最新简易电能质量监测装置报告

题目: 简易电能质量监测装置

论文编号： 参赛学校： 参赛学生： 指导教师：

目 录

引言 ............................................................. 1 1

方案论证与设计 ............................................... 1

2 原理分析与硬件电路图 ......................................... 2 2.1 2.2

升压部分电路图............................................ 2 整形部分电路图............................................ 3

3 软件设计与流程 ............................................... 4 3.1 3.2

理论分析与计算：.......................................... 4 程序流程图：.............................................. 5

3.3 主要程序分析： ........................................... 6 3.3.1频率测量函数： .......................................... 6 3.3.2相位差测量函数： ........................................ 6 3.3.3ADC采集函数： ........................................... 7 3.3.4计算函数： .............................. 错误!未定义书签。 4

系统测试与误差分析 .......................................... 10 4.1 4.2 4.3 4.4 4.5 5

测试环境................................................. 10 测试仪器................................................. 10 测试方法.................................. 错误!未定义书签。 测试结果和分析............................ 错误!未定义书签。 误差产生原因分析......................................... 11

总 结 ....................................................... 12

参考文献 ........................................................ 12

简易电能质量监测装置

摘要：本简易电能质量监测装置由单片机主控制模块，电源模块、信号变换与处理模块和数据转换模块等构成，由c8051f020为主控单片机，它能准确的完成对一路交流工频电（有失真的正弦波）的频率、电压有效值、电流有效值、有功功率、无功功率、功率因数和谐波占有率的进行测量。系统调试时，用函数信号发生器输出正弦电压信号作为交流信号的电压信号输入，此电压信号经过自制的移相电路移相后代表同一路信号的电流信号输入。

关键字：电能质量 单片机 工频交流电 移相电路

引言

随着相位测量技术广泛应用于国防、科研、生产等各个领域，对相位测量的要求也逐步向高精度、高智能化方向发展，在低频范围内，相位测量在电力、机械等部门有着尤其重要的意义，对于电能质量监测，用传统的模拟指针式仪表显然不能够满足所需的精度要求，随着电子技术以及微机技术的发展，数字式仪表因其高精度的测量分辨率以及高度的智能化、直观化的特点得到越来越广泛的应用。基于这些要求，我们设计并制作了基于c8051f020单片机为核心的简易电能质量监测装置。

1 方案论证与设计

全系统用c8051f020单片机作全局控制，从信号发生器模拟工频交流电（正弦波信号），通过硬件比较器，模拟出方波电压、电流信号，再通过PCA捕捉两个波形，计算出两波形的相位差以及频率。同时，另输出电压和电流的正弦信号，通过PCA捕捉波形计算电压、电流有效值以及在lcd12864上显示出电压和电流的波形曲线。然后再根据有效值和相位再进行计算有功功率P、无功功率Q、视在功率S及功率因数PF。在lcd1602上显示。本系统的优点在于成本低廉，减少硬件，并满足电压输出精度。