【正文】 性要求。 下傳負載判斷表 下傳格式：幀頭 （ F0H F0H） + 12H + 負載的特征值 + 幀尾 （ DFH DFH） 注意：負載的特征值主要包括負載的功率 ， 負載在標準 220V 電壓下的基波電 以及 7 次諧波電流等。信息從 CAN 總線到 CAN 控制器的接收緩沖區(qū)也是由 CAN 控制器自動完成的。當總線上出現(xiàn)隱位與顯位發(fā)送的競爭時，總線上的最終結(jié)果是顯位?？偩€隱位電壓差的正常值為 0V，因此可能引起誤啟動的最小干擾為；顯位電壓差的正常值為 ，合格的網(wǎng)絡(luò)顯位電壓差的最小值為 ，引起誤碼的最小干擾為 。查詢異常記錄。 軟件抗干擾技術(shù)是當系統(tǒng)受到干擾后使系統(tǒng)恢復(fù)正常運行或輸入信號受干擾后去偽求真的一種輔助方法。 石家莊鐵道大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 23 第 6 章 結(jié)論與展望 結(jié)論 隨著生活質(zhì)量、電器科技水平的不斷提高，家庭常用電器越來越多，用電量越來越大，用電安全問題的解決更加迫切。數(shù)據(jù)幀的格式為：幀頭： F0F0，幀尾 ： 8080， 確認幀：幀頭 +命令 +幀尾，連接確認命令 =00；由上位機呼叫 （ 連續(xù) 5個 FF） 開始，下位機只要收到 3 個連續(xù)的 FF 后就發(fā)送一個確認幀，在一個周期采集結(jié)束后即轉(zhuǎn)入通信模式。下傳格式為：幀頭 +31+校驗和 +幀尾。 CAN 只有 2 種狀態(tài)：當總線電壓差小于 時，接收為隱位 （ 即邏輯 “1”） ；大于 時，為顯位 （ 即邏輯 “0”） 。 CAN 總線智能節(jié)點的軟件設(shè)計主要包括三大部分， CAN 節(jié)點初始化、報文發(fā)送和報文接收。 在接收到主機的發(fā)送請求后，發(fā)送程序啟動發(fā)送命令 。 (8)CAN 總線用戶接口簡單，編程方便，配置靈活，很容易構(gòu)成用戶系統(tǒng)。 CAN 總線的主要特征 (1)實現(xiàn)了全分布式多機系統(tǒng)，無主從機之分，網(wǎng)絡(luò)上任何節(jié)點均可在任意時刻主動地向其它節(jié)點發(fā)送信息，是一種典型的半雙工通信方式 [14]。 (3)惡性負載功率較大，功率因數(shù)接近 1，三次諧波幅值很小，接入電路后電流變化持續(xù)周期較長。b) for(a=253。 off_relay()。 void delay(void) } else if((overload_flag == 0)amp。 //超載 if(k0) puterload_flag=1。 float k_vole。 float I3。 識別的原理 阻性負載尤其是惡性負載接入電路時，電路中的功率值發(fā)生臺階性變化，電路中的諧波值變化很小，功率因數(shù)接近于 1。線性負載的投入僅影響了總電流的基波和直流分量。 諧波檢測方法 諧波檢測方法 目前諧波檢測的方法主要有： （ 1） 采用模擬帶通或帶阻濾波器測量諧波； （ 2） 基于小波分析的諧波測量； （ 3） 基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的諧波測量； （ 4） 基于瞬時無功功率理論的檢測方法； （ 5） 基于傅立葉變換的諧波測量 [8]。由負載的電壓和電流信號的波形可推測，電壓和電流信號是由幾個不同頻率的正弦信號所組成，因此可以采用小波變換來進行負載識別。 (5)注意在程序的有關(guān)位置處寫上功能注釋，提高程序的可讀性。 S3C44B0X 芯片內(nèi)置同步串行口模塊 ,他可以和各種需要串行數(shù)據(jù)總線的外部設(shè)備進行連接， SIO 接口直接接在 MCP2510 的 SPI 接口上。 TLV2548 和微處理器之間的數(shù)據(jù)傳輸最快和最有效的方法是用串行外設(shè)接口 (SPI)。由于單片機獨特的I/O 操作和控制功能，高精度、接口簡單而又價格低廉的串行 A/D 芯片在單片機應(yīng)用系統(tǒng)中受到歡迎。