石家庄铁道大学毕业设计
简易电能质量分析仪设计
Design of Simple Power Quality Analyzer
2012 届 电气与电子工程 学院 专 业 电气工程及其自动化 学 号 20082341 学生姓名
指导教师
完成日期 2012年 5 月 30 日
毕业设计成绩单
姓名 学号 班级 专业 毕业设计题目 指导教师姓名 指导教师职称 副教授 简易电能质量分析仪 讲师 评 定 成 绩 指导教师 评阅人 答辩小组 得分 得分 得分 组长 成绩： 院长 签字： 年 月 日
毕业设计任务书
题 目 学生姓名 学号 简易电能质量分析仪 班级 导师 姓名 专业 电气工程及其自动化 导师 职称 副教授 讲师 承担指导任务单位 一、主要内容 电气与电子 工程学院 采用单片机设计一个简易电能质量检测仪，可以实现3、5、7、9次谐波电气值的测量。 二、基本要求 1. 能得到电压、电流有效值、功率、功率因数； 2. 谐波电路设计要合理，可以得到相应的谐波值； 3. 硬件成果数据测试； 4. 用Protel完成电路图绘制。 三、研究方法 1.通过参考资料查阅手册了解所需器件的电气特性。 2. 通过比较和计算完成各种设备的选择； 3. 通过实验，调试完成各模块电路设计。 四、应收集的资料及参考文献 1. 有关MSP430f149单片机方面的文献资料； 2. 有关滤波方面的文献资料； 3. 有关电源模块方面的文献资料； 4. 有关谐波分析的资料。 五、进度计划 1. 第1周-第3周 收集相关文献资料，完成开题报告； 2. 第4周-第7周 进行方案论证，确定系统设计方案： 3. 第8周-第13周 完成硬件电路设计； 4. 第14周-第16周 整理设计说明书，准备答辩。 教研室主任签字 时 间 年 月 日
毕业设计开题报告
题 目 学生姓名 一、研究背景 随着全球工业化进程的不断加快，在现代人类社会生活中电力已经成为不可缺少的重要能源之一。改善电能质量对于电网和电气设备的安全、经济运行，保障产品质量和科学实验以及人民生活和生产的正常等均有重要意义。电能质量直接关系到国民经济的总体效益。因此，正确的检测和分析谐波是有效抑制和补偿谐波的基础，也是提高电能质量的基础。 二、国内外研究现状 国外有关电能质量监测的研究正掀起高潮，从所适用的功率理论的扩展,到电能质量评价指标体系的建立；从全国性的电能质量普查、监测到用户终端电气环境的定义;各种电能质量问题分析方法的提出，以及用户电力技术等电能质量控制技术的研究和装置的开发正深入进行。1996年，IEEE将每两年召开一次的电力谐波国际学术会议更名为电力谐波与电能质量学术会议，把电能质量提高到一个新的高度来认识。 目前，国内在电能质量监测方面的研究大多局限在谐波问题的范围内,也提出和开发了一些监测和改善电能质量的电能质量补偿装置，包括各种有源电力滤波器、动态无功补偿装置、电能质量综合补偿装置，以及动态电压恢复器等，与国外的差距是非常明显的。 三、课题进行的主要工作及采用的方法 本文基于MSP430F149单片机，其最大采样频率为25 600 Hz，RS-232串行通信波特率为9 600 bps结合由四双向模拟开关CD4066与RC带通滤波电路等构成。分为单片机主控制模块，电源模块、信号采集模块和液晶显示模块。待测的模拟信号是电网中的交流高电压和交流大电流，为了隔离高电压和大电流需要进行幅值转换变成低电压和小电流，然而，这里不仅仅幅值是最重要的，为了不产生附加的畸变，变换过程中的频率响应应具有适当的带宽。设计选取了DVDI-001卧式穿芯小型精密电压互感器和TA1419-4卧式穿芯小型精密交流电流互感器来来满足以上要求。而输出数据由1602液晶显示出来。 四、预期达到的结果 可实现对工频交流电低次谐波的简单电气特性测量。并可以通过LCD1602将检测数据显示出来。 学号 简易电能质量分析仪设计 班级 专业 电气工程及其自动化 指导教师签字 时 间 年 月 日
摘 要
随着我国科技的进步和生产技术自动化水平的提高，电力已经成为现代人类社会中非常重要且必须的能源，因此对于电 能质量的研究就显得越来越重要。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。
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。本文着重介绍了该设计系统的硬件部分。在以单片机MSP430F149构成的主控制模块为基础的前提下，分别设计了电源模块、信号采集模块、输出显示模块。电源模块通过对交流市电进行变压整流及稳压输出为系统提供电源。信号采集模块实现对模拟信号的采集处理。各种电气参数则通过输出显示模块1602显示出来。
关键词：电能质量 MSP430F149 选频电路 谐波测量