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智能數(shù)顯功率因數(shù)表設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文-展示頁

2024-12-13 18:20本頁面
  

【正文】 isition, processing, so MCU A / D conversion。 phase shift method of electronic measurement of reactive power, reactive power and through the active power of the strike, and then calculate the power factor. KEY WORDS: Power factor, two table method, MSP430, electrical measuring instruments 目錄 第一章 前 言 ............................................................... 1 設(shè)計(jì)背景及意義 ..................................................... 1 概述 .......................................................... 1 國內(nèi)外的發(fā)展?fàn)顩r .............................................. 1 III 設(shè)計(jì)目的及意義 ..................................................... 2 第二章 功率測量的理論基礎(chǔ) .................................................. 3 三相有功功率的測量原理 ............................................. 3 三相無功功率的測量原理 ............................................. 4 視在功率的計(jì)算原理 ................................................. 5 功率因數(shù)的計(jì)算原理 ................................................. 5 線電壓、線電流的測量原理 ........................................... 5 頻率的測量原理 ..................................................... 6 第三章 電路的總體方案 ...................................................... 7 方案比較 ............................................................ 7 電路總體框圖 ....................................................... 10 第四章 系統(tǒng)硬件電路 ....................................................... 12 交流采樣的原理 .................................................... 12 電壓、電流調(diào)理電路 ................................................ 14 電壓調(diào)理電路 ................................................. 14 電流調(diào)理電路 ................................................. 15 電壓、電流變送電路 ........................................... 17 電源電路的設(shè)計(jì) .................................................... 20 電源模塊的基本原理 ........................................... 20 電源模塊中的主要芯片 ......................................... 21 通信模塊 ..................................................... 26 顯示電路的設(shè)計(jì) .................................................... 27 選擇 MSP430F149 單片機(jī) ........................................ 27 A/D 采樣模塊 ................................................. 31 按鍵 模塊 ..................................................... 32 顯示模塊 ..................................................... 34 第五章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) ....................................................... 36 功率因數(shù)表軟件主模塊 ............................................... 36 FLASH 讀、寫模塊 ................................................... 40 顯示模塊 .......................................................... 41 數(shù)據(jù)分離 ..................................................... 41 74HC595 送數(shù)子程序 ........................................... 42 顯示主程序流程圖 ............................................. 42 按鍵模塊 ........................................................... 43 按鍵查詢流程圖 ............................................... 