而當有單個功率在300W 以上的大功率電器接入時，瞬時電流的變化量將超過允許使用單個電器的上限值，單片機主控器將記憶該值，并在規(guī)定的時間內(nèi)連續(xù)采樣 N 次，通過進一步的比較和分析判斷：若為某一電器 （ 小于設(shè)定值 ） 接入時的沖擊或電網(wǎng)干擾電流，輸出模塊不動作，繼續(xù)供電；若是恒定的大功率電器接入，則單片機輸出控制信號使繼電器動作并停止供電，延時 30s 后再自動重合閘恢復(fù)送電，而設(shè)置 的總功率上限值，一方面可限制總用電功率，另一方面可實現(xiàn)用電安全保護。繼電器輸出形式的輸出通道，一般要加驅(qū)動電路，以提高驅(qū)動能力，從而控制繼電器動作。 把計算機的開關(guān)電源當 作 220V 電網(wǎng)的一個負載，這種負載在 220V市電輸 入端看來等效于一個容性負載，雖然它的電壓波形還是正弦波，但是它的電流波形已經(jīng)畸變了，不再是規(guī)則的正弦波，而是接近脈沖波的波形 。這可以從兩個方面來理解：其一，從能量角度來看，惡性負載是指將吸收的電能大部分轉(zhuǎn)化為熱能釋放，只有很少一部分轉(zhuǎn)化為其他能量（ 如：光能、機械能 ） ；其二，從伏安特性 （ VI） 角度來看，凡是 VI 特性類似于電阻 VI 特性的用電器，統(tǒng)稱為惡性負載 [3]。因此控制系統(tǒng)要實現(xiàn)在以上兩種電壓波形下負載類型的識別。計算機、電視機等電器可不加限制地正常使用，而電爐子、熱得快等違章電器則無法使用，從而 消除了 因使用違章電器帶來的安全隱患。 23 結(jié)論 20 CAN 總線的抗干擾能力 14 C 語言程序 14 程序設(shè)計及流程圖 10 基于人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的負載識別的應(yīng)用 ８ 通信模塊 ３ 各類負載接入電路后的特點 ３ 學(xué)生公寓常見的用電負載類型及其特性 四、 預(yù)期效果 能自動識別房間內(nèi)的用電情況，控制熱得快、電爐 子 、電暖器等大功率惡性負載的使用，在插上惡性負載后能在幾秒內(nèi)斷電，拔除惡性負載后能立即自動恢復(fù)供電。 (3)數(shù)字技術(shù)的惡意負載識別器： 采用單片機技術(shù) ， 通過判斷負載的變化 ， 負載的特性對惡性負載進行控制 ， 不僅可以有效的控制惡性負載的使用 ， 而且成功解決了模擬產(chǎn)品因用電系統(tǒng)中感性設(shè)備的增多導(dǎo)致相位偏移的問題 。與此同時，關(guān)于高校學(xué)生公寓火災(zāi)事故的報道也日益增多。 三、主要技術(shù)指標（或研究方法） 電網(wǎng)電壓： 180～ 220V，瞬時功率： 300W； 查閱相關(guān)資料，進行理論研究 四、應(yīng)收集的資料及參考文獻 高鋒 ． 單片微型計算機與接口技術(shù) ． 北京 ： 科學(xué)出版社 ， 2022 劉衛(wèi)國 ． C 語言程序設(shè)計 ．北京： 中國鐵道出版社 ， 2022 陽憲慧 ． 現(xiàn)場總線技術(shù)及其應(yīng)用 ．北京： 清華大學(xué)出版社 ， 1999 五、進度計劃 12 周 課題調(diào)研、收集、學(xué)習(xí)參考資料，查閱外文資料 ，做開題報告 35 周 制定畢業(yè)設(shè)計方案 69 周 設(shè)計硬件 電路，確定各元件參數(shù) 1011 周 設(shè)計軟件部分 1213 周 設(shè)計整體系統(tǒng) 1415 周 整理并撰寫畢業(yè)設(shè)計論文，提交論文給指導(dǎo)老師 16 周 答辯 教研室主任簽字 時 間 2022 年 12 月 16 日 畢業(yè)設(shè)計開題報告 題 目 負載識別器的設(shè)計 學(xué)生姓名 學(xué)號 班級 專業(yè) 電氣工程及其自動化 一、 本課題的研究背景及意義 近年來，隨著高校規(guī)模的不斷擴大，學(xué)生人數(shù)急劇上升，許多高校都實行后勤管理社會化。 (2)模擬技術(shù)的惡性負載識別器： 該產(chǎn)品的優(yōu)點是成本較低 ， 效果明顯 ， 對一般的大功率阻性電熱負載基本都能識別 ， 基本解決了學(xué)生宿舍的安全用電問題 ； 缺點是只能識別大功率的阻性電熱負載 (一般產(chǎn)品只能識別 300W 以上的阻性負載 )， 而且隨著用電系統(tǒng)中改變相位設(shè)備 (如計算機 ， 日光燈 )的增多 ， 產(chǎn)品動作值的偏差就會變大 。如果電路中的 3 次諧波電流增加，證明有計算機 類負載接入，系統(tǒng)不做任 何動作；如果電路中的功率發(fā)生臺階性變化，功率因數(shù)增加，數(shù)值接近于 1，并且諧波分量變化很小，證明有阻性負載接入，系統(tǒng)做進一步判斷，如果功率值在瞬間達到平穩(wěn)值，證明是電磁類加熱負載接入，系統(tǒng)不做任何判斷，如果功率以及電流經(jīng)過若干周期后達到平穩(wěn)值，證明有電阻絲加熱類負載接入，系統(tǒng)跳閘；幾秒后，沒有惡性負載的前提下，系統(tǒng)重新供電。 ２ 第 2 章 負載分類及特征 ３ 第 3 章 硬件設(shè)計 ５ 基本構(gòu)成 10 基于小 波變換的負載識別的應(yīng)用 20 CAN 接口通信軟件設(shè)計 針 對這種情況而研制開發(fā)的智能負載識別器， 可自動識別宿舍用電電器。由于各種電力電子設(shè)備的使用，尤其是非線性負載接入電路后，會產(chǎn)生大量的諧波分量， 使電壓 電流 波形產(chǎn)生畸變，成為非正弦波，即削頂電壓。 惡性負載是指那些類似于純電阻性的用電器，也 稱為類阻性負載，如：白熾燈、電爐 子、熱得快、電吹風等。開關(guān)電源的原理是先把 220V/50HZ 交流電整流為高壓直流，再把高壓直流逆變?yōu)楦邏焊哳l交流，再通過高頻變壓器降為低壓高頻交流，再轉(zhuǎn)為低壓直流輸出，這種電源的效率要比傳統(tǒng)穩(wěn)壓器高得多。在這里之所以采用具有滯回特性的比較器，是因為普通的單限比較器抗干擾能力差，如輸入端受 到干擾或噪聲的影響，在門限電平上下波動，則 輸出電壓將在高、低電平之間反復(fù)跳變，如在控制系統(tǒng)中發(fā)生這種情況， 將對執(zhí)行機構(gòu)產(chǎn)生不利的影響，故我們采用了具有滯回特性的比較器。由于學(xué)生宿舍使用的常規(guī)電器一般單個功率都不大 于 300W，所以當有常規(guī)小功率電器接入時，電流的瞬間變化量將不會超過設(shè)定值，電網(wǎng)能正常供電。隨著大規(guī)模集成電路技術(shù)的發(fā)展，各種高精度、低成本、低功耗、可編程的 A/D 芯片不斷推出，使得儀器儀表和微機測控系統(tǒng)的電路設(shè)計更加簡潔，可靠性更高。由于它的采樣最高處理速度可高達 200 多 Ksps，所以完全能滿足本系統(tǒng)的需要。 MCP2510 是一種帶有 SPI 接口的 CAN 控制器，通過 SI 接口與微控制器進行數(shù)據(jù)。這是程序設(shè)計的一個重要組成部分，也是決定成敗的關(guān)鍵部分。 目前，小波分析已經(jīng)廣泛地應(yīng)用于信號處理、地震勘探、語音識別與合成、機械故障診斷與監(jiān)控等科技領(lǐng)域。但為了更直觀的顯示結(jié)果，輸出量選擇負載的總功率和計算機的功率 [7]。故可 以得出：投入線性負載后，供電線路上總電流的諧波分量幅值不變。 通過電路中功率值的變化和諧波的變化判斷是否有惡性負載接入，從而實現(xiàn)斷電。 功率因數(shù)接近 1，諧波變化很小 有阻性負載接入 功率值短時達 到平穩(wěn) 若干周期后功率和電流平穩(wěn) 跳 閘 不動作 Y Y N Y N Y 恢復(fù)供電 N Y N Y 功率和電流超限 3 次諧波電流增加 N 電壓電流采樣 功率因數(shù) 等于 1 圖 42 程序流程圖 N 石家莊鐵道大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 16 C 語言程序 void overload() { if(relay_state == 1) { float pfm=0。 float power。 // P/Imax 為阻性負載 if (powerpower_threshold) overload_flag = 1。 off_rel