电力参数检测仪的设计与实现

论文摘要

电力参数检测仪作为电站系统的一个关键部件,起着重要的作用,同时也是保证电站系统供电品质的一个重要手段。随着武器装备对电源供电品质要求越来越精确,使用环境越来越恶劣、复杂多变,研发功能齐全的电力参数检测仪,使之能详细记录电站系统运行过程中各电力参数,检测供电品质,对保证用户供电品质,电站安全、稳定运行有着重要意义。项目是根据目前公司工频、中频、双频发电机组及电站配套国防系统武器装备的使用情况,在现有的电力参数检测仪的基础上,结合产品特点而提出的,并成立了项目课题组。项目从原理,算法,外型,工艺等各方面都进行了创新,用于满足复杂负载和恶劣环境下的电站自动检测的需求。市场上实际使用的各种电力参数检测仪,要么性能优良但价格昂贵,一般用户承受不起,难以推广;要么价格便宜但功能单一,不能全面准确掌握供电电源各项参数。由于军工产品的特殊性,因此,很有必要开发一种功能齐全、环境适用性好、测试精度高、适于推广的电力参数检测仪。论文从硬件设计、软件设计等方面介绍了以TMS320F2812 DSP为核心的电力参数测试仪研究和开发的若干成果,主要内容包括:充分结合TMS320F2812的特点的信号采样、数据分析、人机接口和通讯等模块的软硬件功能设计与实现;利用16位高精度的ADS8365模数转换芯片进行电源采样测量;讨论了频率、电压和电流有效值、功率以及电能等电参量的测量原理;通过DSP芯片高性能处理能力实现数据的处理,结合FFT算法进行运算;并通过液晶屏显示三相电压有效值、三相电流有效值、视在功率、有效功率等基本参数,最后通过本装置与标准仪器的对比实验,分析了误差产生的原因,并提出了改进的建议。结果表明,本文所设计的电力参数检测仪,具有一定的测量速度和测量精度,人机界面友好,易于操作,功能齐全,具有可扩展性,能基本满足电力参数监测的要求,具有很广阔的应用前景和实用价值。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 引言
• 1.1 课题研究的背景及意义
• 1.2 国内外研究水平及发展状况
• 1.2.1 电测及仪表技术的发展
• 1.2.2 国内的研究现状
• 1.2.3 国外的研究现状
• 1.2.4 技术发展趋势
• 1.3 本课题的提出和研究意义
• 1.4 本课题的主要工作和内容
• 第2章 电力参数测量指标及测量方法
• 2.1 交流信号采样技术
• 2.1.1 同步采样法
• 2.1.2 非同步采样法
• 2.1.3 准同步采样法
• 2.2 电力参数测量
• 2.2.1 电压、电流有效值测量
• 2.2.2 频率的测量
• 2.2.3 功率、功率因数的测量
• 2.3 本章小结
• 第3章 总体方案设计
• 3.1 主要功能
• 3.2 外部接线
• 3.3 技术参数
• 3.4 总体设计
• 3.4.1 总体方案概述
• 3.4.2 电子元器件选型
• 3.4.3 系统硬件的总体结构
• 3.4.4 系统软件的总体结构
• 第4章 硬件系统设计
• 4.1 电源电路
• 4.1.1 电源保护电路
• 4.1.2 +5V基础电源电路
• 4.1.3 升压电路
• 4.1.4 +5V数字电路电源
• 4.1.5 DSP专用（+3.3V）、（+1.8V）电源
• 4.1.6 +2.5VDC基准电源
• 4.1.7 模拟电路电源
• 4.1.8 时钟电路电源
• 4.2 信号调理电路
• 4.2.1 电压、电流互感器选择
• 4.2.2 信号调理电路
• 4.2.3 测频电路
• 4.3 A/D采样芯片
• 4.4 日历时钟电路
• 4.5 液晶显示电路
• 4.5.1 液晶显示接口电路
• 4.5.2 接口时序
• 4.6 按键系统
• 4.7 外部通信
• 4.8 硬件抗干扰设计
• 4.9 总结
• 第5章 软件设计
• 5.1 软件总体流程
• 5.2 中断服务程序
• 5.3 主程序
• 5.3.1 A/D采样程序
• 5.3.2 循环队列
• 5.3.3 电力参数计算
• 5.3.4 显示程序
• 5.3.5 其它程序
• 第6章 系统测试和分析
• 6.1 硬件测试
• 6.1.1 电源系统调试
• 6.1.2 信号系统调试
• 6.1.3 DSP的最小系统调试
• 6.1.4 显示按键调试
• 6.2 精度试验
• 6.2.1 精度测试结果
• 6.2.2 高精度功率测量的补偿方法
• 6.2.3 实验结果分析
• 6.3 环境（含精度）试验
• 6.4 电磁兼容实验
• 第7章 结论与展望
• 7.1 总结
• 7.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 攻读学位期间的研究成果