【正文】 L(t)sin(nωt)dt (44) = ??2/2/2TTT{ k sin(ωt+φ)+ f [U sin(ωt)]} sin(nωt)dt = ??2/2/2TTTf [U sin(ωt)] sin(nωt)dt， n=2， 3， 4．．． 對(duì)比式 (41)~式 (44)可以看出， a2n = a1n， b2n = b1n， n=2， 3， 4．．．，即諧波分量不變。利用 FFT 變換來(lái)檢測(cè)電力諧波是 一種以數(shù)字信號(hào)處理為基礎(chǔ)的測(cè)量方法 ,其基本過(guò)程是對(duì)待測(cè)信號(hào) （ 電壓或電流 ） 進(jìn)行采樣，經(jīng) A/D 轉(zhuǎn)換，再用計(jì)算機(jī)進(jìn)行傅里葉變換，得到各次諧波的幅值和相位系數(shù)。由于應(yīng)用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的目的就是要能夠識(shí)別各種電器負(fù)載的類(lèi)型，因此可以用每種負(fù)載的類(lèi)型編碼作為 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的要求輸出。此種方法的不足之處是不能區(qū)分是正弦電壓還是非 正弦電壓，需要通過(guò)觀察電壓和電流的波形得到電壓的工作狀態(tài) [6]。小波分析優(yōu)于傅立葉變換的地方是，它在時(shí)域和頻域同時(shí)具有良好的局部化性質(zhì)。一種負(fù)載識(shí)別理論的新出現(xiàn)或更新都會(huì)促使智能管理系統(tǒng)走上一個(gè)新臺(tái)階。 (4)為提高軟件設(shè)計(jì)的總體效率，在編寫(xiě)應(yīng)用程序之前，應(yīng) 繪制出程序流程圖。 表 31 主要引腳說(shuō)明 石家莊鐵道大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 10 第 4 章 軟件設(shè)計(jì) 軟件設(shè)計(jì)概述 軟件設(shè)計(jì) 采用 的是 模塊化設(shè)計(jì)方法，根據(jù)設(shè)計(jì)要求分成相應(yīng)的模塊，然后分頭進(jìn)行，提高軟件設(shè)計(jì)的工作效率。我們這個(gè)系統(tǒng)的微控制器是 S3C44B0X 本身沒(méi)有集成 CAN 控制器芯片，選用了獨(dú)立的Microchip 公司的 MCP2510 芯片。 VCC5PWDN16FS17A06A17A28A39A410GND15A511SD01SD12SCLK3EOC/INT4CS20CSTART14REFM18REFP19A713A612GNDCT1CT210uFCT3GPD0GPD1GPD2GPD3GPD4GPD5A0A3A5A7V0UT TLV2548圖 32 TLV2548 引腳圖 石家莊鐵道大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 9 名稱(chēng) 引腳號(hào) I/O 說(shuō)明 SDO 1 O A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果通向 ARM的三態(tài)串行輸出端 SDI 2 I 串行數(shù)據(jù)輸入端 SCLK 3 I 外部串行時(shí)鐘輸入端 EOC/（ INT） 4 I 轉(zhuǎn)換結(jié)束或者主處理器中斷 VCC 5 I 電源 A0~A7 6~9 I 需要轉(zhuǎn)換的模擬信號(hào)輸入端，內(nèi)部多路復(fù)用 CSART 14 I 用于控制模擬輸入的開(kāi)始和啟動(dòng)轉(zhuǎn)換 GND 15 I 用于接地 CS 20 I 片選信號(hào)輸入 通信模塊 系統(tǒng)的通信部分可以實(shí)現(xiàn)下位機(jī)與上位機(jī)之間的通信。每個(gè)周期采集 200 次，并且每個(gè)周期五路都要采集。 TI 公司生產(chǎn) TLV2548 芯片是一個(gè)共性能、低功耗、高速度的 12 位模數(shù)轉(zhuǎn)換器。 A/D 轉(zhuǎn)換模塊的設(shè)計(jì) A/D 轉(zhuǎn)換器的功能是將模擬量轉(zhuǎn)換為與其大小成正比的數(shù)字量信號(hào)。 S3C44B0X 單片機(jī)簡(jiǎn)介 S3C44B0X 是以 ARM7TMDI 為內(nèi)核的高性能 CPU，是 ARM 公司最早為業(yè)界普遍認(rèn)可并且贏得最廣泛應(yīng)用的處理核。根據(jù)功率最小禁用電器 （ 一般為 300W） 接入時(shí)，設(shè)定單個(gè)電器的 上限值。 為了提高供電可靠性，電路設(shè)計(jì)時(shí)加了強(qiáng)制開(kāi)關(guān)。 系統(tǒng)中是用兩個(gè) 74HC04（ 反相器 ） 構(gòu)成的滯回比較器，滯回比較器又叫施密特觸發(fā)器。設(shè)置禁用下限值，對(duì)學(xué)生宿舍內(nèi)使用的電器進(jìn)行智能識(shí)別，能自動(dòng)識(shí)別所用電器是常規(guī)電器還是禁用的大功率阻性電器，從而限制大功率禁用電器的使用。 計(jì)算機(jī)的電源是開(kāi)關(guān)電源，屬于非線性負(fù)載 （ 也叫整流性負(fù)載 ） 。 各類(lèi)負(fù)載接入電路 后的特點(diǎn) (1)計(jì)算機(jī)類(lèi) 負(fù)載接入電路后，其電流波形有兩個(gè)尖峰，已完全不同于正弦信號(hào)，包含了大量諧波，奇次諧波都有不同的分量存在，但幅度較大的主要是 9 次諧波，其它諧波的幅度較小。 (3)感性負(fù)載 ：電壓和電流的波形相同，相位不同，電流的 變化滯后電壓變化一個(gè)相位差，如日光燈。 石家莊鐵道大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 2 本設(shè)計(jì) 主要研究?jī)?nèi)容 及創(chuàng)新點(diǎn) 主要研究?jī)?nèi)容 本設(shè)計(jì) 運(yùn)用單片機(jī)原理與接口技術(shù)、電子線路 CAD、模擬電子技術(shù)和數(shù)字電子技術(shù)、程序設(shè)計(jì)等 [2]，對(duì)公寓用電主回路上負(fù) 載的智能識(shí)別進(jìn)行研究，采用單片機(jī)進(jìn)行處理和控制，準(zhǔn)確地判斷電路中接入 負(fù)載的功率 、電壓、電流、諧波等 特性，從而識(shí)別 出 大功率 阻性負(fù)載 電器并限制其使用， 在節(jié)約用電、減少安全隱患的同時(shí) 又不影響常規(guī)電器的正常使用 。