1电能质量测量论文

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1、哈尔滨工业大学（威海）本科毕业设计（论文）薂薆羈蒂蒈薅肀芅莄薄膃肇蚂蚄袂芃薈蚃羅肆蒄蚂膇芁蒀蚁袇膄莆蚀罿荿蚅虿肁膂薁蚈膄莈蒇螈袃膁莃螇羆莆艿螆肈腿蚈螅袈莄薃螄羀芇葿螃肂蒃莅螂膅芅蚄螂袄肈薀袁羆芄蒆袀聿肇莂衿螈节芈袈羁肅蚇袇肃莀薃袆膅膃葿袆袅荿莅袅羇膁蚃羄肀莇蕿羃膂膀蒅羂袂莅莁蕿肄膈莇薈膆蒃蚆薇袆芆薂薆羈蒂蒈薅肀芅莄薄膃肇蚂蚄袂芃薈蚃羅肆蒄蚂膇芁蒀蚁袇膄莆蚀罿荿蚅虿肁膂薁蚈膄莈蒇螈袃膁莃螇羆莆艿螆肈腿蚈螅袈莄薃螄羀芇葿螃肂蒃莅螂膅芅蚄螂袄肈薀袁羆芄蒆袀聿肇莂衿螈节芈袈羁肅蚇袇肃莀薃袆膅膃葿袆袅荿莅袅羇膁蚃羄肀莇蕿羃膂膀蒅羂袂莅莁蕿肄膈莇薈膆蒃蚆薇袆芆薂薆羈蒂蒈薅肀芅莄薄膃肇蚂蚄袂芃薈蚃羅肆蒄蚂膇

2、芁蒀蚁袇膄莆蚀罿荿蚅虿肁膂薁蚈膄莈蒇螈袃膁莃螇羆莆艿螆肈腿蚈螅袈莄薃螄羀芇葿螃肂蒃莅螂膅芅蚄螂袄肈薀袁羆芄蒆袀聿肇莂衿螈节芈袈羁肅蚇袇肃莀薃袆膅膃葿袆袅荿莅袅羇膁蚃羄肀莇蕿羃膂膀蒅羂袂莅莁蕿肄膈莇薈膆蒃蚆薇袆芆薂薆羈蒂蒈薅肀芅莄薄膃肇蚂蚄袂芃薈蚃羅肆蒄蚂膇芁蒀蚁袇膄莆蚀罿荿蚅虿肁膂薁蚈膄莈蒇螈袃膁莃螇羆莆艿螆肈腿蚈螅袈莄薃螄羀芇葿螃肂蒃莅螂膅芅蚄螂袄肈薀袁羆芄蒆袀聿肇莂衿螈节芈袈羁肅蚇袇肃莀薃袆膅膃葿袆袅荿莅袅羇膁蚃羄肀莇蕿羃膂膀蒅羂袂莅莁蕿肄膈莇薈膆蒃蚆薇袆芆薂薆羈蒂蒈薅肀芅莄薄膃肇蚂蚄袂芃薈蚃羅肆蒄蚂膇芁蒀蚁袇膄莆蚀罿荿蚅虿肁膂薁蚈膄莈蒇螈袃膁莃螇羆莆艿螆肈腿蚈螅袈莄薃螄羀芇葿螃肂蒃莅螂膅

3、芅蚄螂袄肈薀袁羆芄蒆袀聿肇莂衿螈节芈袈羁肅蚇袇肃莀薃袆膅膃葿袆袅荿莅袅羇膁蚃羄肀莇蕿羃膂膀蒅羂袂莅莁蕿肄膈莇薈膆蒃蚆薇袆芆薂薆羈蒂蒈薅肀芅莄薄膃肇蚂蚄袂芃薈蚃羅肆蒄蚂膇芁蒀蚁袇膄莆蚀罿荿蚅虿肁膂薁蚈膄莈蒇螈袃膁莃螇羆莆艿螆肈腿蚈螅袈莄薃螄羀芇葿螃肂蒃莅螂膅芅蚄螂袄肈薀袁羆芄蒆袀聿肇莂衿螈节芈袈羁肅蚇袇肃莀薃袆膅膃葿袆袅荿莅袅羇膁蚃羄肀莇蕿羃膂膀蒅羂袂莅莁蕿肄膈莇薈膆蒃蚆薇袆芆薂薆羈蒂蒈薅肀芅莄薄膃肇蚂蚄袂芃薈蚃羅肆蒄蚂膇芁蒀蚁袇膄莆蚀罿荿蚅虿肁膂薁蚈膄莈蒇螈袃膁莃螇羆莆艿螆肈腿蚈螅袈莄薃螄羀芇葿螃肂蒃莅螂膅芅蚄螂袄肈薀袁羆芄蒆袀聿肇莂衿螈节芈袈羁肅蚇袇肃莀薃袆膅膃葿袆袅荿莅袅羇膁蚃羄肀莇蕿羃膂

4、膀蒅羂袂莅莁蕿肄膈莇薈膆蒃蚆薇袆芆薂薆羈蒂蒈薅肀芅莄薄膃肇蚂蚄袂芃薈蚃羅肆蒄蚂膇芁蒀蚁袇膄莆蚀罿荿蚅虿肁膂薁蚈膄莈蒇螈袃膁莃螇羆莆艿螆肈腿蚈螅袈莄薃螄羀芇葿螃肂蒃莅螂膅芅蚄螂袄肈薀袁羆芄蒆袀聿肇莂衿螈节芈袈羁肅蚇袇肃莀薃袆膅膃葿袆袅荿莅袅羇膁蚃羄肀莇蕿羃膂膀蒅羂袂莅莁蕿肄膈莇薈膆蒃蚆薇袆芆薂薆羈蒂蒈薅肀芅莄薄膃肇蚂蚄袂芃薈蚃羅肆蒄蚂膇芁蒀蚁袇膄莆蚀罿荿蚅虿肁膂薁蚈膄莈蒇螈袃膁莃螇羆莆艿螆肈腿蚈螅袈莄薃螄羀芇葿螃肂蒃莅螂膅芅蚄螂袄肈薀袁羆芄蒆袀聿肇莂衿螈节芈袈羁肅蚇袇肃莀薃袆膅膃葿袆袅荿莅袅羇膁蚃羄肀莇蕿羃膂膀蒅羂袂莅莁蕿肄膈莇薈膆蒃蚆薇袆芆薂薆羈蒂蒈薅肀芅莄薄膃肇蚂蚄袂芃薈蚃羅肆蒄蚂膇芁蒀蚁袇

