论文题目：硬件离散小波变换低压交流串联电弧故障检测SoC及识别方法
摘要：电弧故障已逐渐成为住宅建筑电气火灾事故的主要成因之一。由于电弧故障拥有因其复杂、随机和不确定等特性,传统的空气开关断路器无法及时响应切断电源并因此失效。针对这种情况,本文对电弧故障特征进行了初步分析。提出了基于时间片的电弧故障特征检测算法,结合该算法和离散小波变换（Mallat算法）,实现了一个数字硬件检测电路。该电路与高速ADC一起协同工作,对电弧故障信号进行分析和计算,克服了传统MCU软件实现方式的计算瓶颈。在该硬件单元的基础上,设计了一款用于低压交流串联电弧故障检测的SoC芯片。该SoC芯片采用55nm标准CMOS工艺制造,硅片尺寸为1.55*1.9mm~2,功耗为66mW,并利用该SoC芯片搭建了一个电弧故障检测系统。根据该系统提出了一种基于对电网和电流信号同时测量以初步定位电弧故障发生位置的方法。最后对该系统在实验条件下进行测试,测试结果表明该系统可以实时检测低出低压交流串联电弧故障,检测时间低于80ms,故障识别率达到97%。
关键词：片上系统SoC;电弧故障检测;智能电网;硬件离散小波变换;电压电流测量
学科专业：电子科学与技术
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 课题背景
1.2 研究现状
1.3 论文创新点
1.4 论文组织结构
第2章 小波变换原理
2.1 从傅里叶变换到小波变换
2.2 连续小波变换
2.3 离散小波变换
2.4 本章小结
第3章 电弧故障信号采样及分析
3.1 电弧故障采样平台搭建
3.2 电弧故障信号分析
3.3 本章小结
第4章 电弧故障检测实现
4.1 前端采样电路设计
4.2 数字硬件单元设计
4.2.1 硬件离散小波变换
4.2.2 故障特征检测算法
4.3 系统级拓扑设计
4.4 本章小结
第5章 SoC芯片设计
5.1 SoC概述
5.2 SoC启动模式
5.3 SoC相关硬件资源
5.3.1 RISCV核心
5.3.2 SAR ADC及其控制器
5.3.3 相关外设
5.4 本章小结
第6章 实现与测试结果
6.1 SoC实现结果
6.2 系统级测试结果
6.3 本章小结
第7章 总结与展望
7.1 总结
7.2 展望
参考文献
作者简历
致谢