嵌入式系统在基波电能计量中的应用

摘要

本文主要工作:对目前民用的感应式电度表和电子式电度表进行了比较;分析了基波电度表的实现方法;将不要求采样周期与信号周期严格同步的准同步采样算法应用于基波电能计量,其准确度与同步采样相当.应用16位RISC单片机MSP430结合准同步算法,开发研制了三相基波电度表的实验样机.样机使用热稳定性好的电阻分压和直流叠加进行电压采样、使用电流互感器和前置放大电路进行电流采样,通过准同步算法理论和伪实时计算方法计算出电能,驱动计度器.电度表还可以通过串口与PC通信,使用NI PCI-6221和LabVIEW组成的虚拟仪器调试.本课题研制的三相基波电度表实验样机,成本和精度都能基本满足开发要求.

目录

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第一章绪论

1.1课题研究背景

1.2电工计量的发展概述及动向

1.2.1电工计量的发展概述

1.2.2电工计量的发展动向

1.3本文的内容安排

第二章交流电能计量

2.1正弦交流电计量

2.1.1正弦交流电功率

2.1.2三相交流电功率

2.2非正弦交流电计量

2.2.1谐波的定义

2.2.2非正弦交流电的功率

2.3电度表的分类和特点

2.3.1感应式电度表

2.3.2全电子式电度表

2.4基波电能计量

2.4.1计量基波电能的意义

2.4.2计量基波电量的方法

2.5本章小结

第三章准同步算法及实现

3.1准同步DFT算法

3.1.1准同步算法

3.1.2算法准确度的决定因素

3.1.3准同步算法与DFT的结合

3.2准同步基波功率测量

3.2.1傅立叶变换测量

3.2.2准同步算法提高准确度

3.3普通DFT与准同步算法计算结果比较

3.4本章小结

第四章嵌入式单片机MSP430及其在电表中的应用

4.1嵌入式系统概述

4.1.1嵌入式系统的定义

4.1.2嵌入式硬件技术

4.1.3嵌入式软件技术

4.2嵌入式单片机MSP430

4.2.1 MSP430简介

4.2.2 MSP430F149简介

4.2.3 MSP430最新技术

4.3 MSP430在电度表中的应用

4.3.1 MSP430F413单相复费率电表

4.3.2 MSP430FE42X单项多功能电表

4.3.3 MSP430F449三相多功能电度表

4.4本章总结

第五章三相基波电度表的软硬件设计

5.1概述

5.1.1基波电度表的运用环境

5.1.2系统开发的软硬件平台

5.1.3三相基波电度表目标参数

5.2系统硬件设计

5.2.1系统硬件总体设计

5.2.2电源模块

5.2.3电压采样

5.2.4电流采样

5.2.5电能计量输出

5.2.6串行接口

5.3系统软件设计

5.3.1软件总体设计

5.3.2电流分段的自动判断

5.3.3准同步算法的实现

5.3.4电能计量输出

5.3.5系统软件逻辑框图

5.4抗干扰设计

5.4.1硬件抗干扰设计

5.4.2软件抗干扰设计

5.5系统调试

5.5.1波形测试

5.5.2功率测试

5.5.3功率校准

5.5.4整机调试

第六章论文总结

致谢

参考文献

个人简历 在读期间发表的学术论文与研究成果