智能电源监控系统的设计与实现

发布时间：2017-12-22 01:27

  本文关键词：智能电源监控系统的设计与实现　出处：《西安电子科技大学》2015年硕士论文　论文类型：学位论文

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【摘要】：随着电力和电子技术的飞速发展,电子设备功能更加丰富,结构也更加复杂,因此对电源的供电质量和可靠性的要求也不断提高;同时随着通信技术的进步及设备智能化管理要求的提高,电源监控的功能和应用范围也在不断扩展。但现有的电源监控系统大都针对电力系统和通信电源系统,或只针对一种特定类型的电力电子变换器而不具有通用性。针对这种现状,结合实习公司项目需求,本文设计了一种能够同时适用于AD-DC、DC-DC、DC-AC和AC-AC四类电源设备的通用化电源监控系统。本文首先根据四类电源的特点,针对功能需求和技术指标要求,对监控系统的整体架构进行了设计,确定了以PC上位机为监控中心,采用RS-485总线组建监控网络,并结合分布式电源监控终端构建监控系统的设计方案。在设计中我们采用主从式通信方式,并定义了上位机和监控终端间的串口通信协议。同时,根据功能需求确定了STM32和μC/OS-II结合的终端主控单元。根据系统整体规划,论文分别从硬件和软件两方面对监控系统进行了设计。硬件方面,采用模块化设计思想,以STM32F103VCT6作为监控终端的处理核心,按照功能需求设计了电信号采集、按键和液晶显示、存储、电源和通信等外围电路模块,并对主要模块的硬件设计方法进行了详细分析。为了满足四类电源的监控需求,在硬件结构上采用功能电路板的设计思想,即将上述模块按照功能组合为主控板、电源板、直流信号采集板和交流信号采集板,功能板之间定义了统一的电路接口形式。各监控终端根据电源类型不同选取不同的功能板进行组合。此外,在硬件设计中充分考虑了系统的可靠性、准确性和成本等因素。软件方面,基于μC/OS-II嵌入式操作系统平台,针对各个硬件模块分别设计了相应的软件模块。其中,信号采集、电参数计算、谐波分析、液晶显示和通信五个模块是软件设计的核心,因此我们对其设计方法和程序流程进行了详细的讨论。此外,为了验证系统的整体功能,本文设计了一个基于MFC的上位机显控软件,该软件能够将从串口读取的数据进行显示和波形绘制,以实现对电源的监控。完成系统的软硬件设计后,我们对系统中可能存在的误差进行了分析,并对交直流信号处理和谐波分析两部分的结果进行了测量。根据分析和测试结果,针对非同步采样造成的交流信号测量误差,本文采用误差系数校准的方法对测量结果进行校正;同时,采用加窗函数的方法降低了频谱泄漏等问题对FFT谐波分析结果的影响。最终系统能够完成所需功能并达到设计指标要求。
【学位授予单位】：西安电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN86;TP277

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本文编号：1317932