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基于FPGA的弓网电弧模拟装置多通道数据采集系统设计
| 论文题名： | 基于FPGA的弓网电弧模拟装置多通道数据采集系统设计 |
| 关键词： | 电气化铁路;弓网电弧模拟装置;多通道数据采集系统;程序设计;现场可编程阵列 |
| 摘要： | 随着高速电气化铁路的快速发展和列车运行速度的不断提升，铁路牵引供电系统中弓网离线电弧造成的电气烧伤事故越来越频繁，受流问题是制约电气化铁路提速瓶颈之一，弓网离线电弧是高速列车受流的关键因素。我国迫切需要研制出适合我国国情的高速接触网检测列车和高速接触网检测设备，为了研究电弧的发生机理，检测弓网离线电弧的电气参数，根据现有的弓网电弧模拟装置，展开了基于FPGA的多通道数据采集系统的设计，对弓网的接触压力、电流、电压和光四个物理参数进行同步采集和储存。 针对弓网电弧模拟装置的结构和检测的数据需求，分析原有基于DSP处理器数据采集在运行速度以及扩展性方面存在的不足，设计了以Altera CycloneⅣEP4CE30 FPGA为核心芯片的硬件平台，其中硬件系统包括了AD9280转换电路，模拟信号调理电路，电源模块，以及基于CY7C68013的USB总线传输电路。软件系统包括了FPGA控制程序、USB固件程序以及虚拟仪器程序，系统采用了Slave FIFO数据传输模式，并对AD采集、USB控制和FIFO传输进行了Modelsim时序仿真，证明了多通道数据同步采集时序设计的有效性，其中USB固件设计在Keil3环境下开发完成，保证了USB总线的高速稳定传输，同时基于MFC设计了储存数据和数据显示的上位机程序。 最后系统对弓网电弧模拟实验装置进行了实际测量，采用SignalTapⅡ逻辑分析仪调试FPGA系统，分析系统的性能，并且将采集到的实际的弓网参数通过USB总线传输到上位机软件中，实现对弓网的接触压力、电流、电压和光实时同步监测显示和储存，同时将测试结果与现有的采集设备进行了对比分析，验证了采集系统设计的可行性。 |
| 作者： | 杨盼盼 |
| 专业： | 电气工程 |
| 导师： | 李华伟 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 北京交通大学 |
| 学位年度： | 2015 |
| 正文语种： | 中文 |
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