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新一代逆变电源智能监控系统研究

2020-12-27阅读(888)

新一代逆变电源智能监控系统研究

论文摘要

随着电力能源的数字化需求和设备自动化程度的提高,现代电源设备对现场和远程监控功能力提出了越来越多的苛刻要求,以达到对电源设备现场和网络交互管理性能的高性能支持。国际上对现代逆变电源的高性能综合监控系统研究方兴未艾,但离商品化还有一定距离,而国内在此领域还处于高校研究阶段。论文系统研究了基于嵌入式Cortex-M3微控制器技术的逆变电源智能监控系统硬件和软件的实现。逆变电源设备的监控管理模块是一个系统,由四部分组成：本地资源管理,人机交互接口,对逆变模块的监控,远程通信。系统的控制核心是Cortex-M3内核的嵌入式微处理器STM32F103ZET6,其可以实现对控制模块的众多底层硬件资源的管理,通过标准通信接口RS-232, RS-485、CAN总线以及USB与外界进行通信,提供电源管理人员直观的大液晶触摸屏显示器,而且使用W5100作为SNMP远程通信的网络芯片进行Internet远程监控。论文首先介绍了逆变电源控制技术的基本原理、结构及分类,突出了STM32微控制作为监控系统核心的优越性,然后根据系统功能需求设定整体设计方案,接着祥细论述了实际完成的数字化逆变电源智能监控系统的软硬件实现,突破复杂软件整体性能设计的瓶颈,实现了无操作系统环境下对复杂的资源进行管理及逆变电源强电磁干扰环境下可靠数据通信协议,最后给出了系统测试结果和分析。测试结果验证了设计方案的可行性与实用性,为今后的逆变电源智能监控系统的研究工作建立了重要的基础。

论文目录

  • 论文摘要
  • ABSTRACT
  • 第一章 绪论
  • 1.1 课题研究背景及意义
  • 1.2 逆变电源监控管理技术研究现状及发展趋势
  • 1.3 论文的主要工作和结构安排
  • 第二章 高效电源监控系统结构分析
  • 2.1 逆变电源的基本原理及结构分析
  • 2.1.1 逆变电源的概念
  • 2.1.2 逆变电源的技术原理
  • 2.1.3 逆变电源的分类
  • 2.2 嵌入式智能监控系统硬件资源平台
  • 2.2.1 Cortex-M3性能简介
  • 2.2.2 STM32微控制器简介
  • 2.3 监控系统的总体设计方案分析
  • 2.4 本章小结
  • 第三章 监控系统的硬件设计
  • 3.1 设计要求
  • 3.2 系统硬件资源
  • 3.3 电路整体框架
  • 3.4 单元电路设计
  • 3.4.1 主供电电源设计
  • 3.4.1.1 5V电源设计
  • 3.4.1.2 3.3V电源设计
  • 3.4.2 标准电压源设计
  • 3.4.3 外围扩展芯片电路设计
  • 3.4.3.1 SRAM
  • 3.4.3.2 NOR FLASH
  • 3.4.3.3 DATA FLASH
  • 3.4.3.4 EEPROM
  • 3.4.4 通信接口设计
  • 3.4.4.1 USART
  • 3.4.4.2 RS-485
  • 3.4.4.3 CAN
  • 3.4.4.4 USB2.0
  • 3.4.4.5 SNMP
  • 3.4.4.6 SDIO、DS18B20、JTAG与KEYBOARD接口
  • 3.4.5 人机交互触摸屏电路
  • 3.5 PCB设计布局及总电路图
  • 3.6 本章小结
  • 第四章 监控系统的软件设计
  • 4.1 系统软件的整体架构
  • 4.2 软件抗干扰设计
  • 4.3 硬件驱动的实现
  • 4.3.1 CPU驱动
  • 4.3.2 外设接口驱动
  • 4.3.2.1 USART接口驱动
  • 4.3.2.2 CAN总线驱动
  • 4.3.2.3 SPI总线驱动
  • 2C总线驱动'>4.3.2.4 I2C总线驱动
  • 4.3.2.5 18B20单总线驱动
  • 4.3.3 LCD触摸屏驱动
  • 4.3.4 总线资源管理
  • 4.4 任务流程控制的实现
  • 4.4.1 无操作系统环境下管理任务资源
  • 4.4.2 任务协调核心设计---中断
  • 4.4.3 异常事件处理机制
  • 4.5 强电磁干扰环境下数据通信协议的实现
  • 4.6 本章小结
  • 第五章 系统功能测试
  • 5.1 STM32与外围器件通信测试
  • 5.1.1 CAN口测试
  • 5.1.2 SCI测试
  • 2C测试'>5.1.3 I2C测试
  • 5.1.4 USB2.0从模式测试
  • 5.2 人机交互接口界面测试
  • 5.3 本章小结
  • 第六章 总结与展望
  • 附录
  • 附录A:逆变电源智能监控模块原理总框图
  • 附录B:逆变电源智能监控模块的电路板PCB器件分布图
  • 附录C:逆变电源智能监控模块的电路板PCB布线图
  • 附录D:逆变电源智能监控模块的电路板实物空板正面图
  • 附录E:逆变电源智能监控模块的电路板实物空板反面图
  • 附录F:逆变电源智能监控模块主芯片STM32引脚分配图
  • 附录G:以W5100为核心的SNMP网卡（用于逆变电源远程监控）PCB图
  • 附录H:系统代码示例——RA8806驱动代码头文件ra8806.h
  • 附录I:系统代码示例——RA8806驱动代码C文件ra8806.c
  • 附录J:缩略词
  • 参考文献
  • 作者攻读硕士学位期间发表的学术论文
  • 作者攻读硕十学位期间参与的科研项目
  • 致谢

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