电能仪表论文提纲

电气设备多功能电能仪表设计

摘要：人们的生产生活离不开电能,随着石化能源的日益枯竭以及环境污染的逐渐加剧,人们对电能的消耗越来越多,这也导致电能计量仪表的使用越来越多。当前各类电气设备层出不穷,电能仪表的应用场合更加广泛,因此对电能仪表提出了各种新的使用要求。本文主要研究针对电气设备使用的三相多功能电能仪表,要求仪表具备较高的测量精度,具有较低的成本,具备多样化的通信方式,以满足不同客户的使用要求。论文首先介绍了课题的选题背景和研究意义,在此基础分析了当前电气设备电能仪表发展存在的相关问题。其次讨论了电能仪表设计所需的关键技术,包括ADC模拟数字转化技术和电气参数测量的基本算法,对比分析了不同通信方式的特点以及其适用场景。在对新型电能仪表功能需求分析的基础上,讨论了电能仪表的总体设计。将电能仪表分为强电单元、信号处理单元和显示通信单元,分析了模块化设计的优势。对比分析不同类型控制器的优缺点,选定ADSP-BF531作为核心控制器,选定AD73360芯片作为ADC转换芯片。在总体设计的基础上,重点分析了电能仪表硬件单元的设计。介绍了BF531控制器部分的时钟系统设计,详细分析了系统时钟分频设计方案。研究人机接口单元部分设计,选择LCD12864液晶显示器作为显示单元,采用SPI接口与DSP控制器进行通信。详细讨论了电源管理单元的设计。仪表提供交流和直流两种供电方式,电源缺相时仪表正常工作,交流断电时仪表可以继续运行。重点介绍了通信接口电路设计,研究了各个接口的具体实现方式以及电路实现方式。分析了电能信息采样处理电路设计和DSP最小系统电路设计,给出了详细的电路设计方案。分析了电能仪表的软件系统设计,并对电能仪表进行性能测试。将电能仪表按照不同的功能单元设计不同的子程序,并重点分析了ADC采样子程序的设计。最后从功能测试和性能测试两个角度验证电能仪表的功能和性能。本设计中电能仪表具备常规的RS-232、RS-485和红外通信,同时根据客户的需求可以选配CAN总线通信和4G无线通信方式。该三相电能表满足0.2S级的精度要求,工作稳定可靠。 

关键词：电能仪表

文章目录

摘要

Abstract

1 绪论

    1.1 选题的背景及意义

    1.2 国内外电气设备仪表研究概况及发展趋势

        1.2.1 国内外电能表的发展概况和发展趋势

        1.2.2 国内外电能计量芯片的研究状况

    1.3 目前电气设备仪表发展存在的相关问题

    1.4 本文的主要内容和结构安排

2 电气设备多功能电能仪表设计关键技术分析

    2.1 电气设备多功能电能仪表总体结构

    2.2 模拟信息采样技术

    2.3 通信技术

        2.3.1 有线通信方式分析

        2.3.2 无线通信方式分析

    2.4 电气参数测量基本算法

        2.4.1 电压和电流有效值测量

        2.4.2 有功功率测量

        2.4.3 频率测量

        2.4.4 准同步算法

    2.5 本章小结

3 多功能电能仪表的总体设计

    3.1 多功能电能仪表的需求分析

    3.2 多功能电能仪表的总体设计

        3.2.1 强电单元

        3.2.2 信号处理单元

        3.2.3 显示通信接口单元

        3.2.4 三个单元分开设计的优势分析

    3.3 关键器件的对比选择

        3.3.1 主控制器的对比选择

        3.3.2 ADC芯片的选择

    3.4 本章小结

4 多功能电能仪表各个功能单元详细设计

    4.1 BF531 控制器系统时钟设计

    4.2 人机接口单元设计

    4.3 电源管理单元设计

        4.3.1 供电单元的需求分析

        4.3.2 供电单元的具体设计

    4.4 通信接口电路设计

        4.4.1 红外通信接口电路

        4.4.2 RS-232 通信接口设计

        4.4.3 RS-485 通信接口设计

        4.4.4 4G无线通信接口设计

        4.4.5 CAN总线电路设计

    4.5 电能信息采样处理电路设计

    4.6 DSP工作最小系统电路

    4.7 本章小结

5 多功能电能仪表软件设计与性能测试

    5.1 系统软件总体结构

    5.2 ADC采样子程序设计

    5.3 多功能仪表的测试

        5.3.1 多功能仪表的功能测试

        5.3.2 多功能仪表的性能测试

    5.4 本章小结

结论

参考文献

[1]智能电能表检测及常见故障分析与处理[J]. 赵敏.  矿业装备. 2018(05)

[2]基于智能电表大数据分析的台区变压器三相不平衡治理[J]. 耿俊成,马文栋,郭志民,孙玉宝.  智慧电力. 2018(09)

[3]一种直流充电桩的计量监测和管理系统设计[J]. 石荣,潘建华,李香,徐振伟.  计算机产品与流通. 2018(09)

[4]基于STM32F103的三相智能电表设计[J]. 王冠,陈利.  电脑知识与技术. 2018(22)

[5]宽温高精度三相智能电表的设计[J]. 徐京生,邹楠,刘金剑,于岩,梁志强,董占国.  电工技术. 2018(08)

[6]基于FFT复数运算的双向电能计量算法研究[J]. 李中伟,张宝军,张宏莉,刘慧众.  自动化技术与应用. 2017(12)

[7]基于无谐波检测和选择性谐波补偿原理的组合式同相供电系统控制策略[J]. 王果,常文寰,Claus Leth Bak,周末,郝泽宇.  电力自动化设备. 2017(12)

[8]电能计量芯片ADE7880在智能电表中的应用研究[J]. 招景明,黄伟,谢晓华,彭显刚,邓小康.  智慧电力. 2017(11)

[9]基于扩展DFT的谐波检测算法的研究[J]. 张静,赵庆生,王旭平,郭尊.  现代电子技术. 2017(21)

[10]基于MSP430的智能电表设计[J]. 张鑫.  工业控制计算机. 2017(09)