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分布式电能质量监测系统主控机研究

作　者: 张惠
导　师: 贺洪江
学　校: 河北工程大学
专　业: 计算机应用技术
关键词: 电能质量嵌入式 CAN总线 ARM uC/OS-II uC/GUI
分类号: TM933.4
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 53次
引　用: 2次
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内容摘要

大量电力电子装置及非线性负荷在电力系统中的广泛应用,使电能质量问题日益突出。电能质量问题不仅危害电力系统本身的安全及电网的稳定运行,对系统中的用户也造成严重威胁。因此,对电能质量的实时监测具有十分重要的意义。论文首先介绍了电能质量的概念,分析了国内外电能质量监测装置的研究现状及开发新型电能质量监测装置的意义,在传统电能质量监测仪器的基础上,本文提出了一种ARM+SOPC的系统架构,并应用CAN总线通信技术,研究建立一种分布式电能质量监测系统,制定了CAN通信协议,完成了分布式电能质量监测系统中主控机的设计。主控机通过CAN总线接收各个监测终端的电网数据,存储数据并在液晶屏上实时显示,对数据进行统计分析,最终转换成决策信息。论文以ARM7(S3C44B0X)为控制核心,完成了主控机的基本硬件电路设计和软件设计。主控机的硬件主要分为CAN通信、数据存储、数据显示、键盘控制等功能模块。软件设计方面,裁剪并成功移植了嵌入式 uC/OS-II实时操作系统到ARM处理器中,完成了各应用程序的编制,给出了详细的程序流程图,设计了基于uC/GUI的人机交互界面(GUI)。基于ARM微处理器和CAN总线的分布式电能质量监测系统主控机不仅人机交互性好,系统升级简单,还能通过CAN总线进行远程监控,具有较大的使用价值和广阔的应用前景。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-10
第1章绪论  10-16
  1.1 研究背景及意义  10-11
  1.2 国内外发展及研究现状  11-14
    1.2.1 电能质量指标及标准  11-12
    1.2.2 电能质量监测及装置  12-14
  1.3 本文主要研究内容  14-15
  1.4 本章小结  15-16
第2章电能质量指标及其分析方法  16-24
  2.1 电能质量指标  16-22
    2.1.1 基本交流电参数  16-18
    2.1.2 电压偏差  18
    2.1.3 频率偏差  18
    2.1.4 三相不平衡度  18-19
    2.1.5 电压波动和闪变  19-20
    2.1.6 电网谐波  20-22
  2.2 电能质量分析方法  22-23
    2.2.1 时域仿真法  22
    2.2.2 频域仿真法  22-23
    2.2.3 基于数学变换的分析方法  23
  2.3 本章小结  23-24
第3章分布式电能质量监测系统主控机设计关键技术  24-34
  3.1 嵌入式系统概述  24-30
    3.1.1 嵌入式微处理器  25-26
    3.1.2 嵌入式操作系统  26-29
    3.1.3 嵌入式图形用户接口  29-30
  3.2 CAN 总线简介  30-33
    3.2.1 CAN 总线的发展过程  30-31
    3.2.2 CAN 总线的电气特性  31-32
    3.2.3 CAN 总线的MAC 帧结构  32-33
  3.3 本章小结  33-34
第4章分布式电能质量监测系统主控机总体方案  34-39
  4.1 电能质量监测系统方案选择  34-35
  4.2 分布式电能质量监测系统整体结构  35-36
  4.3 主控机设计原则  36
  4.4 主控机总体设计方案  36-38
    4.4.1 主控机硬件结构  36-37
    4.4.2 主控机软件结构  37-38
  4.5 本章小结  38-39
第5章分布式电能质量监测系统主控机硬件系统  39-51
  5.1 硬件单元电路设计  39-48
    5.1.1 ARM 处理器的选择  39-40
    5.1.2 电源模块  40-41
    5.1.3 复位电路  41
    5.1.4 存储器模块  41-44
    5.1.5 CAN 通信模块  44-45
    5.1.6 液晶显示模块  45-47
    5.1.7 键盘模块  47-48
    5.1.8 其它接口  48
  5.2 主控机的PCB 设计  48-50
    5.2.1 PCB 的设计  48-50
    5.2.2 PCB 板的焊接和调试  50
  5.3 本章小结  50-51
第6章分布式电能质量监测系统主控机软件设计  51-64
  6.1 软件开发环境的建立  51-56
    6.1.1 ARM 系统集成开发环境  51
    6.1.2 嵌入式操作系统的移植  51-54
    6.1.3 嵌入式图形用户接口的移植  54-56
  6.2 主程序设计  56-58
  6.3 CAN 通信软件设计  58-61
    6.3.1 编程思想  58
    6.3.2 CAN 通信协议  58-60
    6.3.3 主控机CAN 通信软件  60-61
  6.4 人机界面设计  61-63
  6.5 本章小结  63-64
第7章主控机系统调试  64-67
  7.1 调试方案  64
  7.2 调试结果  64-66
  7.3 本章小结  66-67
结论  67-69
参考文献  69-72
附录1 电路原理图  72-74
附录2 主要源程序  74-80
致谢  80-81
作者简介  81
攻读硕士期间发表的论文和科研成果  81

分布式电能质量监测系统主控机研究

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