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1、电能质量分析及其监测系统,答辩人：,嘉兴学院本科论文答辩,-硬件设计,研究背景,现代社会中，电能是一种最为广泛使用的能源，其应用程度是一个国家发展水平的主要标志之一。随着科学技术和国民经济的发展，对电能的需求量日益增加，同时对电能质量的要求也越来越高。良好的电能质量无疑对电气设备的运行是有利的，但恶劣的电能质量对电力系统运行的不利影响并没有引起人们的足够重视。从危害程度来看，某些电能质量问题的危害是破坏性的。 改善电能质量对于电网的安全经济运行，保证工业产品质量和科学实验的正常进行以及降低能耗等均有重要意义。电能质量的好坏直接关系到国民经济的总体效益。为了改善电能质量，要求电力系统首先进行电能
2、质量检测评估和分析工作。,论文的结构和主要内容,第一章系统的介绍了论文研究的背景和意义以及电能质量监测国内外研究情况，同时初步介绍了本文研究的主要内容。 第二章主要针对电能质量的测量原理，详尽的介绍了电能质量的基本概念及主要指标，包括电压质量、电流质量、频率质量并进一步介绍了电能质量指标的相关算法和测量。 第三章是本文的核心部分，系统详尽的介绍了电能质量监测系统硬件设计，包括硬件总体结构、本设计核心部分是ATT7022B专用电能质量检测芯片，重点介绍了本次设计的硬件总体连接图，并根据连接图进行进一步的分割与说明，这其中包括单片机微处理器模块，数据测量与转换电路，计算并送终端设备显示电路，通信转
3、换电路等的具体说明，详细介绍了各模块的设计方法和电路原理图以及各模块之间信息交换协调工作情况。 第四章简要的介绍了与此课题相对应软件设计方法、所编写的模拟仿真的软件程序。 第五章是本次设计的结论与展望。,本论文主要由五个章节组成,硬件总体结构概述,本系统采用DSP+MCU的设计方案，采用电能计量芯片ATT7022b完成电能计量工作，AT89C51单片机作为系统的MCU实现控制功能。硬件设计的组成模块有单片机微处理器模块，数据测量与转换电路，计算并送终端设备显示电路，通信转换电路,硬件总体连接图,数据采集模块,数据采集模块的主要工作是从电网采集进电压信号和电流信号，经过A/D转换电路，转换成与计
4、量芯片工作电压相一致的低压信号，再经过数据采集电路，采集各相电压和电流信号的离散序列,ATT7022内置7路AD转换电路,ATT7022B芯片内集成了7路AD转换电路。采用的输入方式是差分信号输入方式。在每个采样周期将相应的转换后的数据保存到缓存中，ATT7022内有一个长度为1024*16bit的缓存存储空间。当缓存为满时。如果没有命令里面的数据保持不变。读取数据比较好的方法是设置一个等待时间，在这个等待时间中去读取内容。,A/D转换电路,ADC12共有4种不同的工作模式，其可以在单向通道上实现单次和多次转换，在序列通道上完成单次和重复转换。对于序列通道转换，用户可以自由定义采样顺序，同时在
5、每个通道里用户可以独立配置并使用转换所需的所有参考电平，前端机采用单一通道、单次转换的方式。ADC内核完成将模拟信号转换成12位数据并直接存入转换存储寄存器,SPI接口电路,ATT7022B芯片与单片机一般有6条连线，其中4条是SPI接口线：CS、SCLK、DIN和DOUT，1条ATT7022B的复位控制线RESET，1条握手信号线SIG。ATT7022B的RESET信号需要由单片机来控制，以便在上电和单片机复位后，ATT7022B能与单片机进行同步工作,液晶显示电路,本设计的显示部分采用6位8段数码管显示，用74LS245来驱动数码管，用晶体管来控制每位数码管的位选，由程序来控制单片机P22
6、P27口的输出是高电平还是低电平来导通三极管使数码管被位选。,串行通讯接口,在这个设计中我们采用的标准是RS232，采用的连接器是DB485.他有25个引脚，其中常用的引脚有9条。这个接口的方便之处是连接是只需要连三条线。即信号地线，接收数据线，发送数据线。我们知道在单片机中使用的是TTL电平，而RS232则采用的是EIA电平。为了使电平匹配，则需要一个电平转换器。我们采用的是MAX232电平转换器。,控制模块电路,该设计采用的控制芯片是51芯片，其中P1.3-P1.7口与SPI接口相连。P1.0与P1.1外接存储器。P2.2-P2.7用于连接显示电路的位控。而P0口用来连接LED电路。RXD
7、与TXD用来实现串行通讯连接。,存储器电路,EEPROM可以在掉电的情况下保存数据，它在特定引脚上施加特定电压或使用特定的总线擦写命令，就可以在在线的情况下很方便的完成数据的擦除和写入。本设计使用24C64来作为外接存储器，将24c64的SCL和SDA引脚分别加上拉电阻后接到单片机的P10和P11，由程序控制其读写。,电能质量监测系统软件设计概述,系统软件主要有以下三个功能模块组成： （1）数据采集与处理模块:此模块通过对采集到的数据进行数字抗混叠滤波处理，最后按一定的算法计算有效值、功率、各次谐波幅值等参数。 （2）人机接口模块:此模块完成显示软件模块程序的编写，完成显示器显示各种电力参数信
8、息的功能。 （3）通信部分模块：通讯规约和上位机通讯，上位机可以实时读取各种电力参数值及预置监测装置内部寄存器的值,总结,n本课题是对谐波电能计量装置进行硬件方案的设计。通过对同类装置的比较，确定了本设计的技术指标。根据这些指标进行了装置的系统设计，确定系统由DSP、MCU、数码管显示、数据存储及控制电路等组成。针对实际电力系统中数据采集和处理的特点，本系统采用高性能单片机AT89C51+电能计量芯片ATT7022B相结合的方案，前端采用国产电能计量芯片ATT7022B作为系统的ADC，由该芯片直接计算得出所有基本参数，从而使MCU的工作量大大减少，它可以专心于数据的后期处理工作；采用AT89C51单片机作为系统的MCU，大大提高了该装置的实时处理数据的能力，提升了系统的整体性能。这样设计的电能计量装置的硬件部分具备带DSP的ADC+高速MCU的结构，使得系统整体设计具有一定的性价比。,由于本人学识有限所以本文不可避免的会出现一些错误敬请各位导师批评指正,谢谢！,
