of voltage flicker and to improve the inaccurate problem in higher modulating frequency components. Then, the Hard Description Language (HDL) is used to develop the computation by using the indirect demodulation method. Afterward, the voltage flicker components of the self-defined voltage waveform are calculated in FPGA, and the maximum error of components is 2.6%. Finally, the voltage flicker components of an actual voltage waveform are calculated in FPGA and MATLAB, separately, and the maximum calculation error between FPGA and MATLAB is 3.39%.

摘要 i Abstract ii 誌謝 iii 目錄 iv 圖索引 viii 表索引 xii 第一章 緒論 1 1.1 研究動機與目的 1 1.2 文獻回顧 1 1.3 研究方法 3 1.4 章節敘述 3 第二章 電壓閃爍定義 5 2.1 電壓閃爍簡介 5 2.2 電壓閃爍程度評估方式 8 2.2.1 UIE標準理論 8 2.2.2 日本理論 8 2.3電壓閃爍管制標準 8 2.4 交流與直流電弧爐簡介 10 2.5 電壓閃爍抑制方式 12 2.5.1 供電方面 12 2.5.2 用戶方面 13 第三章 FPGA與測試電路 16 3.1 簡介 16 3.2 FPGA電路結構 16 3.3 硬體開發平台 19 3.4系統監控測試軟體(FUSE) 21 3.5 FPGA設計流程 24 3.6 VHDL硬體描述語言 27 3.7 產生測試波形電路 32 3.7.1 數位轉類比轉換器 DAC 0800 33 3.7.2 單晶片AT89S52 38 3.7.3 Matlab 43 3.7.4 實測產生測試波形電路 45 3.8 FPGA開發平台外接類比輸入電路 49 3.8.1 差動電路 49 3.8.2 加法電路 50 3.8.3 類比轉數位轉換器ADC 0804 51 3.8.4 實測FPGA開發平台外接電路 54 第四章 電壓閃爍計算方法 57 4.1 前言 57 4.2 基本運算原理介紹 57 4.2.1 離散傅立葉轉換 57 4.2.2 快速傅立葉轉換 58 4.2.3 頻率解析度 60 4.3 直接解調法 63 4.4 間接解調法 65 4.5 結語 75 第五章 以FPGA計算電壓閃爍 77 5.1 程式設計流程 77 5.2 電壓閃爍計算模組介紹 77 5.3 電壓閃爍計算式之電路架構 79 5.4 模擬波形的結果分析 84 5.5 實際波形的結果分析 85 5.6 結語 88 第六章 結論與未來研究方向 89 6.1結論 89 6.2 未來研究方向 90 參考文獻 91 作者簡介 97

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無法下載圖示 全文公開日期 2016/07/19 (校內網路)
全文公開日期 本全文未授權公開 (校外網路)
全文公開日期 本全文未授權公開 (國家圖書館:臺灣博碩士論文系統)
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