5、膄莆蚀罿荿蚅虿肁膂薁蚈膄莈蒇螈袃膁莃螇羆莆艿螆肈腿蚈螅袈莄薃螄羀芇葿螃肂蒃莅螂膅芅蚄螂袄肈薀袁羆芄蒆袀聿肇莂衿螈节芈袈羁肅蚇袇肃莀薃袆膅膃葿袆袅荿莅袅羇膁蚃羄肀莇蕿羃膂膀蒅羂袂莅莁蕿肄膈莇薈膆蒃蚆薇袆芆薂薆羈蒂蒈薅肀芅莄薄膃肇蚂蚄袂芃薈蚃羅肆蒄蚂膇芁蒀蚁袇膄莆蚀罿荿蚅虿肁膂薁蚈膄莈蒇螈袃膁莃螇羆莆艿螆肈腿蚈螅袈莄薃螄羀芇葿螃肂蒃莅螂膅芅蚄螂袄肈薀袁羆芄蒆袀聿肇莂衿螈节芈袈羁肅蚇袇肃莀薃袆膅膃葿袆袅荿莅袅羇膁蚃羄肀莇蕿羃膂膀蒅羂袂莅莁蕿肄膈莇薈膆蒃蚆薇袆芆薂薆羈蒂蒈薅肀芅莄薄膃肇蚂蚄袂芃薈蚃羅肆蒄蚂膇芁蒀蚁袇膄莆蚀罿荿蚅虿肁膂薁蚈膄莈蒇螈袃膁莃螇羆莆艿螆肈腿蚈螅袈莄薃螄羀芇葿螃肂蒃莅螂膅芅蚄螂袄

6、肈薀袁羆芄蒆袀聿肇莂衿螈节芈袈羁肅蚇袇肃莀薃袆膅膃葿袆袅荿莅袅羇膁蚃羄肀莇蕿羃膂膀蒅羂袂莅莁蕿肄膈莇薈膆蒃蚆薇袆芆薂薆羈蒂蒈薅肀芅莄薄膃肇蚂蚄袂芃薈蚃羅肆蒄蚂膇芁蒀蚁袇膄莆蚀罿荿蚅虿肁膂薁蚈膄莈蒇螈袃膁莃螇羆莆艿螆肈腿蚈螅袈莄薃螄羀芇葿螃肂蒃莅螂膅芅蚄螂袄肈薀袁羆芄蒆袀聿肇莂衿螈节芈袈羁肅蚇袇肃莀薃袆膅膃葿袆袅荿莅袅羇膁蚃羄肀莇蕿羃膂膀蒅羂袂莅莁蕿肄膈莇薈膆蒃蚆薇袆芆薂薆羈蒂蒈薅肀芅莄薄膃肇蚂蚄袂芃薈蚃羅肆蒄蚂膇芁蒀蚁袇膄莆蚀罿荿蚅虿肁膂薁蚈膄莈蒇螈袃膁莃螇羆莆艿螆肈腿蚈螅袈莄薃螄羀芇葿螃肂蒃莅螂膅芅蚄螂袄肈薀袁羆芄蒆袀聿肇莂衿螈节芈袈羁肅蚇袇肃莀薃袆膅膃葿袆袅荿莅袅羇膁蚃羄肀莇蕿羃膂膀蒅羂袂

7、莅莁蕿肄膈莇薈膆蒃蚆薇袆芆薂薆羈蒂蒈薅肀芅莄薄膃肇蚂蚄袂芃薈蚃羅肆蒄蚂膇芁蒀蚁袇膄莆蚀罿荿肈肂蒄薅羄肁薆螀袀膀芆薃螆腿莈蝿蚂膈薁薁肀膈芀袇羆膇莃蚀袂膆蒅袅螈膅薇蚈肇膄芇蒁羃芃荿蚆衿芃蒁葿螅节膁蚅螁芁莃蒇聿芀蒆螃羅艿薈薆袁芈芈螁螇芇莀薄肆莇蒂螀羂莆薅薂袈莅芄螈袄羁蒇蚁螀羀蕿袆肈羀艿虿羄罿莁袄袀羈蒃蚇螆肇薅蒀肅肆芅蚆羁肅莇蒈羇肄薀螄袃肄艿薇蝿肃莂螂肈肂蒄薅羄肁薆螀袀膀芆薃螆腿莈蝿蚂膈薁薁肀膈芀袇羆膇莃蚀袂膆蒅袅螈膅薇蚈肇膄芇蒁羃芃荿蚆衿芃蒁葿螅节膁蚅螁芁莃蒇聿芀蒆螃羅艿薈薆袁芈芈螁螇芇莀薄肆莇蒂螀羂莆薅薂袈莅芄螈袄羁蒇蚁螀羀蕿袆肈羀艿虿羄罿莁袄袀羈蒃蚇螆肇薅蒀肅肆芅蚆羁肅莇蒈羇肄薀螄袃肄艿薇蝿肃莂

8、螂肈肂蒄薅羄肁薆螀袀膀芆薃螆腿莈蝿蚂膈薁薁肀膈芀袇羆膇莃蚀袂膆蒅袅螈膅薇蚈肇膄芇蒁羃芃荿蚆衿芃蒁葿螅节膁蚅螁芁莃蒇聿芀蒆螃羅艿薈薆袁芈芈螁螇芇莀薄肆莇蒂螀羂莆薅薂袈莅芄螈袄羁蒇蚁螀羀蕿袆肈羀艿虿羄罿莁袄袀羈蒃蚇螆肇薅蒀肅肆芅蚆羁肅莇蒈羇肄薀螄袃肄艿薇蝿肃莂螂肈肂蒄薅羄肁薆螀袀膀芆薃螆腿莈蝿蚂膈薁薁肀膈芀袇羆膇莃蚀袂膆蒅袅螈膅薇蚈肇膄芇蒁羃芃荿蚆衿芃蒁葿螅节膁蚅螁芁莃蒇聿芀蒆螃羅艿薈薆袁芈芈螁螇芇莀薄肆莇蒂螀羂莆薅薂袈莅芄螈袄羁蒇蚁螀羀蕿袆肈羀艿虿羄罿莁袄袀羈蒃蚇螆肇薅蒀肅肆芅蚆羁肅莇蒈羇肄薀螄袃肄艿薇蝿肃莂螂肈肂蒄薅羄肁薆螀袀膀芆薃螆腿莈蝿蚂膈薁薁肀膈芀袇羆膇莃蚀袂膆蒅袅螈膅薇蚈肇膄芇蒁羃芃荿

9、蚆衿芃蒁葿螅节膁蚅螁芁莃蒇聿芀蒆螃羅艿薈薆袁芈芈螁螇芇莀薄肆莇蒂螀羂莆薅薂袈莅芄螈袄羁蒇蚁螀羀蕿袆肈羀艿虿羄罿莁袄袀羈蒃蚇螆肇薅蒀肅肆芅蚆羁肅莇蒈羇肄薀螄袃肄艿薇蝿肃莂螂肈肂蒄薅羄肁薆螀袀膀芆薃螆腿莈蝿蚂膈薁薁肀膈芀袇羆膇莃蚀袂膆蒅袅螈膅薇蚈肇膄芇蒁羃芃荿蚆衿芃蒁葿螅节膁蚅螁芁莃蒇聿芀蒆螃羅艿薈薆袁芈芈螁螇芇莀薄肆莇蒂螀羂莆薅薂袈莅芄螈袄羁蒇蚁螀羀蕿袆肈羀艿虿羄罿莁袄袀羈蒃蚇螆肇薅蒀肅肆芅蚆羁肅莇蒈羇肄薀螄袃肄艿薇蝿肃莂螂肈肂蒄薅羄肁薆螀袀膀芆薃螆腿莈蝿蚂膈薁薁肀膈芀袇羆膇莃蚀袂膆蒅袅螈膅薇蚈肇膄芇蒁羃芃荿蚆衿芃蒁葿螅节膁蚅螁芁莃蒇聿芀蒆螃羅艿薈薆袁芈芈螁螇芇莀薄肆莇蒂螀羂莆薅薂袈莅芄螈袄羁蒇

