【正文】 電網(wǎng)干擾主要包括浪涌電壓和電磁干擾。本系統(tǒng)用到傳泛 起，其輸入輸出口銜（含模擬信號線、數(shù)據(jù)線、控制線等）很容易將工業(yè)現(xiàn)場的干擾引入系統(tǒng)中。 DS1302 的外部引腳功能如圖 所示： X1， X2 晶振管腳 GND 地 RST 復(fù)位腳 I/O 數(shù)據(jù)輸入 /輸出引腳 SCLK 串行時鐘 Vcc1,Vcc2 電源供電管腳 圖 DS1302 時鐘芯片接口設(shè)計 DS1302 工作時為了 對任何數(shù)據(jù)傳送進(jìn)行初始化，需要將復(fù)位腳 (RST 接 PIC 的 I/O 口 6)置為高電平且將 8 位地址和命令信息裝入移位寄存器。實(shí)時時鐘 /日歷電路提供秒、分、時、日、星期、月、年的信息，每個月的天數(shù)和閏年的天數(shù)可自動調(diào)整，時鐘操作可通過 AM/PM標(biāo)志位決定采用 24 或 12 小時時間格式。 PICl8F458 的 I/O 口具有很強(qiáng)的驅(qū)動能力，其 PORTC 口最大可通過 25mA 的拉電流和灌電流，可以直接驅(qū)動 LCD 顯示，所以將 PORTC 口直接與 LCD 液晶顯示器 MCGl2864A8— 3 的 8 位數(shù)據(jù)口相連，進(jìn)行數(shù)據(jù)交換和指令發(fā)送。本設(shè)計 采用 12864 的圖形點(diǎn)陣式MCGl2864A8— 3 液晶顯示器，并且將該顯示器直接掛在 PICl8F458 單片機(jī)的外部擴(kuò)展接口上 (并行從口 C 口 )，復(fù)用其數(shù)據(jù)總線。把管腳 19 的值 10 記錄在一個字節(jié)變量的 低四位 的后 2 位。 本設(shè)計采用單片機(jī)的 RD0、 RD RD RD3l 等 4 個 I/O 引腳構(gòu)成一個簡單的矩陣式鍵盤，見圖 。 微機(jī)所用的鍵盤可分為編碼和非編碼兩種。 CAN 收發(fā)器即總線驅(qū)動器是 CAN 控制器與物理總線之間的接口，可以提供對總線的差動發(fā)送和接受功能， PCA82C250T 是驅(qū)動 CAN 控制器和物理總線間的接口，提供對總線的差動發(fā)送和接收功能。它能支持 、 、 協(xié)議的舊版本和 現(xiàn)行版本。 總線簡述 CAN(Controller Area Network)即控制器區(qū)域網(wǎng)，是一種主要用于各種設(shè)備監(jiān)測及控制的網(wǎng)絡(luò)。過零觸發(fā)器的輸出接 PICl8F458 的捕獲器的輸入端 ECCPl,上升沿觸發(fā)ECCPl 捕獲中斷，確保中斷的實(shí)時響應(yīng)， T3 定時器為捕獲器的時基。所謂同步采樣，也稱整周期采樣，即使信號截斷時間為被測信號周期 T 的整數(shù) 倍 ；也就是要使采樣次數(shù) N與采樣周期 Ts 的乘積等于被測信號周期 T 的整數(shù)倍，即 NTs=MT。當(dāng)晶振的最高頻率為 40MHz 時，轉(zhuǎn)換時間應(yīng)不小于 。 3) 轉(zhuǎn)換后的輸出二進(jìn)制數(shù)存放在兩個特殊寄存器 ADRESL(A/D 結(jié)果的低位 )和ADRESH(A/D 結(jié)果的高位 )中。它有 8 路 10 位 A/D 轉(zhuǎn)換通道，本設(shè)計用了 6 路，分別用于采集三相電壓和三相電流。實(shí)際測出運(yùn)放輸出的信號 2 在輸入信號 VIN0 的基礎(chǔ)上疊加了一個直流分量，調(diào)節(jié) MCP604 的 3 腳 (+1V)的值，該直流分量大小可以改變。如果設(shè)計的諧波測試希望達(dá)到 A 級儀器的頻率范圍，則應(yīng)能分析到 50 次諧波。 ＋ HT－ HT＋－MC H V 1 0 0U3C H V 1 0 0R 1 52 1 .2 K Ω R ｍ5 0 ΩInIm＋ 1 5 V－ 1 5 V公共地O U TG N DV IN 0 圖 電壓傳感器 CHV— 100接線方法 信號調(diào)理電路 實(shí)現(xiàn)實(shí)時數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的關(guān)鍵是 ：利用足夠高的采樣頻率，以期在采樣后真實(shí)的保留3 電能 質(zhì)量檢測系統(tǒng)的硬件設(shè)計 14 原始模擬信號所含信息，采樣既要保證所采樣本的真實(shí)性，還要防止信號的混疊。另外三只為副邊端子： ＋ 端：電源 +15V； － 端：電源 － 15V； M 端：信號輸出端。 Np、 Ns 可從使用手冊中查到，測得 Is的大小即可得知被測電流的大小。此時可以通過 Is 來測試 Ip，當(dāng)有變化時，平衡 受到破壞，霍爾器件就有信號輸出，即重復(fù)上述過程重新達(dá)到平衡。）同一只檢測元件即可以檢測交流也可以檢測直流甚至檢測瞬態(tài)峰值，是替代互感器和分流器的新一代產(chǎn)品。根據(jù)采集信號的不同，可分為直流采樣和交流采樣兩種。 (3) 晶振電路 PIC 單片機(jī)用 的晶振電路是由 無源晶振接兩個電容 構(gòu)成 ，再結(jié)合單片機(jī)內(nèi)部的震蕩電路構(gòu)成完整振蕩電路，產(chǎn)生時鐘周期時系統(tǒng)正常工作。圖 2 所示系統(tǒng)由電源電路、復(fù)位電路、晶振電路、報警電路構(gòu)成。 單片機(jī)整體控制 本系統(tǒng)采用的 PICl8F458 單片機(jī)采用了 RISC 結(jié)構(gòu)的嵌入式微控制器，其高速度、低電壓、低功耗，大電流 LCD 驅(qū)動能力和低價位 OTP 技術(shù)等都體現(xiàn)出單片機(jī)產(chǎn)業(yè)的新趨勢。 外圍功能模塊特性 ? 最大拉電流 /灌電流可達(dá) 25mA； ? 3 個外部中斷引腳； ? 定時器 TMR0：帶有 8 位可編程前分頻器的 8 位或 16 位定時器 /計數(shù)器； ? 定時器 TMR1： 16 位定時器 /計數(shù)器； ? 定時器 TMR2：帶有 8 位周期寄存器的 8 位或 16 位定時器 /計數(shù)器 。 PIC18F458 單片機(jī)采用 CMOS 結(jié)構(gòu)，使其功率消耗極低，是目前世界上最低功耗的單片機(jī)之一。其采用 16 位的類 RISC 指令系統(tǒng)，由于 PIC18F458單片機(jī)的指令系統(tǒng)采用 RISC 技術(shù)，與 一 般單片機(jī)的指令系統(tǒng)通常有上百條指令相比要少得多。 圖 電能質(zhì)量檢測儀 結(jié)構(gòu)圖 微 處 理 單 元 數(shù)據(jù)采集模塊 最小系統(tǒng) 人機(jī)交換模塊 串口通信模塊 3 電能 質(zhì)量檢測系統(tǒng)的硬件設(shè)計 9 3 電能質(zhì)量檢測 系統(tǒng)的硬件設(shè)計 系統(tǒng) 硬件框圖 系統(tǒng)硬件設(shè)計如圖 所示。報警電路由發(fā)光二極管、三極管、蜂鳴器構(gòu)成，當(dāng)檢測到異常信號時報警。西安工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 8 (3) 最小系統(tǒng) 電源電路， PIC 芯片的工作電壓為 5V連接電源管腳 ,接地管腳與地線相接；重置電路連接復(fù)位管腳 ,按下 Reset 后，內(nèi)部指令重頭開始執(zhí)行，系統(tǒng)重新運(yùn)作；單片機(jī)振蕩電路與整體系統(tǒng)工作速度有直接的關(guān)系，例如同步 ∕異步串行傳輸、定時器等，都與振蕩頻率有關(guān) ,PIC 芯片外接振蕩電路接于管腳 OSC1 與 OSC2。