1. 研究目的与意义
在我国,电网供电系统方面,高压与低压部分已经达到了全面实现自动化管理的水准,然而,在对于低压部分的220v以及380v自动化管理方面,我国仅仅才处于起步的状态,但是在国外的很多发达国家已经普遍存在了。
随着社会的迅速发展,人们对电力资源的需求越来越高,也越来越严格,目前,由于电网越来越频繁的使用非线性设备,从而导致电力供应过程中会出现大批量的高次位谐波电流涌入电力传输接收的线路中,产生了迫使电网活动的电压,甚至电路的电流波形都出现了意料之外的异常变化,这不得不引起重视,如今市场上电力测试仪的质量层次不齐,测量指标不够完善,无法满足家庭和企业的使用,为了改善我国传统电力参数测量仪无法再顺应现今电力性能所需标准的现象,加强电力参数测试仪的精准度和安全系数,提高家庭和企业对于电力测试仪的普及量,探索更深层次的全新的多样性功能电力参数测试仪,此课题才得以研究下来,从而实现有功电量计算储存,对电压、有效电流、功率、功率因数等参数的测量,在液晶显示屏上显示电力参数,支持测量数据的存储、实时时钟、声光警报,并可将测量数据通过RS485送至上位机中,上位机可通过RS485对测量仪进行设置。
2. 课题关键问题和重难点
关键问题:1、要考虑并设计测试仪的测量范围,比如最大功率设置为2500W,额定电压为220V,最大电流10A,额定频率50HZ。
2、对于功能的定位问题,需要对有功电量计算存储,对电压、有效电流、功率、功率因数的测量,还要能够对用户当前负载电流进行实时测量,设置安全警报,保障安全措施。
3、考虑如何将测量数据通过RS485送至上位机中,上位机可通过RS485对测试仪进行设置。
3. 国内外研究现状(文献综述)
1、本文主要是介绍了基于MSP430F149单片机的电力参数测试仪,给出了电力参数检测仪的硬件电路、软件设计方 法。
该测量仪具有高测量精度、液晶显示、数据存储功能,并带有485数据接口,可以将测得的数据发送到PC 机,具有硬件结构简单、体积小、成本低、响应快、使用方便等特点。
并对比了直流采样和交流采样的不同之处以及优缺点,分别适用于什么场合,在硬件设计中,介绍了硬件构成部分,重点描述了信号处理模块(选用了抗混叠滤波器)、电网频率实时检测电路、电源模块、通信模块、以及人机交互电路。
4. 研究方案
本次所设计的电力参数测试仪,能够方便的外接用电设施,采集电压和电流信号,经过处理后得到有效电压、有效电流、有功功率、无功功率和功率因数等相关参数的测量值,并直接显示。
该测试仪额定电压为220V,测量准确率在一级左右,整个仪器主要基于MSP430单片机的显示控制,仪器总体结构如下图所示。
仪器总体结构图 流程图
5. 工作计划
第1周、了解课题要求,调研、查询资料、搜集相关文献;对于单相电力参数测试仪有一个初步的了解与认识;第2周、查询相关资料,并翻译不少于3000字的外文文献,论证设计的可行性,研究设计方案和设计思路;第3周、确定设计方案和关键技术,拟定采取的解决措施,撰写毕业设计开题报告;第4周、指导老师查看开题报告,提出修改意见,学生修改并完成开题报告,同时开始设计系统组成原理框图,进行系统电路原理图的设计;第5周、继续设计系统组成原理框图,进行系统硬件组成设计;第6周、完善电路组成,进行电路元器件选择、参数计算等等;第7-8周、搭建、焊接硬件电路、并对硬件部分进行测试;第9周、软件结构和流程图的设计,进行软件设计、程序调试以及仿真;第10周、电路硬件和软件部分联合调试,同时开始撰写毕业论文大纲,准备起草论文;第11周、整理资料,撰写论文,第12周、完善、修改论文,提交给指导老师进行审阅;第13周、指导老师审阅论文后,进行修改后进行答辩;
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