基于STM32的数字电流测量系统的设计与实现文献综述

 2022-08-09 19:47:29

一、基于STM32的数字电流测量系统的设计与实现文献综述

  1. 国内外研究现状

在西方发达国家,电能质量问题早已被当作电力系统面临的重要问题,各国均在加强电能质量问题的研究。目前已得到不少的理论成果,并提出一系列的综合的检测控制和管理的方法。国际上对电能质量的研究,可以追溯到上世纪的80年代电磁兼容学科EMC的兴起[1-2]。出于这种长期对电能质量的重视和科技水平的整体优势,他们在电能质量检测装置的研制上水平较高,市场占有率也很高。目前,国外电能质量的研究主要集中以下几点:(1)暂态的电能质量问题(2)短持续时间电能质量问题(3)长持续时间电能质量问题(4)三相电压不平衡(5)波形畸变(6)电压波动与闪变(7)频率变化。

在工业生产中,大量非线性和冲击性电子设备的应用,给电网带来了大量谐波、电压扰动、闪变等污染,造成电能质量的降低。为保证对电能质量的监管和治理,高精度的电能质量分析设备的研发尤为重要。电能测量主要是测量链路中的频率、基本电参数、谐波等参数。测量方式有FFT谐波分析法和电压波动闪变法等[3]

  1. 研究主要成果

随着国内外对电能质量的逐步深入研究,近年来在电力采集系统和参数检测方法等方面有了很多研究成果。

张旭,亓学广提出了一种基于STM32的低功耗、高性能的电力数据采集系统,阐述了系统的工作原理及其软硬件设计[4]。STM32内部包含丰富的功能模块,无需外扩芯片,系统即可利用STM32自带的ADC对输入信号进行多通道同步模数转换,利用灵活的静态存储器控制器FSMC扩展NANDFLASH存储数据,并利用STM32先进的标准通信接口实现基于MODBUS协议的RS485远程通信,克服了传统电力数据采集器受限于有限的存储空间和通信接口、精度不高、实时性差等缺点。实际运行表明,此系统采集电力数据的实时性和可靠性大为提高,并且系统具有成本低、体积小、人机交互友好等优点。

王捷,凌百舟,何瑶瑶研发了一种基于 STM32F107 的综合电量、非电量数据采集装置,并介绍了其模块组成[5]。该装置可测量风机、水泵、空压机的各电量、非电量参数并计算其各个环节的功率,从而得出其能效情况,将测量结果与计算结果导入微网进行综合的能效监控,为企业的电能平衡测试提供依据。

综合考虑目前抄表系统在实际应用中的一些弊端,任顺航,吕鹏鹏,王立鹏,尚秋峰介绍了一种基于STM32并嵌uC /OS-II实时操作系统的电能手抄系统的设计与实现方案[6]。该系统采用JF24C无线通信模块,并对多功能电能表通信规约DL/T 645-2007协议进行解析和转换。最后,通过测试表明该手抄系统能够快速准确地完成对电能表数据的采集和传输等功能。

根据配电网对电参数采集和传输的需求,贺洪江,程琳设计了一种基于STM32和Modbus协议的对电力参数进行数据采集、 处理和传输的实用性较高的电参数采集系统[7]。 介绍了STM32、RS485通讯及Modbus协议,并给出了采集系统的工作原理、软硬件设计和功能实现方法。 系统主要是为了提高电参数采集系统的实时性和可靠性,为配电系统电参数的实时采集与传输提供了一种实用的联网技术方案。 确实增加了数据采集系统的实时性与稳定性,对目前电参数采集系统的发展起到了推动和促进作用。

孙启富,孙运强,姚爱琴通过对智能仪表发展趋势的研究,提出一种通用智能仪表的设计思路[8]。采用STM 32作为核心控制器,现场总线CAN作为系统的控制总线,具有硬件结构简单,可裁剪性强,工作可靠等特点。该方案被应用于某车辆测试系统中,经过检验,满足设计要求。

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