基于CAN总线的电压闪变检测装置研制

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近年来,电能质量问题已引起人们的广泛关注,并成为电力市场中的一个核心问题之一。电压波动与闪变是电能质量的一个重要指标,其水平高低会对电气设备、产品质量、身体健康等造成不同程度的危害。本文在研究CAN总线技术、电压波动与闪变的定义与特点、电压波动与闪变的检测与评价方法的基础上,设计了一种CAN总线电压闪变检测装置。  在研究CAN总线基本技术的基础上,为表明CAN分为LLC子层、MAC子层及物理层的本质及相邻层之间的关系,提出了PDU形式的CAN分层结构、服务原语在CAN分层结构中的应用模型;为全面而确切地反映CAN媒体访问的所有情况,提出了CAN的载波监听/带优先权的非破坏性逐位仲裁MAC机制;为解决CAN的位定时和同步机制难于理解的问题,给出了CAN的硬同步和重同步的定义,分析了硬同步和重同步的机理,并给出了其相应的图解。  为给电压闪变检测装置的设计提供规范依据,详细分析了电压波动与闪变的特点及其统计评价方法,并深入探讨了用于衡量闪变水平的的短时间闪变水平值和长时间闪变水平值的具体计算方法,同时对IEC闪变测量环节进行了分析研究。  为提取电压闪变信号,在深入研究电压闪变信号的数学模型和常用的几种电压闪变信号检波方法的基础上,提出了一种基于Hilbert变换的电压闪变信号检波新方法,可以有效地提取电压闪变信号。  从电压闪变检测装置的功能和发展趋势出发,设计了基于CAN总线的电压闪变检测装置,并设计了PCICAN板卡。CAN总线电压闪变检测装置采用双CPU结构,两个CPU分别为DSP和ARM,并通过双口RAM进行数据交换;PCICAN板卡主要由PCI总线控制器PCI9052和独立CAN控制器SJA1000构成,并考虑到网络冗余,采用双CAN网络结构。采用模块化编程思想编写了电压闪变检测装置软件,给出了Hilbert变换电压闪变信号检波子程序、CAN通信子程序和PCICAN板卡驱动程序与系统监控程序流程图。
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