电能质量问题模拟电源系统用来研究电网电压的质量问题,数据采集和获取是研究电能质量问题模拟电源的核心技术。在系统设计中,多通道、高精度、高速通信的数据采集器是检测电能质量问题准确性的重要保障。本文针对电能质量问题模拟电源测试系统,设计了一款基于FPGA的USB高速数据采集器。本文设计的数据采集器可以对三路输入电流、三路输出电流、三路输入电压、三路输出电压共12路模拟电源进行采集,并通过参数可调的PWM信号、计数器输出信号和多路数字IO控制电能质量问题模拟电源及测试系统的状态,具有多通道、多功能、高速、低成本的特性。系统分为硬件设计和软件设计两部分。硬件设计主要包括信号调理电路、STM32F407系统电路、FPGA控制电路以及USB芯片电路;软件设计主要包括STM32F407程序设计、FPGA逻辑设计、USB程序设计、GUI软件应用程序设计。信号调理电路完成电压和电流信号的隔离、调理功能,将输入的模拟电源信号调理成符合数据采集输入要求的电压信号;STM32F407模块实现对模拟输入的采集,并采用SPI接口传输采集数据;FPGA控制模块主要实现对采集数据的缓存及高速传输,并实现计数器输出、PWM输出以及多路数字IO功能;USB通信模块实现数据缓存,并采用USB接口与GUI应用程序通信;GUI应用软件基于windows操作系统,通过软件界面上的输入控件对采样通道、计数器、PWM、IO的参数配置,根据输入通道数,采用显示控件实现对应的波形显示。实验表明,系统实现了参数可调的高速率、高精度、多功能、低成本的数据采集器,各个模块协调工作,符合项目需求,具有普遍适用性。本文首先阐述了高速数据采集器的意义和国内外发展现状,研究了数据采集系统相关理论技术,提出了基于FPGA的USB高速数据采集器的总体设计方案。其次完成了数据采集器的硬件设计,详细介绍了数据采集器的软件设计,最后通过对各部分独立测试以及整体系统测试,验证了系统功能,完成了预期目标。