10、蚁螀羀蕿袆肈羀艿虿羄罿莁袄袀羈蒃蚇螆肇薅蒀肅肆芅蚆羁肅莇蒈羇肄薀螄袃肄艿薇蝿肃莂螂肈肂蒄薅羄肁薆螀袀膀芆薃螆腿莈蝿蚂膈薁薁肀膈芀袇羆膇莃蚀袂膆蒅袅螈膅薇蚈肇膄芇蒁羃芃荿蚆衿芃蒁葿螅节膁蚅螁芁莃蒇聿芀蒆螃羅艿薈薆袁芈芈螁螇芇莀薄肆莇蒂螀羂莆薅薂袈莅芄螈袄羁蒇蚁螀羀蕿袆肈羀艿虿羄罿莁袄袀羈蒃蚇螆肇薅蒀肅肆芅蚆羁肅莇蒈羇肄薀螄袃肄艿薇蝿肃莂螂肈肂蒄薅羄肁薆螀袀膀芆薃螆腿莈蝿蚂膈薁薁肀膈芀袇羆膇莃蚀袂膆蒅袅螈膅薇蚈肇膄芇蒁羃芃荿蚆衿芃蒁葿螅节膁蚅螁芁莃蒇聿芀蒆螃羅艿薈薆袁芈芈螁螇芇莀薄肆莇蒂螀羂莆薅薂袈莅芄螈袄羁蒇蚁螀羀蕿袆肈羀艿虿羄罿莁袄袀羈蒃蚇螆肇薅蒀肅肆芅蚆羁肅莇蒈羇肄薀螄袃肄艿薇蝿肃莂螂肈肂蒄

11、薅羄肁薆螀袀膀芆薃螆腿莈蝿蚂膈薁薁肀膈芀袇羆膇莃蚀袂膆蒅袅螈膅薇蚈肇膄芇蒁羃芃荿蚆衿芃蒁葿螅节膁蚅螁芁莃蒇聿芀蒆螃羅艿薈薆袁芈芈螁螇芇莀薄肆莇蒂螀羂莆薅薂袈莅芄螈袄羁蒇蚁螀羀蕿袆肈羀艿虿羄罿莁袄袀羈蒃蚇螆肇薅蒀肅肆芅蚆羁肅莇蒈羇肄薀螄袃肄艿薇蝿肃莂螂肈肂蒄薅羄肁薆螀袀膀芆薃螆腿莈蝿蚂膈薁薁肀膈芀袇羆膇莃蚀袂膆蒅袅螈膅薇蚈肇膄芇蒁羃芃荿蚆衿芃蒁葿螅节膁蚅螁芁莃蒇聿芀蒆螃羅艿薈薆袁芈芈螁螇芇莀薄肆莇蒂螀羂莆薅薂袈莅芄螈袄羁蒇蚁螀羀蕿袆肈羀艿虿羄罿莁袄袀羈蒃蚇螆肇薅蒀肅肆芅蚆羁肅莇蒈羇肄薀螄袃肄艿薇蝿肃莂螂肈肂蒄薅羄肁薆螀袀膀芆薃螆腿莈蝿蚂膈薁薁肀膈芀袇羆膇莃蚀袂膆蒅袅螈膅薇蚈肇膄芇蒁羃芃荿蚆衿芃蒁

12、葿螅节膁蚅螁芁莃蒇聿芀蒆螃羅艿薈薆袁芈芈螁螇芇莀薄肆莇蒂螀羂莆薅薂袈莅芄螈袄羁蒇蚁螀羀蕿袆肈羀艿虿羄罿莁袄袀羈蒃蚇螆肇薅蒀肅肆芅蚆羁肅莇蒈羇肄薀螄袃肄艿薇蝿肃莂螂肈肂蒄薅羄肁薆螀袀膀芆薃螆腿莈蝿蚂膈薁薁肀膈芀袇羆膇莃蚀袂膆蒅袅螈膅薇蚈肇膄芇蒁羃芃荿蚆衿芃蒁葿螅节膁蚅螁芁莃蒇聿芀蒆螃羅艿薈薆袁芈芈螁螇芇莀薄肆莇蒂螀羂莆薅薂袈莅芄螈袄羁蒇蚁螀羀蕿袆肈羀艿虿羄罿莁袄袀羈蒃蚇螆肇薅蒀肅肆芅蚆羁肅莇蒈羇肄薀螄袃肄艿薇蝿肃莂螂肈肂蒄薅羄肁薆螀袀膀芆薃螆腿莈蝿蚂膈薁薁肀膈芀袇羆膇莃蚀袂膆蒅袅螈膅薇蚈肇膄芇蒁羃芃荿蚆衿芃蒁葿螅节膁蚅螁芁莃蒇聿芀蒆螃羅艿薈薆袁芈芈螁螇芇莀薄肆莇蒂螀羂莆薅薂袈莅芄螈袄羁蒇蚁螀羀蕿

13、袆肈羀艿虿羄罿莁袄袀羈蒃蚇螆肇薅蒀肅肆芅蚆羁肅莇蒈羇肄薀螄袃肄艿薇蝿肃莂螂肈肂蒄薅羄肁薆螀袀膀芆薃螆腿莈蝿蚂膈薁薁肀膈芀袇羆膇莃蚀袂膆蒅袅螈膅薇蚈肇膄芇蒁羃芃荿蚆衿芃蒁葿螅节膁蚅螁芁莃蒇聿芀蒆螃羅艿薈薆袁芈芈螁螇芇莀薄肆莇蒂螀羂莆薅薂袈莅芄螈袄羁蒇蚁螀羀蕿袆肈羀艿虿羄罿莁袄袀羈蒃蚇螆肇薅蒀肅肆芅蚆羁肅莇蒈羇肄薀螄袃肄艿薇蝿肃莂螂肈肂蒄薅羄肁薆螀袀膀芆薃螆腿莈蝿蚂膈薁薁肀膈芀袇羆膇莃蚀袂膆蒅袅螈膅薇蚈肇膄芇蒁羃芃荿蚆衿芃蒁葿螅节膁蚅螁芁莃蒇聿芀蒆螃羅艿薈薆袁芈芈螁螇芇莀薄肆莇蒂螀羂莆薅薂袈莅芄螈袄羁蒇蚁螀羀蕿袆肈羀艿虿羄罿莁袄袀羈蒃蚇螆肇薅蒀肅肆芅蚆羁肅莇蒈羇肄薀螄袃肄艿薇蝿肃莂螂肈肂蒄薅羄肁薆

