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电参量检测系统中若干关键问题的研究

王艳丽  
【摘要】: 电能是现代社会中最重要的能源,电网的稳定安全,电能质量的高低,已成为影响国民经济发展的重要因素。随着电力电子技术的发展,电网中冲击性、非线性负载不断增加,使得电网出现谐波污染、三相不平衡等问题,严重影响了电力系统的安全稳定运行。为了保证用户设备正常工作,就需要一种对现场电量参数进行实时、准确测量的仪器。另外,一些特种电源的输出电量参数也需要准确检测。因此,为了实现电力系统的远程监控、遥测等功能,提高自动化程度,电量参数测试仪器必须具备通信功能。现场总线能同时满足过程控制和制造业自动化的需要,因而已成为工业数据总线领域中最为活跃的一个领域。而控制器局域网(CAN)是现场总线中最有前途的一种总线。 本文研究交流电参量测试仪器的基本原理和技术实现。该系统是基于美国TI公司MSP430芯片作为MCU板的核心控制原件的通用型多用途低功耗仪表系统,其分为两大模块,前端信号检测模块和CAN总线通信模块。介绍了基于同步采样检测技术的电参量测量原理和软件设计,针对试验中遇到的若干关键问题进行研究:(1)现有系统的测量误差分析;(2)数字采样算法的分析;(3)提高测量精度的改进方案;(4)调试CAN现场总线通信电路。通过对以上问题的分析和研究,同时对本系统存在的测量误差进行了深入的分析,对交流电参量的数字采样算法和嵌入式软件设计做了研究,利用变频采样法,提高了测量精度,扩大了测量的范围;实验调试了基于SJA1000控制器的CAN总线通信;提出了通信模块的改进方案,可以使用MSP430的SPI标准串行口与CAN总线控制器MCP2510连接以实现数据通信。 实验结果表明:该电参量测试仪具有电路简单、灵敏度高、响应时间短、功耗低等特点,可以对非正弦交流电进行多种参数的高性能检测,具有推广应用价值。


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