[发明专利]一种计算电能和电能质量参数的专用集成电路

说明书

本发明公开了一种计算电能和电能质量参数的专用集成电路。该专用集成电路包括：顶层专用电路和参数计算专用模块，所述参数计算专用模块包括电流电压有效值专用计算电路、电流电压均值专用计算电路、电流电压峰值专用计算电路、功率专用计算电路、基波频率专用计算电路、谐波专用计算电路，以及三相电能和功率因数专用计算电路中的至少一种。所述顶层专用电路，与各专用计算电路电连接，用于根据参数计算指令调用相应的专用计算电路计算相应参数。本发明由于设计了针对单一参数的专用计算电路以及顶层专用电路，与现有技术中基于软件的通用处理器相比，本申请的运算性能得到了提升。

技术领域

本发明涉及数字集成电路领域，特别是涉及一种计算电能和电能质量参数的专用集成电路。

背景技术

随着电力系统的发展，智能电网终端对于多功能电能参数测量的需求逐步增加，其电能和电能质量参数测量功能要求达到尽可能多样、快速和低功耗。现有的电能参数量测系统大多基于MCU+DSP的架构，其中MCU主要用于控制，DSP适合进行大量数据的处理，能够快速实现FFT、滤波等算法，它们之间协同工作具备相对强大的数据处理能力，其性能强大的主要原因在于采用指令与数据分开的哈佛结构，具有专门的硬件乘法器，能快速完成一些复杂的浮点运算。然而其本质依然是基于软件的通用处理器，其可编程性和灵活性的优势使其运算速度受到了限制。

发明内容

本发明的目的是提供一种计算电能和电能质量参数的专用集成电路，以提高运算速度。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种计算电能和电能质量参数的专用集成电路，包括：顶层专用电路和参数计算专用模块，所述参数计算专用模块包括电流电压有效值专用计算电路、电流电压均值专用计算电路、电流电压峰值专用计算电路、功率专用计算电路、基波频率专用计算电路、谐波专用计算电路，以及三相电能和功率因数专用计算电路中的至少一种；

所述顶层专用电路，与各专用计算电路电连接，用于根据参数计算指令调用相应的专用计算电路计算相应参数。

可选的，所述顶层专用电路用于：

存储电压电流采样数据，所述电压电流采样数据包括电力系统的电压采样数据和电流采样数据；

接收参数计算指令；

对所述参数计算指令进行译码；

根据译码后的参数计算指令调用相应的专用计算电路以及电压电流采样数据，所述电压电流采样数据用于计算所述相应参数。

可选的，所述参数计算专用模块中涉及的加运算电路、减运算电路、乘运算电路、除运算电路均由XilinxIP核直接例化得到。

可选的，所述电流电压有效值专用计算电路用于基于数乘的累加操作，根据电流采样数据计算电流有效值以及根据电压采样数据计算电压有效值；

所述电流电压均值专用计算电路用于基于数乘的累加操作，根据电流采样数据计算电流均值以及根据电压采样数据计算电压均值；

所述电流电压峰值专用计算电路用于比较操作，根据电流采样数据计算电流峰值以及根据电压采样数据计算电压峰值；

可选的，所述电流电压有效值专用计算电路、电流电压均值专用计算电路、电流电压峰值专用计算电路能够进行并行计算。

可选的，所述功率专用计算电路用于：

根据所述电压电流采样数据计算全波有功功率；

根据所述电流电压有效值专用计算电路输出的电压有效值和电流有效值计算全波视在功率；

根据所述全波有功功率和所述全波视在功率计算全波无功功率。