基于SOPC的手持式电能表现场校验仪设计

论文摘要

电能是关系国计民生的重要能源，电能检测决定着经济结算的公平程度。随着用电量的急剧增加，出故障的电能表越来越多，同时窃电等非法用电也时有发生。如何使电力生产安全可靠，用电运营正常进行，经济效益稳步提高成为整个国家经济发展的关键问题。在这种情况下，便携的可带到现场进行实地测试的电能表现场校验仪应运而生。为此本文设计了一种基于SOPC的手持式电能表现场校验仪。该现场校验仪用NIOS-II软核处理器作为核心控制器实现数据的高速运算、处理并显示；使用数字锁相倍频技术，控制6通道16位A/D转换器ADS8365对三相电压、三相电流进行同步采样；用AD9850将功率转化为频率并采用校验算法实现了对电能表的准确校验。论文首先介绍了电能表现场校验仪的发展状况和背景，对现场校验仪校验方法的实现作了理论阐述；其次，重点介绍了校验仪的硬件设计与软件设计，其中硬件设计包括信号调理、数据采集、数据处理和人机接口等模块，给出了完整的电路图，并给出了软件设计中主要程序的流程图。最后用标准源对本仪表定标，并分别用本仪表和标准源对电能表校验，实验结果证明本仪表和标准源的校验结果基本相同。通过实验分析了误差产生的原因，并对下一步完善进行了展望。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 选题背景及意义
• 1.2 目前的现状及发展趋势
• 1.3 SOPC 技术引入现场校验仪的意义
• 1.4 本设计主要完成的任务
• 1.5 本章小结
• 第2章 电能表现场校验仪校验方法的实现
• 2.1 交流信号采样方法的选择
• 2.2 交流电路基本电能参数计算
• 2.3 谐波测量算法
• 2.4 电能表校验算法
• 2.5 本章小结
• 第3章 系统的硬件设计
• 3.1 系统的整体设计
• 3.2 FPGA 最小系统设计
• 3.3 前端信号采样与调理电路设计
• 3.4 数字锁相倍频电路设计
• 3.5 A/D 转换电路设计
• 3.6 功率频率转换电路设计
• 3.7 人机接口电路设计
• 3.8 电源电路设计
• 3.9 本章小结
• 第4章 系统的软件设计
• 4.1 系统软件的总体设计
• 4.2 SOPC 系统开发介绍
• 4.3 系统的主程序设计
• 4.4 数据采集程序设计
• 4.5 数据处理程序设计
• 4.6 人机接口程序设计
• 4.7 本章小结
• 第5章 系统调试及结果分析
• 5.1 系统的调试
• 5.2 系统抗干扰设计
• 5.3 实验结果与误差分析
• 5.4 本章小结
• 第6章 总结与展望
• 6.1 总结
• 6.2 展望
• 参考文献
• 发表论文和参加科研情况说明
• 致谢
• 附录