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基于ARM平台的三相交流电源智能测量系统.pdf

基于ARM平台的三相交流电源智能测量系统

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2013-02-27 0人阅读 举报 0 0 暂无简介

简介:本文档为《基于ARM平台的三相交流电源智能测量系统pdf》,可适用于IT/计算机领域

第期测试测量技术引言随着工业的发展人们需要通过对三相交流电的检测获得足够多的电参数信息进而解决提高供用电的质量和效率问题。为此本文设计了基于SC处理器的电源智能检测系统其中数据采集部分使用了SAMES公司生产的双向三相功率电能集成电路芯片SAB,利用该芯片可测量三相四线制线路的有功电能、无功电能、电压有效值和频率值,再通过这个基本参数值和测量公式的变换,计算出实际的电流值、功率因数值、有功电度和无功电度等参数。因此,采用该测量系统的设计既可以满足电度测量的需要,同时又符合电压、电流和功率等基本电参数测量的要求。系统结构设计设计选择了SC作为整个电路的主控芯片电能计量芯片SAB作为数据采集和处理模块键盘作为指令输入模块并且通过LCD模块显示电参数。系统总体结构如图。系统硬件设计嵌入式微处理器本系统选用韩国三星电子的基于ARMT内核的位嵌入式微处理器SC作为系统的控制中心,该芯片本身集成了包括存储器接口ADJTAG等在内的丰富的硬件资源可简化外围设备与微处理器的硬件连接程度提高系统运行的可靠性和稳定性。电压、电流数据采集存储模块的硬件设计SAMES公司的SAB是专用于电能测量的集成芯片。此芯片的功能包括:实时测量三相有功无功能量电压有效值和频率的测量片内集成基准参考电压源具有SPI(串行外围接口)总线接口芯片功耗低于mW具有静电保护功能工作温度范围宽。可以准确的测量交流电压、频率、有功功率及无功功率。系统中采用SAB芯片大大减少了软件中的计算工作提高了系统的测量精度。同时采用SPI总线传输实测数据也有效地提高了系统的抗干扰能力及稳定性。采用SAB芯片进行设计思路清晰明确。系统软件设计嵌入式操作系统的选择嵌入式操作系统选择Linux,用VI做编辑器,以ARMGCC作为交叉编译器Linux内核是一个整体的结构,为了方便的向内核添加或者删除某些功能Linux引入了内核模块机制基于ARM平台的三相交流电源智能测量系统IntelligentThreephasePowerMeasurementSystemBasedARMPlatform高璞郝建红高永华(.华北电力大学电气与电子工程学院北京.石家庄学院河北石家庄)GaoPu,HaoJianhong,GaoYonghua(CollegeofElectricElectronicEngineering,NorthChinaElectricPowerUniversity,BeijingDepartmentofPhysics,ShijiazhuangUniversity,Shijiazhuang,HebeiShijiazhuang)摘要:该系统的硬件主体设计以三星SC处理器为核心控制器件,通过与计算机串口间的连接与SAMES公司的电能测量芯片SAB相结合。实现在ARM平台上对外部数据采集芯片的访问对电压、电流和功率等基本电参数进行测量和计算。关键词:嵌入式技术三相电能数据采集中图分类号:TP文献标识码:A文章编号:()Abstract:ThemainbodyofthesystemhardwaredesigntoSamsung'sSCprocessorasthecorecontroldevice,throughaserialportconnectionbetweentheprocessorandSAMESenergymeasurementchipSABAchievetheARMplatformonaccesstoexternaldataacquisitionchipforvoltage,currentandpowerandotherbasicelectricalparametersmeasuredandcalculatedKeywords:EmbeddedtechnologyThreephasepowerDatacollectionCLCnumber:TPDocumentcode:AArticleID:()图系统总体结构图通用测试eneralTestGLinuxModule是一个可以动态地调入Linux内核或者从内核中卸载的函数模块在调入内核之后,LinuxModule和内核处在同一地址空间,它们可以相互调用函数,直接访问对方的地址。