由比較器構(gòu)成一個過零比較電路，將電壓信 號轉(zhuǎn)換成與電壓信號頻率相同的方波信號以采集頻率信息。系統(tǒng)設(shè)計的最基本要求是有能夠滿足電能質(zhì)量檢測任務(wù)計算要求的足夠的處理能力。對于 PIC 系列中任一款單片機(jī)的開發(fā)，都可以借助于一套免費(fèi)的軟件綜合開發(fā)環(huán)境，實(shí)現(xiàn)程序編寫和模擬仿真。 系統(tǒng)功能 (1) 使用方便。電能質(zhì)量分析及及其監(jiān)測是一個較復(fù)雜的問題，如何合理、全面地分析處理各種干擾源，充分將計算機(jī)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)為電能質(zhì)量分析與監(jiān)測所用，都是應(yīng)注意的問題。它設(shè)計到電力系統(tǒng)、自動控制、現(xiàn)代通信等多個方面。 目前電能質(zhì)量監(jiān)測設(shè)備的發(fā)展趨勢傾向于采用永久性的固定設(shè)備對現(xiàn)場數(shù)據(jù)進(jìn)行在線監(jiān)測，對于固定電能質(zhì)量監(jiān)測設(shè)備而言，需要綜合考慮成本和性能進(jìn)行專門的研制。基于現(xiàn)代電力電子和控制技術(shù) 的用戶電力技術(shù)將是解決這一問題1 緒論 6 的有效途徑，其中，用于提高供電質(zhì)量的動態(tài)電能質(zhì)量調(diào)節(jié)技術(shù)，提高電能利用率及利用新能源的電能變換技術(shù)，以及用于提高系統(tǒng)反事故能力的固態(tài)開關(guān)技術(shù)，這三種用戶電力技術(shù)會大大提高供電質(zhì)量的可靠性，有著廣闊的應(yīng)用前景。 作為 FACTS 技術(shù)在配電系統(tǒng)應(yīng)用的延伸 — DFACTS 技術(shù)（又稱 Custom Power 技術(shù)）已成為改善電能質(zhì)量的有力工具，該技術(shù)的核心器件 IGBT 比 GTO 具有更快的開關(guān)頻率，并且關(guān)斷容量已達(dá) MVA級，因此 DFACTS 裝置具有更快的響應(yīng)特性。 (4) 通過備用發(fā)電機(jī)組和機(jī)械式雙電源切換裝置（ ＞ 2 S）等方法對重要用戶連續(xù)供電。在此基礎(chǔ)上也提出了一些解決電能質(zhì)量問題的方法。改善電能質(zhì)量， 抓好管理工作是不可忽視的環(huán)節(jié)，因此我們可以做一些工作： 1） 建立質(zhì)量管理體系。 三相電壓的不平衡主要是因?yàn)榉峙湓谌嗌系呢?fù)荷不平衡所致。當(dāng)負(fù)荷波動時，系統(tǒng)功率和系統(tǒng)阻抗越大，則導(dǎo)致的電壓波動 越大，這取決于供電系統(tǒng)的容量，供電電壓，用戶負(fù)荷大小，類型，電動機(jī)起動頻度和功率等。一般以 1/min 或 1/s 為單位。通常以額定電壓的百分?jǐn)?shù)來表示電壓的相對百分值。如果電網(wǎng)中諧波嚴(yán)重超標(biāo)或發(fā)生諧波諧振，則損耗將大大增加。 1 緒論 4 (2) 總諧波畸變（ THD）：諧波總量的有效值與基波分量的有效值之比。波形畸變后，會產(chǎn)生高次諧波。概括地說正負(fù) 之內(nèi)主要是經(jīng)濟(jì)問題，即引起設(shè)備的效率降低。 電壓偏差 電壓偏差是指電力系統(tǒng)各處的電壓偏離其額定值的百分比，當(dāng)用電設(shè)備端子上出現(xiàn)電壓偏差時，其運(yùn)行參數(shù)和壽命將受到影響，影響程度視偏差的大小、持續(xù)的時間和設(shè)備狀況而異，電壓偏差計算公式如下： 電壓偏差（ ％ ） ＝ （實(shí)際電壓 － 額定電壓） /額定電壓 *100％ () 目前， GB123251990《供電電壓允許偏 差》中規(guī)定：電壓偏差是在正常運(yùn)行條件下應(yīng)保持電網(wǎng)各點(diǎn)電壓在額定的水平上。 