智能化电能质量问题模拟电源的主控制器研制

发布时间：2020-11-19 12:27

　　 电能的使用遍及国民生活的各个角落,随着电能的普及,电压暂升、暂降、电压中断、谐波畸变等电能质量问题也越来越严重,电能质量问题已经成为电能领域的一个研究热点。智能化电能质量问题模拟电源装置是一种能够模拟电压暂变等电能质量问题的有效装置,该装置的研制对于研究电能质量问题具有重要意义,主控制器作为智能化电能质量问题模拟电源的核心部件之一控制着系统的运行状态,对系统运行起着至关重要的作用。为此,本论文以STM32F407为核心研制了一款主控制器。本文研制的主控制器可通过无线WiFi通信接收模拟电源装置的上位机指令,主控制器解析从上位机接收的三相电压指令,根据解析的指令控制系统的运行状态并采集直流母线电压,输出12路SPWM波形控制模拟电源装置输出三相暂变电压波形,同时将系统的运行状态反馈给模拟电源装置上位机界面进行显示。为实现主控制器的功能,本文分别对主控制器进行了软硬件设计,主控器的硬件设计主要包括:直流母线电压检测电路、主控制器供电电路、继电器驱动电路、电流检测电路和隔离驱动电路。软件设计程序包括:主程序设计、无线WiFi通信程序设计、直流母线电压采集程序设计、正弦波数据数组下标定时更新程序设计、三相电压幅值和相位定时更新程序设计、12路SPWM波形生成程序设计。通过对主控制器的软硬件模块联合测试表明,本文研制的主控制器能实现智能化电能质量问题模拟电源装置需求的功能。本文首先介绍了智能化电能质量问题模拟电源的背景意义和国内外研究现状,接着对整个装置系统进行了整体概述,提出了主控器总体方案设计,然后根据主控制器要实现的功能,设计了主控制器的软硬件方案,并对主控器的软硬件进行了各模块单独测试和软硬件联合测试,经测试表明本文设计的主控制器实现了系统的功能需求和各项技术指标。
【学位单位】：西安工程大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TN86
【文章目录】：
摘要
abstract
1 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 国内外研究现状
    1.3 主要研究内容
    1.4 论文章节安排
2 系统关键技术简介
    2.1 电能质量问题简介
    2.2 系统相关技术原理介绍
        2.2.1 逆变器工作原理
        2.2.2 SPWM三电平调制原理
        2.2.3 逆变器输出电压实时控制原理
        2.2.4 以太网通信原理
    2.3 软件开发平台介绍
    2.4 本章小结
3 主控制器总体方案设计
    3.1 智能化电能质量问题模拟电源系统概述
    3.2 主控制器功能定义及参数指标
    3.3 主控制器方案设计
    3.4 本章小结
4 主控制器硬件设计
    4.1 主控制器硬件设计概述
    4.2 主控制器电路设计
        4.2.1 直流母线电压检测电路设计
        4.2.2 电源电路设计
        4.2.3 以太网接口电路设计
        4.2.4 继电器驱动电路设计
        4.2.5 电流检测电路设计
        4.2.6 驱动电路设计
    4.3 主控制器硬件PCB设计及实物展示
    4.4 本章小结
5 主控制器程序设计
    5.1 主控制器程序设计概述
    5.2 主控制器各模块程序设计
        5.2.1 主程序设计
        5.2.2 无线WiFi通信程序设计
        5.2.3 直流母线电压信号检测程序设计
        5.2.4 三相电压幅值和相位定时更新程序设计
        5.2.5 定时更新正弦波数据程序设计
        5.2.6 生成12路SPWM波形程序设计
        5.2.7 过流保护程序设计
    5.3 本章小结
6 主控制器测试
    6.1 测试目的与内容
    6.2 主控制器各部分功能测试
        6.2.1 无线WiFi通信测试
        6.2.2 直流母线电压采集测试
        6.2.3 SPWM输出波形测试
    6.3 主控制器总体测试
    6.4 本章小结
7 总结与展望
    7.1 总结
    7.2 展望
参考文献
作者攻读学位期间学术成果清单
致谢

【参考文献】

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本文编号：2890006