电动机节能器电参数测量系统研究

【摘要】：目前,我国电机系统耗电巨大且运行效率并不高,故而存在巨大的节能空间。在此情况下,出现了各种以提高运行效率和降低损耗为目的的电机节能器。作为调节电机的依据,就必须有效实时监控电机的运行状态。故此,本文提出的对电机节能器进行功率等参数的测量具有现实意义。 本文介绍了电参数测量的发展状况并详细分析了三相系统下的功率测量方法:两表法和三表法。考虑到测量系统力求体积小、成本低、实时性强、精度高、便于通信以及测量参数多样等特性,本文采取了专用电能计量芯片ADE7758加MCU的设计结构。ADE7758内置六路二阶△-ΣA/D转换器、电压基准电路、数字积分器、温度传感器以及所有进行有效值和电能计量所需的数字信号处理单元。而MCU选用功能强大的AVR单片机。 本系统软件模块分为:SPI通信单元、电量计算单元、LCD显示单元、32位CRC(循环冗余校验)串口通信单元和故障检测单元。系统可有效测量电压有效值、电流有效值、有功功率、无功功率、功率因数以及频率等电力参数。 【关键词】：电机节能器 电参数 功率 ADE7758 AVR
【学位授予单位】：东北师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2011
【分类号】：TM306
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第一章 绪论8-11
• 1.1 研究背景及意义8-9
• 1.2 研究现状9-10
• 1.3 主要工作安排10-11
• 第二章 系统电参数计量原理11-19
• 2.1 三相交流源简介11-12
• 2.1.1 三相交流源信号表示11
• 2.1.2 星形电源和角形电源11-12
• 2.1.3 星形负载和角形负载12
• 2.2 电压、电流有效值的计量12-13
• 2.3 功率、功率因数的计量13-16
• 2.3.1 瞬时功率的计量13
• 2.3.2 有功功率的计量13-14
• 2.3.3 视在功率的计量14-15
• 2.3.4 无功功率和功率因数的计量15-16
• 2.4 能量的计量16-17
• 2.5 三相电机系统的功率测量17-19
• 2.5.1 三相四线制17
• 2.5.2 三相三线制Y 型电源17-18
• 2.5.3 三相三线制△型电源18-19
• 第三章 系统硬件结构设计19-35
• 3.1 系统硬件整体结构19
• 3.2 电信号变换单元19-23
• 3.2.1 电流互感器原理20
• 3.2.2 互感器参数20-21
• 3.2.3 典型连接21-23
• 3.3 计量单元ADE775823-28
• 3.3.1 ADE7758 简介23-24
• 3.3.2 ADE7758 结构和管脚24-25
• 3.3.3 电压、电流输入25-26
• 3.3.4 ADE7758 周边电路26-28
• 3.4 控制单元ATmega16L28-31
• 3.4.1 ATmega16L 引脚28-30
• 3.4.2 ATmega16L 内部结构30-31
• 3.4.3 ATmega16L 周边电路31
• 3.5 显示单元LCM160231-33
• 3.6 存储单元AT24C0233
• 3.7 串口通信单元33-35
• 第四章 系统软件结构设计35-50
• 4.1 系统软件总图35-36
• 4.2 ADE7758 的SPI 时序解读36-39
• 4.2.1 ADE7758 的SPI 写时序36-38
• 4.2.2 ADE7758 的SPI 读时序38-39
• 4.3 电参数计算模块39-44
• 4.3.1 有功功率测量39-41
• 4.3.2 无功功率测量41-42
• 4.3.3 正负功率判定42-43
• 4.3.4 电流有效值测量43
• 4.3.5 电压有效值测量43-44
• 4.3.6 周期、频率和功率因数测量44
• 4.4 显示模块44-45
• 4.5 串口通信模块45-48
• 4.5.1 USART 特性45-46
• 4.5.2 CRC 校验46
• 4.5.3 通信模式46-47
• 4.5.4 发送流程47-48
• 4.6 故障检测模块48-50
• 4.6.1 过压(OV)48
• 4.6.2 过流(OC)48-49
• 4.6.3 跌压(DV)49
• 4.6.4 缺相(LP)49-50
• 第五章 系统调试及总结50-53
• 5.1 系统调试50
• 5.2 系统校准50-51
• 5.3 测试数据51-52
• 5.4 总结52-53
• 参考文献53-55
• 附录55-56
• 致谢56

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