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基于MKM34Z128光伏发电直流电能表设计

李立志  
【摘要】:目前直流电广泛用于光伏发电、电动汽车、高压输电、轨道交通、大型工业以及变电站中,其中光伏发电、电动汽车和高压直流输电作为新兴产业获得了国家的大力支持。国家质量监督检验检疫总局、国家电网公司和南方电网公司陆续出台了光伏发电及其附属设备的相关标准,并且国务院和其他相关部门针对光伏发电亦颁布了一系列扶持政策。由于光伏发电发出的电能特性往往是直流电,因此在光伏发电的输电及用电过程中会牵涉到直流电能计量,基于此背景,本文设计了一款直流电能表用以解决光伏发电中直流电能计量与计费管理问题。本文首先介绍了课题的研究背景与意义,分析了直流电能表的国内外研究现状以及发展趋势,然后阐述了本文的主要内容与架构。接着介绍了直流电能表的工作原理与使用的关键技术以及软硬件总体设计方案,其中重点阐述了直流电能表的硬件与软件设计方案。对于硬件部分,详细分析了电源电路,直流电流、电压采样电路,RS485通信电路,并分别对电源与通信电路进行了电气隔离设计,采样电路进行了 RC滤波处理,这样有效保证了硬件系统的稳定可靠性;软件部分主要采用模块化设计,做到应用层与底层驱动无关化,这样使得程序的架构清晰,便于代码移植与功能裁剪,同时详细分析了电能计量与通信应用程序,且通信应用程序支持ModBus与DL/T645-2007双协议。最后本文对直流电能表进行功能与性能测试,并给出了测试结果分析。功能上采用白盒测试方法对直流电能表的所有功能进行全覆盖测试;性能测试内容涉及电磁兼容、机械性能等几个方面的试验,随后进行了直流电能表的准确度测试与误差分析,结果表明本文设计的直流电能表整体计量精度等级达到1级,满足国家电网对直流电能表的功能规范,能适应光伏发电电力仪表市场的发展需求。


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