基于STM32的自动电压测控单元设计

摘要

自动电压控制系统(AVC)是保证电网电压质量和无功潮流合理分布的重要手段，对于整个电网的稳定性和电力设备的经济安全运行意义重大。自动电压控制系统包括AVC主站和AVC子站两层结构，其中AVC子站主要作用为上传现场信息和执行主站的无功分配命令，保证电网稳定、有效的运转。基于此本文设计开发了应用于AVC子站的自动电压测控单元。
　　本文主要针对AVC子站下位机展开研究，制定了下位机的硬件和软件设计方案。在硬件设计方面，采用模块化的设计方案，主要硬件电路包括主控模块、交流量采集模块、4-20mA直流量输入输出模块和开关量输入输出模块等7个模块，其中重点分析了主控模块电路和基于专用电能测量芯片CS5484的交流量采集模块;在软件设计方面，基于程序功能设计要求，分为LwIP模块、GPS模块、CS5484模块、4-20mA模块和开关量模块等5个模块进行编程，其中重点分析了LwIP网络编程、GPS对时编程和CS5484模块编程。
　　根据以上软硬件设计方案开发出了自动电压测控单元，采用误差为0.05％的标准交流信号源和误差为1％的直流信号源对测控单元进行了测量。测量结果表明，该测控单元测量精度较高，电压和电流的测量误差小于0.2％，功率的测量误差小于0.4％，4-20mA直流量的测量误差小于0.4％，较好地满足了测量精度的需要。并且测控单元成本较低，功能丰富，配置灵活，可以满足多个场合的功能需求。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 选题背景

1．2 自动电压控制技术研究现状

1．3 本文主要内容

2 自动电压控制系统结构和测量原理

2．1 自动电压控制系统整体结构

2．2 自动电压控制系统测量原理

3 自动电压测控单元硬件设计

3．1 硬件总体方案

3．2 开关电源模块电路设计

3．3 STM32主控模块电路设计

3．3．1 电源电路设计

3．3．2 主控芯片STM32电路设计

3．3．3 以太网电路设计

3．3．4 串口电路设计

3．3．5 GPS同步授时原理和电路设计

3．4 交流量测量模块电路设计

3．4．1 交流量测量方案

3．4．2 电压通道和电流通道电路设计

3．4．3 CS5484芯片及其外围电路设计

3．5 模拟量输入输出电路设计

3．6 开关量输入输出电路设计

4 自动电压测控单元软件设计

4．1 软件总体方案

4．2 LwIP模块编程

4．2．1 LwIP协议栈编程原理

4．2．2 通信规约数据结构及报文分析

4．3 GPS模块编程

4．3．1 GPS报文分析

4．3．2 GPS模块的编程实现

4．4 CS5484模块编程

5 测量结果及误差分析

5．1 电力参数测量结果及分析

5．1．1 电压和电流测量结果及分析

5．1．2 功率测量结果及分析

5．1．3 4-20mA直流量测量结果及分析

5．2 误差分析及改进措施

6 总结与展望

6．1 总结

6．2 展望

参考文献

个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果

致谢