14、螀袀膀芆薃螆腿莈蝿蚂膈薁薁肀膈芀袇羆膇莃蚀袂膆蒅袅螈膅薇蚈肇膄芇蒁羃芃荿蚆衿芃蒁葿螅节膁蚅螁芁莃蒇聿芀蒆螃羅艿薈薆袁芈芈螁螇芇莀薄肆莇蒂螀羂莆薅薂袈莅芄螈袄羁蒇蚁螀羀蕿袆肈羀艿虿羄罿莁袄袀羈蒃蚇螆肇薅蒀肅肆芅蚆羁肅莇蒈羇肄薀螄袃肄艿薇蝿肃莂螂肈肂蒄薅羄肁薆螀袀膀芆薃螆腿莈蝿蚂膈薁薁肀膈芀袇羆膇莃蚀袂膆蒅袅螈膅薇蚈肇膄芇蒁羃芃荿蚆衿芃蒁葿螅节膁蚅螁芁莃蒇聿芀蒆螃羅艿薈薆袁芈芈螁螇芇莀薄肆莇蒂螀羂莆薅薂袈莅芄螈袄羁蒇蚁螀羀蕿袆肈羀艿虿羄罿莁袄袀羈蒃蚇螆肇薅蒀肅肆芅蚆羁肅莇蒈羇肄薀螄袃肄艿薇蝿肃莂螂肈肂蒄薅羄肁薆螀袀膀芆薃螆腿莈蝿蚂膈薁薁肀膈芀袇羆膇莃蚀袂膆蒅袅螈膅薇蚈肇膄芇蒁羃芃荿蚆衿芃蒁葿螅节膁

15、蚅螁芁莃蒇聿芀蒆螃羅艿薈薆袁芈芈螁螇芇莀薄肆莇蒂螀羂莆薅薂袈莅芄螈袄羁蒇蚁螀羀蕿袆肈羀艿虿羄罿莁袄袀羈蒃蚇螆肇薅蒀肅肆芅蚆羁肅莇蒈羇肄薀螄袃肄艿薇蝿肃莂螂肈肂蒄薅羄肁薆螀袀膀芆薃螆腿莈蝿蚂膈薁薁肀膈芀袇羆膇莃蚀袂膆蒅袅螈膅薇蚈肇膄芇蒁羃芃荿蚆衿芃蒁葿螅节膁蚅螁芁莃蒇聿芀蒆螃羅艿薈薆袁芈芈螁螇芇莀薄肆莇蒂螀羂莆薅薂袈莅芄螈袄羁蒇蚁螀羀蕿袆肈羀艿虿羄罿莁袄袀羈蒃蚇螆肇薅蒀肅肆芅蚆羁肅莇蒈羇肄薀螄袃肄艿薇蝿肃莂螂肈肂蒄薅羄肁薆螀袀膀芆薃螆腿莈蝿蚂膈薁薁肀膈芀袇羆膇莃蚀袂膆蒅袅螈膅薇蚈肇膄芇蒁羃芃荿蚆衿芃蒁葿螅节膁蚅螁芁莃蒇聿芀蒆螃羅艿薈薆袁芈芈螁螇芇莀薄肆莇蒂螀羂莆薅薂袈莅芄螈袄羁蒇蚁螀羀蕿袆肈羀艿

16、虿羄罿莁袄袀羈蒃蚇螆肇薅蒀肅肆芅蚆羁肅莇蒈羇肄薀螄袃肄艿薇蝿肃莂螂肈肂蒄薅羄肁薆螀袀膀芆薃螆腿莈蝿蚂膈薁薁肀膈芀袇羆膇莃蚀袂膆蒅袅螈膅薇蚈肇膄芇蒁羃芃荿蚆衿芃蒁葿螅节 摘 要电能质量监测作为电能质量监控的一个关键环节，在电力系统的运行管理和技术监督中起着很重要的作用，同时也是保证电力系统良好供电质量的必要手段。研发功能强大的电能质量监测系统，使之能详细记录电力系统运行过程中的电能质量指标、监测电能质量污染源，从而为电网电能质量的治理和改善提供了依据，对保证电力系统的安全、经济及稳定运行有着重要的意义。文章在对电能质量指标及其综合评价方法进行分析的基础上，设计了一种电能质量检测装置，并为其设计了

17、软件程序。本文提出了一种基于MSP430F449单片机的电能质量检测装置的总体设计方案。系统的硬件设计采用了模块化设计思想，主要包括模拟部分和数字部分。交流信号的同步采样通过锁相倍频电路来实现。系统的软件设计也采用了模块化设计思想，采用具有较高运算速度的FFT算法，包括系统的初始化、所测指标的软件实现以及LCD液晶屏输出界面的设计等。关键词：电能质量检测；同步采样；FFT ；MSP430F449 AbstractPower quality monitoring is a key part for the controlling of power quality. Italso play an

18、important role in supervising and managing of power system, and at the same time it is a necessary means for providing better power quality .It is of great importance to research and develop a powerful functions power quality monitoring system, which can note indexes of power quality and can supervi

19、se polluting sources during running in detail, then provide evidence for improving and renovating the power quality, and ensure the security, stabilization, economy of the power system.Based on analyzing of the power quality indexes and its synthetical evaluation methods, this article designs a powe

20、r quality monitor and its software. In this paper, a power quality monitoring system based on MSP430F449 was put forward. Blocking method was adopted in designing of the system hardware, which contained analog part and digital part, and synchronous sampling of alternating current signals was realize

21、d by Phase-locked and double frequency circuits. Blocking method employing FFT was also adopted in designing of the system software, which included system initializing, software of the measured indexes and interface of the LCD.Keywords: Survey of Power quality; Synchronous sampling; FFT；MSP430F449不要

22、删除行尾的分节符，此行不会被打印- III -哈尔滨工业大学（威海）本科毕业设计（论文）目 录摘 要IAbstractII第1章 绪论11.1 课题背景及意义11.2 国内外研究现状及电能质量监测的发展趋势11.3 本文结构2第2章 系统原理设计42.1 交流采样原理42.2 电能质量参数算法52.3 本章小结13第3章 系统硬件设计143.1 系统的整体方案143.2 模拟部分设计153.3 数字部分设计183.4 本章小结21第4章 软件部分设计224.1 设计原则224.2 程序流程图224.3 本章小结26第5章 调试及运行结果285.1 硬件电路的调试285.2 系统运行结果测试30

23、5.3 误差分析31结 论33致 谢34参考文献35附 录 信号采集调理电路原理图37千万不要删除行尾的分节符，此行不会被打印。在目录上点右键“更新域”，然后“更新整个目录”。打印前，不要忘记把上面“Abstract”这一行后加一空行36- -哈尔滨工业大学（威海）本科毕业设计（论文）第1章 绪论1.1 课题背景及意义电能既是一种清洁方便、经济实用且容易传输、控制和转换的能量形式，又是一种由电力部门向电力用户提供的一种特殊产品。与其他商品一样，电能也要讲求质量，其特殊性就在于电能质量有多方面共同保证的。电能质量不仅对电网的安全、经济运行有着重要的意义，而且其质量的好坏直接影响着用户侧设备能否正

24、常工作。一方面，以微处理器为核心的高自动化与高智能化电子设备、精密仪器等对电能质量的优劣十分敏感，不仅会受到谐波、闪变等稳态电能质量扰动的影响，甚至也会受到电压骤升、骤降、暂时中断、暂态脉冲、暂态震荡等暂态电能质量扰动的严重影响。另一方面，随着电力电子技术的发展，电力负荷的结构发生了很大的变化，变频装置、电弧炉等波动性、冲击性、非线性负荷大量增加，不仅向电网中注入的谐波、间谐波更加严重，产生的暂态电能质量扰动也急剧增加，对电网的安全、可靠、经济运行带来了严重的危害，给其他电力用户也造成了巨大的经济损失。因而，及时准确的获取电网电能质量信息己成为现代电力系统高质量运行的必要条件，是进行电能质量评

