基于MSP430的多功能电能表研究

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1、哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要随着电力系统的不断扩大以及对电能合理利用的探索，市场上原来的感应系电能表暴露出准确度低、适用频率范围窄、功能单一等缺点。为使电能计量仪器仪表适应工业现代化和电能管理现代化发展的需求，新型电子式电能表的研制日益成为电力行业的迫切需求。针对目前国内现行电能表存在的局限性，本课题研制了一种新型的基于单片机MSP430技术的多功能电能表。该电能表可以有效监控用户消耗电能状况，大大提高电能计量的准确性和可靠性，帮助实现用电管理的科学化和自动化。本课题从以下六个部分进行了研究:(1)简述了电能计量装置的发展及研究现况，在此

2、基础上，论证了基于MSP430的多功能电能表研制的必要性和可行性。(2)介绍了采样计算理论在电功率测量中的应用，对常见的几种采样算法进行了分析和仿真。(3)根据系统的技术要求和现有条件确定了系统的整体结构。(4)设计了以MSP430F449为核心处理器的电能表硬件结构。MSP430单片机作为数据处理核心部件和整个仪表的管理中心，整个硬件系统配置分为MSP微处理系统、输入变换系统、通信接口、人机接口四大部分，完成数据采集、电能计量、通讯控制等功能。(5)介绍了上位机和下位机的系统软件设计。上位机主要完成用户界面，数据管理等功能。下位机部分的软件开

3、发与调试作为重点，依据硬件电路的实现，以模块化的编程方法，完成数制转换、浮点开方运算等数据处理以及科学计数法显示、分析处理，脉冲输出等管理任务。(6)进行了系统的误差分析。目前系统实现的功能及现场的试运行情况表明，以MSP430为核心处理器的多功能电能表性能稳定，各项指标均达到1级电能表计量要求，值得推广。关健词采样计算;电能表;MSP430哈尔滨工业大学工学硕士学位论文AbstractWiththedevelopmentofelectricalpowersystemandfurtherrationaluseofelectricalenergy

4、,theinductionwattmetershowsthedisadvantageoflowaccuracy,limitedfunctionsandnarrowfrequencyband.Inordertomeettheincreasingdemandfromtheindustryfield,anewautomaticelectronicwattmeterisstrictlyindemand.Consideringthelimitationofcurrentthree-phasewattmeterinChina,thisthesisprese

5、ntsanewtypeofmulti-functionalthree-phasewattmeterbasedonthetechnologyofMSP430processor.Theelectronicwattmetercanregistertheconsumptionofelectricalenergyefectively,andconsequentlyincreasetheaccuracyandthereliabilityofelectricalenergymeasurementandmanagement.Thispaperiscompose

6、dofsixparts,andthecontentsofeachpartareasfollows.Firstpartreviewsthehistoryandresearchstatusofthewatmeterinthisaspect.Andit'snecessarytodevelopthemulti-functionalelectronicmeter.Secondpartintroducestheapplicationofdigitalsamplingtheoryinthefieldofelectricalenergymeasurement.

7、Furthermore,thispaperbringsforwardseveralalgorithmsanddiscussesthesimulationmodelindetail.Thirdpartestablishesthewholeframeworkonthebasisofthedesignperformanceandtheexistingcondition.Fourthpartdesignsthehardwaresystemofelectronicwattmeter.MSP430servesasthecontrolcenterofthee

8、lectricalenergymeasurementsystem.Thewholesystemcanbedividedintofourparts,in