43 按鍵系統(tǒng)菜單 ................................................. 44 按鍵密碼界面 ................................................. 45 第 六章 總結(jié) ............................................................... 46 參考文獻(xiàn) .................................................................. 47 致謝 ...................................................................... 48 附錄 ...................................................................... 49 IV 1 第一章 前 言 設(shè)計(jì)背景及意義 概述 在世界 能源日益減少的大形勢下,能源的節(jié)約和利用率成為眾多國家和民眾討論的話題,而要提高能源的利用率, 就要測量 其利用率 。 因此它從一定 方面反映了能源的利用率。 直 到了 20 世紀(jì) 60 年代, 由于 電子技術(shù)得到了長足的發(fā)展,人們將電子線路與熱量針式儀表(能常用的是磁電式儀表)相結(jié)合,于是就產(chǎn)生了電子式儀表。電力電測數(shù)字表是近些年涌現(xiàn)出來的新型而通用的電工數(shù)字儀表, 它更是 大規(guī)模集成電路與數(shù)字顯示技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物 【 1】 。 因此,設(shè)計(jì)一種多功能、實(shí)時(shí)性高、精度高和成本低的 數(shù)字式功率因數(shù) 表是電工儀表行業(yè)研究員一直追求的目標(biāo) 。 目前, 數(shù)字式電測儀表在各行 各業(yè) 中應(yīng)用廣泛 ,并以它 優(yōu)越 的性能受到 了國內(nèi)外各行 工作者的青睞,成為儀表 中的佼佼者。 因此 電力電測數(shù)字儀表 的 問世, 也就 標(biāo)志著電子儀器領(lǐng)域的一場革命, 同時(shí) 也開創(chuàng)了現(xiàn)代電子測量技 2 術(shù) 的先河 【 3】 。目前我國也有一些公司研制 出了自己的產(chǎn)品,比如斯菲爾電氣有限公司研制的 K、X 系列智能數(shù)顯電測儀表不僅功能強(qiáng)大、性能優(yōu)良,而且還具 有LED 和 LCD 組成的人機(jī)界面可以實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場編 程 、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳送、遠(yuǎn)程傳輸?shù)榷喾N功能, 但其價(jià)格比較高,只能應(yīng)用于中、大型企業(yè) 。 由于內(nèi)有微處理芯片,因此測量精度較高,使用壽命長,又具備事件記錄功能,可以記錄出現(xiàn)異常越限或者故障事件時(shí)的回路狀態(tài),便于用戶分析事故原因。 國產(chǎn) 級(jí)電子式 功率因數(shù) 表也開始在部分地區(qū)使用。現(xiàn)在重要部門、重要設(shè)施所使用的 級(jí)以上的 功率因數(shù) 表一直使用國外的成熟產(chǎn)品 【 4】 。 3 第二章 功率測量的理論基礎(chǔ) 三相有功功率的測量 原理 在三相三線制電路中,三相功率的測量最常用 的就是兩功率表法,一般簡稱兩表法。 圖 兩邊法測有功功率接線圖 設(shè)負(fù)載為星形連接,由圖 , PW1 所測有功功率的瞬時(shí)值 P1為 : ABAAAB iuuiuP )(1 ??? ( 21) PW2 所測有功功率的瞬時(shí)值為 : CBCCCB iuuiuP )(2 ??? ( 22) 兩只表所反映的瞬時(shí)功率之和 )(21 CABCCAA iiuiuiuPPP ?????? ( 23) 根據(jù)基爾霍夫第一定律,三相三線電路中電流的瞬時(shí)值之和為零,即 0??? CBA iii ( 24) 有 BCA iii ??? ( 25) 將式 ( 25) 代 入 式( 23) 可得 : CCBBAA iuiuiuPPP ????? 21 ( 26) 式 ( 26) 為三相電路的有功功率瞬時(shí)值的表達(dá)式,因此可以說,當(dāng)按圖 中任何一種接線方式 測量三相三線電路的有功功率時(shí) ,功率表都能正確地反映三相電路的有功功率 【 5】 。所以這種接線方式在三相三線制電路中得到了非常廣泛的應(yīng)用。功率表 PW1 和 PW2 的讀數(shù)應(yīng)分別為 )30c o s(1 AAAB IUP ???? ( 27) )30c o s (2 CCCB IUP ???? ( 28) 總功率 P 為 ?c o s321 UIPPP ??? ( 29) 這里要特別說明的是,當(dāng)用兩表法測量三相電路功率時(shí),電路的總功率等于兩個(gè)功率表讀數(shù)的代數(shù)和。當(dāng)負(fù)載為三角形連接時(shí),三相無功功率為 : CACACABCBCBCABABAB IUIUIUQ ??? s ins ins in ??? ( 210) 當(dāng)負(fù)載為星形連接時(shí),三相無功功率為 : CCCBBBAAA IUIUIUQ ??? s ins ins in ??? ( 211) 如果三相電路完全對(duì)稱,三相無功功率用相電壓 XU 、相電流 XI 表示,則有 : ?sin3 XX IUQ ? ( 212) 當(dāng) 用 線電壓、線電流表示時(shí),則有 ?sin3UIQ ? ( 213) 用二表跨相法測量三相無功功率的接線 如圖 所示。法測量三相無功功率接線圖 當(dāng)三相電路完全對(duì)稱時(shí),兩只單相功率表的 讀數(shù) 為 ??? s ins in)90c o s ( 01 UIIUIUQ AABCAABC ???? (214) ??? s ins in)90c o s ( 02 UIIUIUQ CCABCCAB ???? (215) PW2 PW1 A B C 5 總無功功率為 ?sin221 UIQ ??? ( 216) 在不 對(duì)稱的三相電路中,兩功率表的讀數(shù)不完全相等,可以將兩塊表的讀數(shù)取平均值后再與 3 相乘,此種方法在實(shí)際中應(yīng)用較多 【 6】 。三者之間的關(guān)系如式 ( 217
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