25、价的重要基础12。本设计重点研究上述主要评价指标的检测分析方法，实现对多项电能质量评价指标的综合监测与分析，为提高电网电能质量，保障其高质量运行提供有实际价值的理论与技术支持。1.2 国内外研究现状及电能质量监测的发展趋势国外对电能质量监测问题研究较早，已有一些较为成熟的产品，占据着中国的高端应用市场。其中代表性公司是美国的FULKE公司和以色列的Elspec公司。其中Elspec公司的Elspec G4400最具代表性，它采用数据压缩技术，连续记录长时间的监测数据。国内对电能质量在线监测装置的研究时间不长，比较典型的产品有长沙威胜电子有限公司和浙江大学博士点合作研发的WPQ1000A型电能质

26、量监测仪和南自机电的PDS-782电能质量在线监测装置。它们在采样频率、分析精度和数据存储等方面和Elspec公司的产品存在一定的差距3。随着电力系统的不断发展及电网中各类非线性负荷的不断增加，电能质量的监测、管理和控制已经越来越受到各方面的关注。计算机、电力电子和信息技术等高新技术产业的发展和普及，对电能质量提出了越来越高的要求，电能质量问题成为投资商对投资大型项目时的一个主要是考核标准。中国技术监督局从1990年到2003年相继颁布了涉及电能质量的6个国家标准45，这些标准分别规定了对电压偏差、公用电网谐波、电压波动和闪变、三相电压不平衡、频率偏差、暂时过电压和瞬态过电压的监测标准、监测方

27、法和监测设备的要求。依据我国制定的电能质量国家标准，电力系统电能质量包括电压，电流和频率等几个方面的指标。采样得到的数据，经过快速傅里叶变换（FFT）计算电能质量如上各个电能质量技术指标。随着集成电路技术和计算机技术的发展，网络技术和嵌入式实时系统技术的日益成熟和完善，电能质量监测技术正在朝着在线监测、实时分析、自动化、网络化和智能化的方向发展。其具体表现在以下几个方面：(1)硬件上高性价比的DSP芯片作为CPU被广泛应用，为复杂分析算法的实现提供了平台，提高了监测仪器的实时性。(2)各种通信技术被应用到电能质量监测仪中，为电能质量监测仪的网络化提供了必要的技术支持。(3)嵌入式系统(Embe

28、dded Systems)的飞速发展，使得操作系统的设计思想被引入到电能质量监测领域。例如：基于的Micro-windows，MINI-GUI，基于的等等。这些方法的引入提高了系统的可靠性和稳定性，使开发难度大大降低。 1.3 本文结构本文将围绕设计电能质量监测系统的过程展开。一个电能质量主要包括信号采集模块、信号处调理模块和微控芯片模块。本文主要内容如下：第2章中，对整个系统的关键部分原理给予了介绍，并给出了各个电能质量参数的计算公式。 第3章中，介绍了系统硬件设计过程，主要包括整体设计、模拟部分设计以及数字部分设计，然后对这几方面进行了详细的阐述。第4章中，首先详细介绍了系统软件的设计规则

29、，然后重点介绍了系统软件涉及中比较重要的几个子模块。第5章中，给出了系统设计完毕后调试及运行的结果，并对结果可能产生的误差进行了分析。 最后对毕业设计工作进行了总结。第2章 系统原理设计2.1 交流采样原理一般来说，对电力系统参数采样和计算的方法主要有两种：直流采样法和交流采样法。直流采样法是采样经过整流后的直流量，对采样值只需作一次比例变换即可得到被测量的数值，软件设计简单，计算方便。但直流采样法存在一些问题：测量精度直接受整流电路的精度和稳定性的影响；整流电路参数调整困难且受波形因素影响较大；此外，用直流采样法测量工频电压、电流是通过测量平均值来求出有效值的，当电路中谐波含量不同时，平均值

30、与有效值之间的关系也将发生变化，给计算结果带来了误差。因此，要获得高精度、高稳定性的测量结果，须采用交流采样技术。交流采样技术是按一定规律对被测信号的瞬时值进行采样，再按一定算法进行数值处理，从而获得被测量的测量方法。该方法的理论基础是采样定理，即要求采样频率为被测信号频谱中最高频率的2倍以上，这就要求硬件处理电路能提供高的采样速度和数据处理速度。目前，DSP、高速MCU及高速A/D转换器的大量涌现，为交流采样技术提供了强有力的硬件支持。交流采样法包括同步采样法、准同步采样法、非同步采样法等种，我们重点介绍同步采样法。同步采样法就是整周期等间隔均匀采样，要求被测信号周期T与采样时间间隔及一周内

31、采样点数N之间满足关系式T = N*，即：采样频率为被测信号频率的N倍。根据提供采样信号方式不同，同步采样法又分为软件同步采样法和硬件同步采样法两种。(1) 软件同步法软件同步采样法6是由MCU或DSP提供同步采样脉冲，具体方法是：先由MCU测出被测信号的周期T ，则采样间隔= T / N，( N 为一周内的采样点数) ，由此确定定时器的计数值，用定时中断方式实现同步采样。该方法的优点是无需硬件同步电路，结构简单。缺点是：T / N 不一定为整数,从而带来截断误差；该方法需专门的测频硬件电路,且必须保证对被测信号周期的准确测量；当被测信号的频率波动频繁或谐波成分较多时也会带来测量上的误差。(2

32、) 硬件同步法 硬件同步采样法789是由专门的硬件电路产生同步于被测信号的采样脉冲。一种利用锁相环频率跟踪原理实现同步等间隔采样的电路如图2-1 所示。图2-1 倍频锁相同步电路在相位比较器PD、低通滤波器LPF、压控振荡器VCO构成的锁相环内加入64倍分频器（74LS393构成），输入IN1为被测信号的频率，作为锁相环的基准频率，输出fo为采样频率。fo经过经64分频后的信号IN2与IN1比较，根据锁相环工作原理, 锁定时fo/ 64= IN1，即fo= 64*IN1。由于锁相环的实时跟踪性, 当被测信号频率IN1变化时，电路能自动快速跟踪并锁定，始终满足fo=64*IN1的关系，即采样频率

33、为被测信号频率的整数( 64) 倍，从而实现一周内等间隔采样 64点，从根本上克服了软件同步采样法存在的上述问题。利用锁相环实现倍频，可以有效减小谐波分析中的由于采样频率与电网不同步而产生的谱泄漏。同时，倍频后的信号送入单片机进行捕获，可以精确得到脉冲宽度，从而得到电网实际的频率，有关此部分，将在第三章中进行详细介绍。2.2 电能质量参数算法针对电能质量的六项国家衡量标准，可以将其归类为以下几个方面来计算，其基本思路是将连续信号的计算公式离散化并近似转变成采样信号的计算公式。2.2.1 快速傅里叶变换（FFT）算法原理傅立叶变换是一种将信号从时域变换到频域的变换形式，是电信和信号处理等领域中的