主程序的设计在嵌入式操作系统中应用程序主要的两个模块是数据采集模块和数据存储模块。在数据采集模块中采样间隔需要设置。通过键盘对数据采样间隔进行设置以满足对不同采样时间的需要。数据存储模块通过SPI总线对从外围设备SAB收集的数据进行存储。主程序流程图如图所示。数据采集存储模块对于SAB的操作主要集中在数据的输入和输出同时控制数据传输时序。数据从高位到低位传输的次序必须一位一位的读取或输入。采集了这些数据还得对这些数据作相应复杂处理。数据采集存储模块的流程图如图所示。SAB的个寄存器都有单独的地址所以可随机寻址。其寻址命令是位二进制数前位必须是以表示随后读入的是寄存器地址详见表。表SAB寄存器地址表数据处理模块从有功功率和无功功率寄存器读出的数值并不是其真实值而是一个累加的数值。所以为了确定寄存器的真实值以前的值应该从当前值中减去。在额定情况下它们以k的频率计数那么每隔s有功和无功功率寄存器就会自动清一次零。这一点在编程的时候要特别注意。从寄存器中读出的数值为bit需要经过公式转换成真实值。其中有功、无功功率的计算方法如下:图主程序流程图图数据采集模块的流程图IDRegisterHeaderBitAAAAAAActivePhaseXXReactivePhaseXXVoltagePhaseXXFrequencyXXActivePhaseXXReactivePhaseXXVoltagePhaseXXFrequencyXXXActivePhaseXXReactivePhaseXXVoltagePhaseXXFrequencyXX下转页图整体电路图P=VRATE×IRATE×NINTTME×式中:VRATE为所测设备的额定电压IRATE为所测设备的额定电流N为两次读数间寄存器计数差INTTIME为每两次读数之间的时间差。电压有效值的计算方法如下:U=VRATE×VVALUE式中:VRATE为所测设备的额定电压VVAULE为电压计数器的读数。结束语采用以ARMT内核的位嵌入式微处理器SC的主控芯片以SAMES公司推出的SAB三相双向能量功率计量芯片。嵌入式微处理器通过SPI访问SAB内部的位寄存器实现了对电能有功和无功等电能参量的计量,在这个过程中,嵌入式系统因其体积小,处理能力强,支持以太网技术和网络服务器等功能,在电力系统的远程监控检测发展过程中将发挥重要作用。参考文献:孙琼编嵌入式Linux应用程序开发详解M北京:人民邮电出版社,,():张国忠,吴俊,刘毅,等基于GSMGPRS的配电变压器实时监测系统J自动化仪表,,():廖嘉,周兴斌基ARM的嵌入式GPRS的设计与实现J计算机与现代化,,():吴元梓,王秀珍Linux下基于ARM的GPRS通信设计J科技创新导报,()凌志浩,张文超,俞金寿嵌入式系统结构及其发展概况J自动化仪表,,():郭传奇,王明渝基于GPRS通信技术的电力巡检系统设计J自动化仪表,,():杜辉,苏练卿基于嵌入式Web服务器的网络设备测控系统设计J自动化仪表,,():周军,陈伟峰基于ARM和uCOSⅡ的Modbus通信协议的实现J自动化仪表,,():国际科技合作计划项目资助的课题(批准号DFA)心部分NED锁相环性能及其外围电路设计做了详细的介绍对电路的性能进行了实验研究。可在此系统基础上加入单片机控制环节控制分频数从而实现频率输出的自动控制、自动搜索、预置频率值、显示频率等功能参考文献:曾兴雯,刘及安,陈健高频电路原理与分析M西安:西安电子科技大学出版社,张厥盛,郑继禹,万心平锁相技术M西安:西安电子科技大学出版社,庄卉,黄苏华,袁国春锁相与频率合成技术M北京:气象出版社,嘉应学院实验室开放立项项目(项目编号:B)上接页产品设计roductDesignP

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