三相多功能电能表 毕业论文

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1、摘要随着我国经济的飞速发展，电能消耗日益增加，电能成为现代社会国民经济和人民生活的重要保障。本文所设计的新型多功能电子式电能表除了提高计量精确度外还实现了分时计量、对异常情况进行实时监控并记录事件等功能；可提高电能的合理利用，为用户提供公正、公平的用电环境。论文首先综述了多功能电子式电能表的发展现状及电能测量的基本原理，然后给出了系统的设计目标和总体方案，并按功能进行了各个硬件电路单元的设计，包括电源单元、计量单元、功能管理单元、显示单元、通信接口单元等。在软件设计方面，采用模块化软件设计方法实现了有功和无功的能量分时计量、RS485通讯、红外通讯、按键显示、异常检测及记录等功能。文中对三

2、相电能表的抗干扰设计也有很详细的介绍。本三相多功能电子式电能表具有运行稳定、可靠性高、通用性好和抗干扰能力强等优点，适应电表市场的需求。关键词：电能计量，多功能电子式电能表，复费率，ATT7022B，时钟芯片.目录摘要11绪论41.1本课题研究背景41.2电能表的发展及现状41.2.1感应式电能表（机械表）41.2.2机电一体式电能表51.2.3全电子式电能表51.2.4多功能电能表现状及发展趋势52电能测量原理72.1三相电路接线方式72.2电能测量原理82.3三相有功电能的计量[8]92.4电子式电能表的测量原理102.4.1模拟乘法器102.5电子式电能表的测量原理102.5.1模拟

3、乘法器102.5.2数字乘法器112.6本系统采用的测量方法123系统总体方案及硬件设计133.1硬件总体方案133.2主控芯片及其外围电路143.2.1主控芯片介绍143.2.2时钟振荡电路153.2.3单片机监控电路153.3电量信号采集和预处理173.3.1ATT7022B芯片介绍173.3.2电压电流采样电路203.3.3ATT7022B与单片机的接口223.4存储器单元[18]233.5通信模块设计243.5.1RS-485通信接口243.5.2红外通信模块263.6实时时钟电路283.6.1时钟芯片DS1302283.7人机接口模块设计293.7.1键盘输入293.7.2LED

4、显示303.8电源单元313.8.1电源设计原理及图形313.9继电器驱动单元334结论与展望344.1论文总结344.2本文的不足及课题展望34参考文献36致谢37附录一三相多功能电能表系统原理总图381绪论1.1本课题研究背景电能是最重要的能源，在现代社会中电能己广泛应用到社会生产的各个领域和社会生活的各个方面。电能表是当前电能计量和经济结算的主要工具，它的准确与否直接关系到国家与用户的经济利益。感应式电能表作为一种传统的电能表，在电能计量工作中发挥了极大的作用。但随着电力逐步走向市场，用电营销对电能计量工作提出了更高的要求，电能表要承担的功能越来越多，如在电力系统中，为引导用户更为有

5、效、合理利用电能，避免尖峰负荷的出现，提高系统的负荷率，对用户实行分时计量；为对电能计量装置进行在线监测、远方遥控，需对电能表进行远方通信等。同时，随着社会的发展，交易的电量越来越大，供、用双方对自身的权益也越来越关心，这就对电能计量表的准确度等级提出了更高的要求。普通感应式电能表受其结构和原理上的制约，要进一步提高准确度和拓展其功能已很困难。同时，微电子技术和单片机应用技术的发展和普及，为电能表多功能高精度的实现创造了有利条件，电子式电能表得以出现并得到了飞速发展。[1]近年来，高准确度、高可靠性的元器件以及大规模集成电路技术等应用于电子式电能表的开发与生产，使电子式电能表寿命提高、功能

6、多种多样，其市场所占比重正在快速加大，这其中电卡式预付费电子式电能表、单相/三相电子式多功能电能表将是主要需求目标，并逐步使供用电管理的微机化和自动化成为现实。1.2电能表的发展及现状1.2.1感应式电能表（机械表）自从1831年法拉第发现电磁感应定律以来，人们就不断的探索使用和测量电能。电能表作为测量电能的专用仪表，至今已有100多年的历史。1880年美国人爱迪生研制成功世界上最早的电能表，是基于电解原理的直流电能表。随着交流电的出现和使用，1888年意大利物理学家费拉里斯提出了将旋转磁场理论用于交流电能测量的观点;1889年，匈牙利岗兹公司的布勒泰制成了第一台交流感应式电能表。最早出现

7、的电能表是根据旋转磁场理论制作的感应式电能表，其核心是电磁线圈和转动部件，经过一百多年的不断改进和完善，感应式电能表的制造技术也已相当成熟。目前普遍使用的感应式电能表是根据交变磁场中金属圆盘的感应电流与有关的磁场形成力的原理制成的，即利用金属铝转盘中感应的电流与通有交流电流的固定线圈的磁场相互作用，产生驱动力矩驱动铝盘旋转，累计消耗的电能。感应式电能表具有制造简单、操作安全、维修方便、可靠性好和价格低廉等特点，因此，至今