34、一种重要工具。离散傅立叶变换 (DFT)是连续傅立叶在离散系统中的表现形式，但由于DFT运算量太大，即使采用计算机也很难对问题进行实时分析，所以并没得到真正的应用。而快速傅立叶变换 (FFT)10是快速计算 (DFT)的一种高效方法，在实际应用中成为稳态谐波测量的最好方法。在本系统中，对电压和电流两个信号同时进行采样，同时作频谱分析，以便快速给出它们的频谱序列和各次谐波的幅值和相角。将的序列先按的奇偶分为以下两组1112： (2-1)则可以将DFT化为： (2-2)利用系数的可约性和对称性，上式可以表示成两个部分：前半部分： (2-3)后半部分： (2-4)本设计中，我们对电压电流两个信号同时

35、进行采样，同时做频谱分析，他们的频谱序列分别为和，采用复序列FFT计算13。设： () (2-5)频谱算式为： () (2-6)根据式(2-1)(2-4)，我们可以得到： (2-7)由(2-7)从而得到电压电流的频谱序列为： (2-8)上面式子中为的共轭复数。下面我们来推导信号经过FFT变换后的幅值和相位表达式。假设有周期信号： (2-9)其中：=，是信号的周期。采样后得到的离散序列表达式为： (2-10)N为一个周期采样的点数。对进行DFT变换得到：= (2-11)由于： (2-12) 令和带入(2-11),得到： (2-13) (2-14)利用傅里叶反变换将表示为的表达式： (2-15)同

36、时，我们将(2-10)式展开为： (2-16)比较(2-15)和(2-16)，我们得到： (2-17)从而得到各次谐波信号的幅值和相位： (2-18)通过以上过程的分析可以用一次FFT变换同时计算出电压和电流的各次谐波的幅值和相位，为下面对各指标的计算提供了理论基础。2.2.2 基本交流电参数计算原理(1) 电压电流有效值14由电工学理论，交流电电压，电流的定义式为： () (2-19)将连续的时间信号()离散化，每个周期取N点采样，则有： () (2-20)按照(2-19)计算出电压（电流）有效值后，就可以按照以下计算电压偏差公式15计算出所要的电压偏差率：= (2-21)其中：U为实际有效

37、值，Ur是额定值。(2) 功率的计算16功率的测量主要有有功功率，无功功率，视在功率三个方面的参数测量。首先我们来看一下视在功率的测量方法。视在功率的定义式为： (2-22)式中：电压有效值，V电流有效值，A下面我们分析有功功率的计算方法。由电工学给出有功功率的计算式为： (2-23)式中： 有功功率，W电压有效值，V电流有效值，A电压电流之间的相位角，Rad 式中的 ，前面我们已经得到了，关键是的计算。实际中，由于谐波等因素的影响，我们很难得到的准确值，因而利用(2-23)式很难进行有功功率的测量。那我们选择另一种方法。我们可以从有功功率的另一个定义式： (2-24)来进行分析，即用电压电流

38、的瞬时值的乘积在一个周期内的积分来计算。将(2-24)式离散化处理得到有功功率的计算公式17 (2-25)知道了视在功率和有功功率，我们利用公式： (2-26)式中：无功功率，VAR 有功功率，W计算得到。从而功率因数我们可以根据式(2-23)和式(2-26)得到：cos= (2-27) (3) 频率的计算众所周知，由于系统采用整周期的均方根算法计算被测量的有效值，如果用于计算的采样数据不是整周期采样得到的，或者不是整周期的倍数时，那么测量值便会产生很大的误差。对于使用采样数据来进行FFT运算更是如此，由于FFT隐含着周期性因素，如果没有精确地测频，也会导致测量出现很大的误差。因此，该系统设计

39、的一个很关键的部分便是如何得到待测信号的实时频率。根据我们使用的单片机的硬件资源，本设计中，我们采用定时器捕获的方式来实时得到频率的数值。MSP430F449单片机集成了具有脉冲捕获/比较功能的定时器，通过设置定时器的相关寄存器，我们可以让单片机工作在上升沿捕获状态。每当外部倍频后的方波信号的上升沿过来时，都会触发定时器中断，在定时器中断中，我们记下捕获时计数器的计数值，当下一次捕获时，记下新一次的捕获值，两次值相减便可以得到脉冲的周期长度。如此循环64次，64次得差值都保存在一个数组diff_array64中。考虑到计数器刚开始计数时信号不一定从零点开始，我们舍弃前16次的值，从第17次开始

40、，这样就能计算出48个脉冲周期，接着计算出平均脉冲周期，该平均周期便是所测交流信号的周期，进而可以得出其频率18。用公式表示为： (2-28)式中：系统时钟频率 待测电网频率(4) 三相不平衡度电力系统的三相不平衡是由于三相负载不平衡以及系统元件参数的不对称所致。三相电源电压畸变不对称时，对于三相四线制电路，电压中除含有谐波分量外，还含有正序、负序、零序分量。对于三相三线制电路，只含有正、负序分量。三相电量的不平衡度通常以负序分量与正序分量均方根值的百分比来表示20。 (2-29)式中：三相电压正序分量的均方根值 三相电压负序分量的均方根值三相不平衡度的测量建立在各序分量的计算上。电力系统三相

41、不对称时，三相电路的电压和电流的基频分量都呈现为不对称的向量。根据对称分量法可以将一组不对称的分量唯一的分解为三组对称的分量，即正序分量、负序分量和零序分量。 (2-30) (2-31)式中： 正序：，负序：，零序：即一个不对称的三相系统可以分解为三个对称的三相系统：零序系统、正序系统、负序系统。通过以上各式，可以计算基波的正序分量、负序分量和零序分量，但计算较为繁琐。国标中给出了基于三相三线制中三相不平衡度的简化计算公式： (2-32) 式中：是三个线电压的幅值。文献18中还提到了一种基于图解法的三相不平衡度的简化公式，在此我们不多做介绍了。(5) 公用电网谐波为了定量表示电力系统正弦波形的

42、畸变程度，GBT 14549-1993中定义了一些波形畸变的指标。它们是由各次谐波含量及谐波总量大小决定的19。(1) 谐波含有率(HR):k次谐波分量的有效值或幅值与基波分量的有效值或幅值之比，用百分数表示，第k次谐波电压含有率表示为： (2-33)式中：除基波外的各次谐波幅值 基波幅值(2) 总的谐波畸变率(THD): 谐波总量的有效值与基波分量的有效值之比，用百分数表示。电压谐波总畸变量定义为： (2-34)式中：谐波电压总量，利用上式，可以方便实现电网谐波参量的计算。(6) 电压波动电压波动是指一系列电压变动或工频电压包络线的周期性变化。电压波动值为电压均方根值的两个极值和之差，通常以

