基于STM32 的电能质量检测技术研究 近些年来,随着现代化工业设备和民用电器设备的普及,电力用户对供电质量的要求越来越高。特别是大量非线性电力负荷用到日常生活和工业生产中,使得公用电网中的电能质量问题愈显凸出,已经严重影响了电能供应质量。因此,根据国家电能质量检测标准,有必要对电网供电的各项参数进行测试,分析电网的电能质量。 国内外已有不少方法对电能质量进行检测。但是传统的基于8、16 位的单片机的电能检测设备存在处理速度慢,硬件结构不够完善等缺点。而当下比较流行的运用DSP 处理器的电能检测设备,虽然其处理速度快、精度高,但是成本较高、功耗大,不利于大规模的推广[1]。本文提出一种基于STM32 芯片以内嵌入式智能仪器模式设计的方案。STM32 具有杰出的功耗控制及众多外设。设计时可充分利用其丰富的片上资源,大大节省了硬件的投资。利用STM2内置的A/D 可对信号进行高速采集和处理,其自带的USB 接口可对数据进行快速传输,以及通过电阻式彩色触摸屏 TFT 对相关数据进行实时显示等。系统具有设计结构简单、携带方便、低成本、低功耗、可靠性高等优点,适合实时现场操作,具有较高的应用价值。 1 电能质量检测设备总体设计方案 本电能质量检测系统的主要设计思路是:根据国家制定的电能质量相关标准对系统进行设计、开发,系统框图如图 1 所示。通过高精度的模拟信号采集电路对公用电网的电压、电流进行采集;通过 FFT 算法对谐波进行检测分析,以及运用电能检测芯片对电压幅值、电流值、功率因素等一系列参数进行检测;最后将测试结果显示在液晶屏幕上,同时将数据存储在 SD卡上,检测设备之间可以通过 2.4 G 无线通信模块进行数据交换,还可运用USB 通信接口传输实时的数据到上位机,以便上位机对数据进行存储和分析[2-5]。 2 硬件设计 2.1 STM32 处理器介绍 本系统采用的是由意法半导体公司推出的基于ARMCortex-M3 内核的STM32F103RBT6增强型 32 位处理器。其工作频率为 72 MHz,内置高速存储器(高达 128 K 字节的闪存和20 K字节的SRAM),丰富的增强型 I/O 端口和联接到2 条 APB 总线的外设。包含 2 个 12 位的A/D、3 个通用16 位定时器和1 个 PWM 定时器,还包含标准和先进的通信接口:多达 2 个 IIC 接口和SPI 接口、3 个 USART 接口、一个 USB 接口和一个 CAN 接口。STM32 较市场上同种类的单片机具有价格低、功能强、使用简单、开发方便等优势。 2.2 电能数据采集模...
