本文關(guān)鍵詞： 智能電能表 開關(guān)電源 計量芯片 微控制器　出處：《哈爾濱理工大學(xué)》2017年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：電力系統(tǒng)已隨社會的發(fā)展發(fā)生了不可忽視的巨大變化,智能電網(wǎng)已然成為未來電網(wǎng)發(fā)展的必然趨勢。智能電能表作為其中的重要環(huán)節(jié),除了需要具備電能計量、存儲和處理的功用,還需要承載著網(wǎng)絡(luò)通信、自動檢測與控制以及信息交互等重要智能功能。諸多專家一致認(rèn)為,對于智能電網(wǎng)發(fā)展的推動工作,智能電能表的發(fā)展將會起到關(guān)鍵性意義。隨著智能電能表應(yīng)用的推廣,其精準(zhǔn)化計量、智能化控制管理與小型化發(fā)展已然成為重要的發(fā)展趨勢。本文首先對國內(nèi)外智能電能表的研究現(xiàn)狀和發(fā)展情況進(jìn)行分析和總結(jié),最終確認(rèn)了本設(shè)計中智能電能表的功能定義與系統(tǒng)構(gòu)架。作為智能電能表非常核心的供電模塊,傳統(tǒng)的設(shè)計中常采用線性穩(wěn)壓電源,其體積笨重、轉(zhuǎn)化效率低、發(fā)熱大等顯著缺點限制了智能電能表的發(fā)展。本文中采用反激式開關(guān)電源替代傳統(tǒng)線性穩(wěn)壓電源,有效的提升了系統(tǒng)的電源轉(zhuǎn)化效率、縮減了系統(tǒng)硬件體積,減小了系統(tǒng)發(fā)熱。在其他各部分硬件設(shè)計中,系統(tǒng)采用計量芯片加MCU控制器的架構(gòu)模式進(jìn)行電路設(shè)計。選用Atmel公司的高性能高精度專用電能計量芯片ATT7053BU設(shè)計計量模塊,選用專用MCU芯片F(xiàn)M3308作為微控制器,并協(xié)同其他芯片完成系統(tǒng)的通信、存儲、顯示等其他功能。系統(tǒng)在整體策略上采用模塊化設(shè)計,快速靈活的實現(xiàn)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集、計量、存儲和處理等基本功,以及信息通信、自動控制等智能功能。完成智能電能表的硬件、軟件設(shè)計后,對樣表進(jìn)行系統(tǒng)進(jìn)行測試與分析。對系統(tǒng)開關(guān)電源部分的轉(zhuǎn)化效率與紋波系數(shù)進(jìn)行分析,紋波系數(shù)測試均值為1%左右,遠(yuǎn)高于5%的設(shè)計要求;平均轉(zhuǎn)換效率為79%,符合設(shè)計預(yù)期。對樣表進(jìn)行精度校驗,并在系統(tǒng)兼容試驗前后對系統(tǒng)電能精確度進(jìn)行比對與分析,分別測得平均有功功率的誤差精度為0.056%和0.046%,符合1級表標(biāo)準(zhǔn),試驗結(jié)果符合設(shè)計要求。
[Abstract]:With the development of the society, the power system has undergone tremendous changes, and the smart grid has become the inevitable trend of the future power grid development. As an important part of the smart watt-hour meter, it is necessary to have electric energy metering. The functions of storage and processing also need to carry important intelligent functions such as network communication, automatic detection and control, and information exchange. The development of intelligent watt-hour meter will play a key role. The development of intelligent control management and miniaturization has become an important development trend. Finally, the function definition and system framework of intelligent watt-hour meter in this design are confirmed. As a very core power supply module of intelligent watt-hour meter, the traditional design often uses linear power supply, which is bulky and inefficient. In this paper, the flyback switching power supply is used to replace the traditional linear power supply, which effectively improves the power conversion efficiency of the system and reduces the hardware volume of the system. In other parts of the hardware design, the system adopts the architecture mode of metering chip and MCU controller to design the circuit. The high performance and high precision ATT7053BU chip of Atmel company is used to design the metering module. The special MCU chip FM3308 is selected as microcontroller, and other functions such as communication, storage, display and other functions are completed in cooperation with other chips. The system adopts modularization design in the overall strategy, and realizes the data acquisition and measurement of the system quickly and flexibly. Basic skills such as storage and processing, as well as intelligent functions such as information communication, automatic control, etc. After completing the hardware and software design of the intelligent watt-hour meter, The conversion efficiency and ripple coefficient of switching power supply are analyzed. The mean value of ripple coefficient is about 1%, which is much higher than the design requirement of 5%. The average conversion efficiency is 79, which is in line with the design expectation. The precision of the sample table is checked and compared and analyzed before and after the system compatibility test. The error accuracy of the average active power measured is 0.056% and 0.046 respectively, which conforms to the standard of the first grade table, and the test results meet the design requirements.
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TM933.4

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