高精度多功能三相电能表

论文摘要

电能计量的精度无论对于供电方还是对于用电方,都非常重要。传统电能表的精度低,功能单一,不能满足精度要求和非正弦电路的无功功率测量。随着电力电子装置等非线性负载的功率容量和功率密度的不断增大,他们所产生的谐波已使电网遭受日益严重的污染。在这种情况下,有必要研发新技术新设备。同时,数字信号处理技术(DSP)正在迅速发展,21世纪将是数字信号处理理论与算法的大发展时期。本项目采用ADI于2004年生产的BLACKFIN531 16位定点DSP芯片。针对目前市场上现行的电能表所存在的缺陷和局限性,研究并设计了一种基于DSP BF531芯片的高精度多功能电能表。采用了诸多最新的理论成果,电能计量精度达到0.2S级,谐波测量精度达到0.5%。在一定的定义下,无功测量方法不但适用于正弦电路,也适用于非正弦电路下的无功功率测量。全书共分七章:第一章、简述了电能计量装置的发展和现状,论证了本课题开发和研究的必要性和可行性,介绍了高精度多功能电能表的系统方案;第二章、讨论了电测系统的测量原理,设计了电能表中的计量和分析算法;第三章、介绍了系统的硬件平台和开发环境;第四章、详细给出了系统的硬件设计;第五章、分析系统误差及其校正;第六章、介绍系统的软件设计;第七章、对整个系统进行实验测试,给出测试结果,最后讨论、总结。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 电能表简介与发展现状
• 1.1.1 国外三相多功能电能表新技术
• 1.1.2 国产三相多功能电能表新技术
• 1.2 高精度、多功能电能表
• 1.2.1 课题背景
• 1.2.2 高精度、多功能电能表方案概述
• 1.2.3 系统功能与标准
• 1.2.4 课题任务
• 1.3 数字采样技术简介
• 1.3.1 同步采样法
• 1.3.2 非同步采样法
• 1.3.3 准同步采样法
• 本章小结
• 参考文献
• 第二章 测量原理和算法设计
• 2.1 电参数测量的基本原理
• 2.2 准同步采样算法
• 2.2.1 准同步算法原理
• 2.2.2 准同步算法误差分析
• 2.3 数字滤波设计
• 2.4 全无功电能测量
• 2.4.1 椭圆型半带滤波器的设计
• 2.4.2 Hilbert 滤波器设计
• 2.5 谐波测量
• 2.5.1 FFT 的泄漏与栅栏效应
• 2.5.2 消除混叠效应
• 2.5.3 加窗的插值算法
• 本章小结
• 参考文献
• 第三章 开发环境与DSP 芯片介绍
• 3.1 数字信号处理技术概述
• 3.2 BF53* DSP 芯片简介
• 3.2.1 DSP 硬件介绍
• 3.2.2 系统开发
• 本章小结
• 参考文献
• 第四章 系统硬件设计
• 4.1 数据采集模块
• 4.1.1 信号调理
• 4.1.2 A/D 转换
• 4.2 处理器模块
• 4.3 人机交互模块
• 4.4 电源管理模块
• 本章小结
• 参考文献
• 第五章 系统误差及校正
• 5.1 系统误差
• 5.1.1 电流/电压互感器的比差、角差
• 5.1.2 AD 转换器量化误差
• 5.1.3 算法误差分析
• 5.2 误差校正
• 5.2.1 失调误差校正
• 5.2.2 有效值的增益误差校正
• 5.2.3 电能计量的比差、角差校正
• 5.2.4 幅频特性曲线校正
• 本章小结
• 参考文献
• 第六章 系统软件设计
• 6.1 软件固化和系统引导
• 6.1.1 FLASH 在线编程
• 6.1.2 自举引导
• 6.2 相位校正环节
• 6.3 主要流程图
• 本章小结
• 参考文献
• 第七章 系统测试和总结
• 7.1 系统测试
• 7.2 总文总结
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间已发表或录用的论文