交流电参数测量仪-liang

《交流电参数测量仪-liang》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、光电课程设计报告题目：交流电参数测量仪(第一阶段)专业：光电信息工程班级：光电0806（重修）姓名：梁兆承指导老师：吴裕斌学号：U200813417联系电话：18971614897同组人姓名：李志宇，包日超，张峰16目录一、摘要1二、技术指标1三、基本原理2四、方案论证3五、硬件电路设计3六、软件设计5七、结论9八、心得体会9九、参考文献10十、附录111程序流程图2元件清单3电路原理图及印制板图16一、摘要随着电力系统的快速发展，电网容量不断增大，结构日趋复杂，电力系统中实时监控、调度的自动化显得尤为重要，而电力参数的数据采集又是实现自动化

2、的重要环节，如何快速准确地采集系统中各元件的电参数（电压、电流、功率、频率等）是实现电力系统自动化的一个重要因素。基于此，本文主要设计一个基于MSC-51单片机控制的交流电参数测量仪，此仪器可以测量交流电参数的电压，频率。二、设计指标1、采用51系列单片机2、可测量交流电的电压有效值，测量误差为±0.5V3、可测量交流电的电源频率，测量误差为±0.1Hz4、测量结果采用LED数码显示5、带有测量数据保持功能键16三、基本原理交流电采样算法原理：交流直接采样方法测量交流电量的算法虽有多种，但较实用有三种，即最大值法、积分法和傅里叶变换法。最大值

3、法适宜输入信号为纯正弦周期信号情况，多次采集求平均可减小误差，但考虑内部A/D采集间隔会在很大程度上影响对峰峰值的检测，会使测量不准。傅里叶变换法是将离散的采样值经过离散傅里叶变换(DFT)转换到频域，求出基波和谐波分量，再求有效值及平均功率。实际使用中可以采用快速傅里叶变换(FFT)以提高运算速度，但是计算量仍然偏大。积分法就是从连续周期信号有效值的定义和功率的定义出发，用数值积分近似代替连续积分进行计算的方法。采用积分法微机计算量较小，装置实时性好，适合以单片机为核心进行设计。具体算法如下：在非正弦波情况下，相电压、相电流的有效值定义为：

4、在对电流电压采样时，每个周期采样N点，采样间隔为ΔT，得到离散化采样序列{}、{}，则有：若采样间隔ΔTk恒定为ΔT，则N=T/ΔT。电流和电压有效值公式为：对于频率的测量，是将交流信号经电压比较器变成方波后送到89C51的P3.2脚（外中断0），由89C51计数0在方波的一个周期内计数，然后乘以系统内部时钟得到方波周期T，所以频率就为1/T。其他的电力参数计算公式分别如下：有功功率视在功率无功功率功率因数积分和法的精度与采样点数N和采样的同步度有关。在系统速度允许的情况下，可以增加采样点数以提高运算精度，一般每周波可采样几百点。该算法实时性

5、强，算法简单，能够计及信号中高次谐波的影响，在不需要测量基波和各次谐波参数值的情况下，可以选用此算法。16四、方案论证此系统是以89C51为主控制器，系统把取样采集电路得来的信号分别通过放大、整流,再通过A/D转换芯片，实时把模拟量转化为数字量，再经单片机分析处理，进行数值积分，可得到变压器副边电压值、电源的频率，并送到外部显示单元显示，并通过外接按键控制显示和数据保持。五、系统硬件设计（一）硬件设计系统框图如图1：（二）主要的硬件电路设计1，电压信号采集电路162，整形电路设计电压信号具有正负极性的交流信号必须把交变信号进行精密整流使其变成

6、正极性单向脉动信号才能被ADC0809接受当然在整流以前必须要进行幅度衰减使其适合于ADC0809的电平要求。精密整流电路如图3所示3，A/D转换电路设计ADC0809的任务是将由采样保持器来的离散时间信号幅度量化后送给主机89C51，如图4所示。4，显示电路设计数码显示器采用6个LED显示器组成,单片机处理后送出的显示数据一般为BCD码,由外扩的BCD码到7段显示码的硬件译码器件,对BCD码进行译码后得到LED显示码,送给显示器显示所需的字符,这里采用的硬件译码器件是CD45ll。6个LED动态扫描显示电路如图5：16六、系统软件设计1,主

7、程序流程图在系统的软件设计中，采用模块化设计方法，使得程序结构清晰，便于今后进一步扩展系统的功能。系统有以下模块构成：主程序，时钟中断程序，数据采集处理子程序，显示程序，按键控制程序等。主程序主要完成系统初始化，装置自检等任务。系统的初始化部分包括CPU各端口输入输出设置、外围驱动，译码电路的初始化等。系统的数据采集处理子程序的功能书采集各相电压值、电流值。在定时中断服务程序中主要进行频率测量。系统的总流程图如下图6所示:162，数据采集子程序设计原理：根据离散化公式可知，由一个周期内不同时刻的电压。电流的采样值及每周期采样点可计算出电压和频

8、率值。工频交流电标准频率为50HZ。根据89C51的12MHZ主频和ADC0809的25us的转换速度，采样周期定为400us，即一个周期内采16个点。数据采集流程