發(fā)布時(shí)間：2017-08-17 21:33

  本文關(guān)鍵詞：基于STM32和STN點(diǎn)陣液晶的三相多功能電力儀表研制

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【摘要】：隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展和電器設(shè)備的普及,電力需求快速增長(zhǎng),而一半以上的電力來(lái)源于石化能源,石化發(fā)電勢(shì)必會(huì)給環(huán)境造成破壞。根據(jù)國(guó)家“十二五”節(jié)能減排規(guī)劃,須減少對(duì)石化能源的依賴大力發(fā)展新能源,需要將近年來(lái)快速發(fā)展的分布式新能源發(fā)電設(shè)施并入電網(wǎng)系統(tǒng)：同時(shí)電網(wǎng)中各種電力電子器件的使用給電網(wǎng)增加了許多諧波,影響到系統(tǒng)穩(wěn)定。因此,為了解決上述問題,需要開發(fā)出一套兼具統(tǒng)計(jì)用戶用電發(fā)電數(shù)據(jù),又能分析諧波分量的高效率電表終端系統(tǒng)。本論文所設(shè)計(jì)的電表系統(tǒng),不僅能夠根據(jù)實(shí)際需要測(cè)出基礎(chǔ)的電能參數(shù),還能檢測(cè)出電力系統(tǒng)的諧波分量。本論文的主要工作如下：1、在算法方面,本系統(tǒng)的諧波分量分析,采用了先進(jìn)行插值和加窗處理,再進(jìn)行FFT運(yùn)算的方法,以有效減少頻譜的泄漏和柵欄效應(yīng),達(dá)到系統(tǒng)要求的精度。針對(duì)傳統(tǒng)算法在插值計(jì)算時(shí)耗時(shí)多,不能滿足實(shí)時(shí)性要求的缺點(diǎn),本設(shè)計(jì)選擇了計(jì)算量相對(duì)較少的線性插值,對(duì)應(yīng)于目標(biāo)個(gè)數(shù)對(duì)號(hào)入位,不足的點(diǎn)可用線性仿真求出。2、在硬件設(shè)計(jì)上,兼顧了經(jīng)濟(jì)和工程因素,所設(shè)計(jì)出的電表具有價(jià)格低、功能多和精度高等特點(diǎn)。選用ST公司的STM32F1XX系列單片機(jī),具有豐富的片內(nèi)資源和接口,可以勝任處理大量數(shù)據(jù)；選用電流互感器和輸入電壓串聯(lián)大電阻替代電壓互感器的方案,在滿足系統(tǒng)要求的情況下,節(jié)省了儀表成本；選用軌對(duì)軌的運(yùn)放芯片,具有速度快、信號(hào)失真小的特點(diǎn),以適應(yīng)STM32單片機(jī)AD模數(shù)轉(zhuǎn)換的幅值及精度要求。采用PCA82C250芯片來(lái)代替普通的RS485轉(zhuǎn)換芯片,提高了系統(tǒng)的抗干擾能力；選用STN點(diǎn)陣液晶屏顯示,加入開路輸入和繼電器輸出,溫度測(cè)量和聲音報(bào)警,提高了儀表的集成度,人機(jī)交互更加方便。3、在軟件設(shè)計(jì)上,本論文編寫了mod-bus標(biāo)準(zhǔn)總線協(xié)議的通信方案,以保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)臏?zhǔn)確性和儀表的通用性；編寫了具體的諧波處理算法,快速的準(zhǔn)確的得到需要的數(shù)據(jù)；設(shè)計(jì)液晶多層菜單顯示,更好的查看數(shù)據(jù)和修改參數(shù)。在完成硬件設(shè)計(jì)和軟件調(diào)試后,對(duì)電表進(jìn)行了標(biāo)準(zhǔn)化檢測(cè),實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)證明,本設(shè)計(jì)滿足系統(tǒng)要求。
【關(guān)鍵詞】：智能電表 諧波分析 FFT STM32
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)海洋大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TM930
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第1章 緒論10-13
• 1.1 課題研究的背景10-11
• 1.2 本論文的研究意義11-12
• 1.3 本論文研究的主要內(nèi)容12-13
• 第2章 電力儀表的硬件設(shè)計(jì)13-28
• 2.1 智能電表的技術(shù)指標(biāo)13-15
• 2.2 電表的硬件總體設(shè)計(jì)15-16
• 2.3 微處理器單元16-17
• 2.4 信號(hào)采集單元17-20
• 2.5 漏電流模塊的選擇20-21
• 2.6 485通訊接口21-23
• 2.7 實(shí)時(shí)時(shí)鐘單元23
• 2.8 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元23-24
• 2.9 溫度感應(yīng)單元24
• 2.10 輸出單元24-27
• 2.11 本章小結(jié)27-28
• 第3章 諧波分析中的主要算法28-37
• 3.1 諧波分析算法的分析28-32
• 3.2 基于傅里葉變換的諧波檢測(cè)32-36
• 3.2.1 傅里葉級(jí)數(shù)32-33
• 3.2.2 快速傅里葉變換(FFT)33-34
• 3.2.3 基2的快速傅里葉變換34-36
• 3.3 本章小結(jié)36-37
• 第4章 基本電氣量的算法37-42
• 4.1 電壓電流的計(jì)算37-40
• 4.1.1 直流分量的去除37
• 4.1.2 實(shí)部虛部的計(jì)算37-40
• 4.1.3 有效值的計(jì)算40
• 4.2 功率參數(shù)的計(jì)算40-41
• 4.3 本章小結(jié)41-42
• 第5章 諧波檢測(cè)儀表軟件設(shè)計(jì)42-49
• 5.1 系統(tǒng)主程序42-44
• 5.2 采樣子程序44
• 5.3 采樣數(shù)據(jù)處理子程序44-47
• 5.4 Mod-bus通訊接受中斷子程序47-48
• 5.5 本章小結(jié)48-49
• 第6章 儀表測(cè)試結(jié)果與分析49-53
• 6.1 基本電氣量的測(cè)試結(jié)果49-51
• 6.2 諧波分量的的測(cè)試結(jié)果51
• 6.3 本章小結(jié)51-53
• 第7章 總結(jié)和展望53-55
• 7.1 實(shí)驗(yàn)總結(jié)53
• 7.2 產(chǎn)品展望53-55
• 參考文獻(xiàn)55-58
• 致謝58-59
• 個(gè)人簡(jiǎn)歷59-60
• 碩士期間已發(fā)表的論文60

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本文編號(hào)：691242