43、其额定电压的百分数来表示其相对百分值，即： (2-35)本章通过对系统原理设计，明确了本设计所要实现的目标，即所要得到的电能质量的各个参数。2.3 本章小结 本章分为两个小节。第一小节中，我们介绍了交流采样的原理以及常用的两种采样方法软件同步法和硬件同步法，通过对比两种方法的优劣，我们在本设计中，采用硬件同步法实现，即采用CD4046+74LS393来实现。第二小节中，我们着重介绍了基本的电能质量参数的算法。其中包括FFT算法和基本交流电参数计算方法。本设计由于要得到各次谐波幅值分量，故我们推导了谐波幅值的计算公式，并说明了算法的基本原理。在本节第二小点中，我们着重介绍了6种交流电参数的计算方

44、法，考虑到选用单片机的资源，我们此处略去电能质量标准中的闪变及暂时过电压和瞬时过电压的计算。在明确了原理及参数算法后，我们将进入系统实际设计部分。第3章 系统硬件设计3.1 系统的整体方案电能质量监测系统是一种广泛用于电力系统，并可在系统发生故障或扰动时对电网参数(三相电压、三相电流、有功功率、无功功率、谐波含量及频率等变化)进行精确记录，以实现实时监测与精确计算的装置。本文设计的是用于低压配电系统中的专用智能化电能质量监测仪，用于电能质量的长期在线监测或现场电能质量检测。针对以往电能质量监测装置的设计方案的不足和系统的性能要求，我们选择Texas Instruments(TI)公司的MSP4

45、30F449这款单片机作为主控制芯片2122。本设计系统硬件框图如图3-1所示。其原理图见附录。 图 3-1 系统硬件框图由图3-1所示，由于三路信号处理完全一样，在此我们只就其一路说明。交流电压电流经过互感器后进入前端得调理滤波电路。从此部分引出四根线接入单片机的I/O口，分别是：电压信号，电流信号，频率信号，地线。电压电流信号与地线分别送到单片机的AD采样输入端和采样参考地端。频率信号送入单片机信号捕获端。信号经过单片机处理后，送入LCD显示。3.2 模拟部分设计系统硬件模拟部分主要分为信号采集部分，信号调理两大部分。下面我们就这部分分别予以介绍。3.2.1 信号采集部分信号采集部分作用是

46、将220V，50Hz的交流信号经过适当的传感器采集，以便于后续调理电路处理。此处，我们选择电压互感器和电流互感器来实现。这里采用北京新创四方电子有限公司的兵字DVDI-001电压互感器和ZMCT-103C型电流互感器。DVDI-001型互感器基本参数为：输入电压1000Vac，输出电压1.2V，相移30，非线性度0.2%，额定电流：6mA/6mA。ZMCT-103C型电流互感器基本参数如下：额定输入电流5A，额定输出电流5mA，变比1000:1000，线性范围010A，线性度0.2%。其基本接法分别见图3-2和图3-3所示。图3-2 电压互感器接法图图3-3 电流互感器接法图上面两图中R为采样

47、电阻，由于两种互感器都是电流型互感器，所以互感器的输出端不允许开路。同时电压互感器要接入限流电阻，保证互感器正常工作。按照上面接法，根据互感器的电气参数和调理电路对信号输入的要求，选择合适的采样电阻，使满足条件。3.2.2 信号调理部分由于互感器副边输出是交流信号，存在正负特性，而MSP430内部的AD模块参考电压为2.5V，因此它只能转化02.5V范围内的电压，故交流模拟量信号在经过采样前，还要进行信号的调理，使其波形处于02.5V范围内。这里使用了一系列的处理电路23。1、电压电流信号的电平抬升由于所采集的电压、电流经过互感器采集后的交流电压信号仍然不适合MSP430F449内置AD的采样

48、要求，所以首先要对信号进行抬升处理，即将-2.5V2.5V的信号变换为02.5V的信号。我们采用运算放大器实现这一部的处理。如图3-4所示。图3-4 电平抬升原理图图3-4中第一级运算放大器为电压跟随器，起到阻抗匹配作用。U21为稳压三极管(TL431)，用来产生-2.5V的电压信号。该电压信号经过电阻R57后与输入信号在第二级运放的负输入端做加法，从而实现电平的抬升，其基本过程如下推导。根据运放虚短虚断的概念，在上图中，为第二个运放的正输入端电压，为第二个运放的负输入端，由于接地，故有=0，由此可得： (3-1)解上面方程： (3-2)其中为第一级运放的输出电压，为第二级运放的输出电压，有在

49、-2.5V2.5V范围内，则在02.5V范围内。2、抗混叠滤波电路考虑到本装置应用的灵活性和实际情况，所测模拟信号较多，包括A、B、C三相电流和电压。各参数都通过采样计算得到，本设计主要检测31次谐波，因此采样频率为3200Hz，而根据奈奎斯特采样定律，采用抗混叠滤波，滤掉32次以上的谐波(最高频率为1600Hz)，采用图3-5所示的滤波电路(截至频率为1600Hz)作为AD通道的输入端。该滤波器采用二阶压控电源低通滤波电路，由两节RC滤波电路和同相比例放大电路组成，其中同相比例放大电路实际上就是压控电压源，具有输入阻抗高，输出阻抗低的特点。图3-5 抗混叠滤波电路我们采用专用滤波器设计软件F

50、ilterLab进行优化分析，基本达到了我们的目的。如图3-6所示，是我们得到的幅相随输入频率的响应特性曲线。图3-6 滤波器响应特性3、倍频锁相电路在第二章2.1节交流采样原理的介绍中，我们确定了硬件同步采样法的思路。在这一小节中，我们将详细介绍如何实现之。本设计中整周期同步采样信号获取电路的核心是1片CMOS集成锁相锁相环芯片(CD4046)和二进制计数器(74LS393)构成，其原理图如图3-7所示。图 3-7 同步采样电路原理图输入方波信号经过锁相倍频电路后，产生64倍频，即输出信号是输入信号频率的64倍，这个频率的信号可以用来控制AD的采样，即每个周期采样64点。至于正弦交流电信号整

51、形成同频率的方波信号，主要通过简单的由运放构成的过零比较器来实现。3.3 数字部分设计3.3.1 MSP430F449芯片的介绍MSP430是TI公司近几年推出的16位系列单片机，是一种超低功耗的混合信号控制器，其中包括一系列器件，具有低电压、超低功耗，强大的处理能力，丰富的片内外设，方便高效的开发环境等特点。而且针对不同的应用而它们还由各种不同的模块组成。由于其超低功耗性，这类微控制器可被设计为可用电池工作，而且可以有很长使用时间，可用于便携式系统的设计。MSP430F449是MSP430系列单片机中性能较高的一种，除了具有MSP430系列的基本特征以外，还具有多达60KB的 FlashRO

52、M和2KB的RAM这为开发高效的源程序提供了方便。MSP430F449具有100管脚，片内集成了丰富的外围模块，如看门狗、定时器、2个串口通讯接口、段码液晶驱动模块以及8路12位AD转换模块等，这些都为本次设计提供了方便。对于本系统，在硬件设计上主要结合了其如下特点2425：(1)6OKB的FLASH存储器可擦写10万多次。内存大，满足装置多功能测量的需要。写入和擦除方式可以是通过JTAG接口，也可以是用户调用芯片内的驻留软件来实现。(2)配置3种时钟源的基本时钟模块。可通过外接8MHz和32768Hz两种晶振配置ACLK、MCLK和SMCLK这3种时钟源，正是由于有3种不同频率的时钟输出给不