電能質(zhì)量的指標(biāo) 理想的三相交流供電系統(tǒng)的三相交流電壓是平衡的，其幅值和頻率都是恒量。 IEEE 標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)調(diào)委員會已經(jīng)給出了 power quality(電能質(zhì)量 )的技術(shù)定義，合格電能質(zhì)量的概念是指，給敏感設(shè)備提供電力和設(shè)置的接地系統(tǒng)均適合于該設(shè)備正常工作。用電質(zhì)量反映供用電雙方相互作用與影響的責(zé)任和義務(wù)，它包括技術(shù)含義和非技術(shù)含義等。它包括技術(shù)含義和非技術(shù)含義兩部分。為了提高電能的傳輸效率，除了要求用戶汲取的電流是單一頻率正弦波外，還應(yīng)盡量保持該電流波形與供電電壓相同。給出實(shí)際電壓與理想電壓間的偏差，以反映供電部門向用戶分配的電力是否合格。但由于系統(tǒng)中的發(fā)電機(jī)、變壓器和線路等設(shè)備非線性或不對稱、負(fù)荷性質(zhì)多變，加之調(diào)控手段不完善及運(yùn)行操作、外來干擾和各種故障等原因，這種理想狀態(tài)并不存在。因而消除供配電系統(tǒng)中的高次諧波問題對改善電能質(zhì)量和確保電力系統(tǒng)安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行有著非常積極的意義。電能質(zhì)量問題主要由終端負(fù)荷側(cè)引起，如沖擊性無功負(fù)載會使電網(wǎng)電壓產(chǎn)生劇烈波動，進(jìn)而降低了供電質(zhì)量。電流質(zhì)量包括電流諧波、間諧波、電流相位超前與滯后、噪聲等。 用電需求增加和電力系統(tǒng)規(guī)模擴(kuò)大，非線性、沖擊性、不平衡性的負(fù)荷日益增多，所導(dǎo)致的各種電能質(zhì)量問題也越來越嚴(yán)重，造成電網(wǎng)供電質(zhì)量降低，運(yùn)行狀況惡化。因此對電能質(zhì)量進(jìn)行檢測與分析具有重要的意義。 voltage detection。 本科畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 題目： 電能質(zhì)量 分析 — 硬件設(shè)計 院（系） 電子信息工程學(xué)院 專 業(yè) 電氣工程及其自動化 班 級 0090415 姓 名 陳凱 學(xué) 號 090415101 導(dǎo) 師 宋曉茹 20xx 年 6 月 I 電能質(zhì)量分析 — 硬件設(shè)計 摘 要 現(xiàn)代電力電子設(shè)備和非線性負(fù)載的大量使用又造成電能污染日趨嚴(yán)重，電能質(zhì)量成為電力部門及其用戶日益關(guān)注的問題 ,因此對電能質(zhì)量進(jìn)行檢測與分析具有重要的意義。 frequency conversion i 目錄 摘 要 ............................................................................................................................. I Abstract ......................................................................................................................II 1 緒論 ...........