一般情況下，電壓波形為正弦波，即標(biāo)準(zhǔn)電壓 。其中有兩方面非常突出 [1]： (1)集群式供電智能管理系統(tǒng)的下位機(jī)軟件編程。為杜絕此類(lèi)事故的發(fā)生 ,在確保學(xué)生正常用電的前提下，限制大功率阻性負(fù)載的使用，保障學(xué)生用電的安全性是亟待解決的問(wèn)題。現(xiàn)在電能越來(lái)越緊張，社會(huì)各界都越來(lái)越重視安全用電及節(jié)約用電。 26 附錄 A 外文資料 25 附錄 24 致謝 23 展望 11 學(xué)生公寓供電電流諧波分析 10 軟件設(shè)計(jì)概述 ２ 主要研究?jī)?nèi)容 １ 課題研究的目的意義 關(guān)鍵詞 ： 功率識(shí)別 諧波分離 惡性負(fù)載 Abstract To avoid the students using highpowered violate for electrical leads to dormitory electricity line overload overheat and create a risk of fire hidden such serious， designed a kind of load identifier． Recognizing the load in the apartment of students on the electricity main circuit， Adopts singlechip microputer process and control，Accurately determine access to the load circuit power， voltage， current， harmonics and other characteristics， To identify highpower electrical resistance load and limit its use，In the conservation of electricity， reduce security risks at the same time without affecting the normal use of conventional appliances． First， the sampling voltage and current， After conditioning the signal into the microcontroller through its processing， using C language program to identify and implement the load off a vicious， vicious removal of the load，the system resupply． Using the CAN munication to realize data transmission between the PC and the lower level puter． The design consists of hardware， software and munications of three parts， the paper describes the types and characteristics of the load， the load identification theory and research methods， validated by experiment， preliminary achieved the purpose of malignant load identification． Eliminated the safety hidden danger of students because of the use of illegal appliances， it is of great significance in a safe manner． Key words： Power recognition Harmonic separation Malignant load 目 錄 第 1 章 緒論 指導(dǎo)教師簽字 時(shí) 間 年 月 日 摘 要 為避免學(xué)生因使用大功率違章電器導(dǎo)致宿舍用電線路過(guò)載過(guò)熱而引發(fā)火災(zāi)等嚴(yán)重隱患，設(shè)計(jì)了一種負(fù)載識(shí)別器。 (3)研究方法 電路的穩(wěn)態(tài)發(fā)生變化時(shí)，首先判斷電路的功率和電流值是否超過(guò)設(shè)定的閾值，超過(guò)的話系統(tǒng)跳閘，沒(méi)有超過(guò)，系統(tǒng)繼續(xù)進(jìn)行判斷。 感性負(fù)載：電流和電壓波形相同相位不同， 電 流滯后電壓一定角度， cosφ 小于零而大于 1，如日光燈。隨著電器類(lèi)型的增多，大功率安全負(fù)載的產(chǎn)生，這種產(chǎn)品因無(wú)法滿(mǎn)足現(xiàn)代需求而被市場(chǎng)淘汰。為杜絕此類(lèi)事故的發(fā)生 ,在確保學(xué)生正常用電的前提下，限制大功率阻性負(fù)載的使用，保障學(xué)生用電的安全性是亟待解決的問(wèn)題。 二、基本要求 負(fù)載識(shí)別的算法，并根據(jù)要求，完成軟硬件電路。能識(shí)別出功率較大的純電阻性負(fù)載，并自動(dòng)斷電。據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)表明，這類(lèi)火災(zāi)大部分是由于學(xué)生違章使用熱得快、電爐子等大功率阻性負(fù)載造成的。 二、 國(guó)內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r 目前市場(chǎng)上的負(fù)載識(shí)別器有 3 種： (1)功率識(shí)別控制器 : 此類(lèi)識(shí)別器以功率為識(shí)別參數(shù)，超過(guò)系統(tǒng)設(shè)定的功率閾值時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)跳閘。 三、 本課題的研究方案 (1)負(fù)載的種類(lèi)及特性 非線性整流性負(fù)載：這類(lèi)負(fù)載在供電電壓為標(biāo)準(zhǔn)正弦波的情況下，電流畸變成非正弦波呈脈沖狀，包含了大量的諧波分量，如計(jì)算機(jī)、電視機(jī)、充電器、采用電子整流器的熒光燈等。計(jì)算機(jī)類(lèi)負(fù)載接入時(shí)，電路中的 3 次諧波值變化很大。對(duì)電腦、日光燈、充電器等日常 用電不加