53、同的模块，才使整个系统超低功耗成为可能。系统的功耗与系统工作的频率成正比。(3)ADC12模块配置有8路外部通道，可以作为三相电压和电流的采样通道。其最高采样速率为200ksps，根据采样香农定理:采样频率至少是最高信号频率的2倍以上，否则将带来采样信号的频谱混叠，引起测量误差。由于本装置需要测量到31次谐波，所以采样频率应达到3200Hz以上，而考虑到内部RAM容量以及实际计算量的大小，我们每工频周期采样64个点，采样频率应为3200Hz，这样满足了上述采样定理的要求，而且完全在AD的采样速率范围内。(4)带有捕获/比较模块的定时器TimerA和TimerB。该监测装置利用TimerA的捕获

54、/比较模块来捕获基波中的过零点来进行频率实时测量，利用该模块还可以通过设置上升沿或下降沿触发来控制在工频周期内采样64个点。另外，装置的实时时钟、通讯等功能模块都需要用到定时器。(5)丰富的I/O端口。端口P1-P6可通过寄存器定义为输入和输出，本设计中通过P3口实现键盘查询功能，P4口实现液晶显示功能。3.3.2 MSP各模块电路设计(1) 电源及时钟电路为了提高系统的稳定性和抗干扰性，在本设计中，采用双电源供电，即模拟电源和数字电源分离。MSP430F449工作电压是低电压 +l.8V+3.6V，选择芯片供电电压为 +3.3V。对于总体硬件设计中所使用的工作电压有 +3.3V数字电压,由L

55、M11173.3电源管理芯片将开关电源的5V电压转换而来；+5V数字电压； +3.3V模拟电压, 由LM11173.3电源管理芯片得到；+5V模拟电压,由7805得到；-5V模拟电压由芯片ICL7660得到，该芯片可将+5V的模拟电压转换为-5V的模拟电压。MSP430F449的超低功耗设计，要求有不同频率的时钟输出给不同的模块。该芯片有三种时钟源，分别为高速晶体(外部)、低速晶体(外部)、数字控制振荡器DCO(内部)，由这三种时钟源产生三种时钟信号：ACLK(辅助时钟)，MCLK(主系统时钟)，SMCLK(子系统时钟)，分别供内部和外部模块使用。本设计中时钟配置如下：(1) MCLK选择时钟

56、源 XT2CLK，工作频率为8MHz。(2) SMCLK为1MHz，SMCLK的时钟源选择为XT2CLK。(3) ACLK为32768Hz,使LFXT1CLK工作在低频模式。这样配置后，各个模块就可以工作在不同的时钟频率下了。(2) ADC12模数转换模块MSP430F449芯片内部集成了12位的AD模块，能够实现12位精度的模数转换，具有高速和通用的特点。ADC12由5大功能模块构成，而且都可以通过用户软件独立配置，具体配置我们在程序中实现，此处不作详细介绍了。(3) JTAG模块MSP430F449在内部集成了JTAG(Joint Test Action Group)模块，我们可以通过JT

57、AG接口实现对CPU的仿真和在线编程及调试和下载程序等功能，外部需要一台带有并行接口的PC主机。我们只需要将芯片的对应管脚与JTAG仿真器接口对应相连就可以。如图3-8所示。其中:TDO对应管脚90，是测试数据输出，可以直接相连。TDI对应管脚91，是测试数据输入，可以直接相连。TMS对应管脚92，是测试模式选择，可以直接相连。TCK对应管脚93，是测试时钟输入。RST对应管脚94，是MSP430F449复位重启信号的接入管脚图3-8 JTAG接线原理图 (4) 显示及按键模块设计由于系统需要通过按键选择显示各个电参量，因此需要设计显示按键与显示模块。考虑到实际需要，显示部分我们采用带有字库的

58、TS12864-3型字符型LCD，和4键独立式键盘。液晶接口采用并行接法，P4口作为数据口，P3.0、P3.1、P3.2作为控制口。考虑到按键不多，使用中断法容易引起中断冲突，键盘采用查询法设计，P2.0-P2.3作为键盘接口。3.4 本章小结 本章主要介绍了系统硬件的设计过程，共分为三个小节。第一小节从确定了硬件整体设计方案。第二小节主要介绍了模拟部分的设计，涉及到信号的采集与调理电路的具体实现方法，此外还对同步采样的硬件电路做了详细的介绍。第三小节主要介绍了系统硬件数字部分的设计。包括芯片的选择，芯片各个主要模块的介绍，以及外围设备的设计。在硬件设计完成后，我们就可以在此平台上依据我们的需

59、求进行系统的软件设计。第4章 软件部分设计针对电力系统的要求，并结合监测系统的实际连接，在此主要完成了系统主程序、数据采集功能、数据处理功能和人机接口程序模块等子程序的设计。主程序主要协调系统各部分的运行，在系统加电启动后，首先进行程序加载和系统初始化，然后进行检测点的数据采集，并完成相应的计算和处理。系统各部分功能由子程序来完成。进行数据来集时，通过TimerA的脉冲捕获功能来触发AD的采样，每次转换结束后产生中断，进行数据的存储。数据处理是指电能质量各实际指标值的计算。 人机接口程序主要包括按键功能的设置和数据的分屏显示。4.1 设计原则本系统软件设计采用模块化设计方法，针对本系统要实现的

60、是对电力系统数据实时采集、分析计算，在软件设计上有以下原则:实时性:电能质量监测装置要实现的是对电网数据实时采集、分析和计算，既要不间断的采集数据，还要在运行期间实现同步计算。快速性:在硬件上要求采样和计算芯片的高速性，软件上要求算法的高效率，从而可以在每64点采样间隔的时间内完成各个电能质量参数的计算和数据存储，以能实现计算和采样的同步。可扩展性:程序是基于模块化的思想，这对今后软件的升级提供了方便，例如在将来系统中可以引入其他算法进行数据分析，实现对瞬态电能质量的分析。4.2 程序流程图4.2.1 主程序设计系统的主程序主要完成系统初始化、键盘查询等功能。程序设计流程图如图4-1所示。图4

61、-1 主程序流程图主程序中系统初始化函数包括液晶模块初始化，定时器A初始化，ADC12初始化，键盘I/O口初始化等。采集完成判断采用Pflag全局标志变量，Pflag置1，表示64点已经采集完毕，否则继续采集。按键散转利用switch-case语句实现，用来切换显示界面。4.2.2 数据采集程序设计数据采集单元的功能是通过MSP430单片机内部自带的AD来实现的，极大的简化了外部硬件电路的设计，进而也减少了经济支出。数据采集部分，利用外部硬件电路，产生与交流信号同步的方波信号，再经过锁相倍频电路将此方波64倍频，得到一系列脉冲信号，利用TimerA捕获脉冲信号的上升沿，同时触发AD采样。当采样转换完一组值后产生中断，将采样值从AD相应寄存器ADC12MEMx中取出放入指定的数组中。数据采样流程图如图4-2所示。进入定时器A中断后，首先判断是否已经采集转换64个点，如没有继续采集，同时记录两个上升沿之间脉冲宽度，为后面计算频率做准备，否则计数器Count复位，转换完成标志置位。