基于TDK71M6521的电子式电能表设计-控制科学与工程专业论文.docxVIP

基于TDK7lM6521的电子式电能表设计摘 基于TDK7lM6521的电子式电能表设计 摘 要 随着我国经济建设的高速发展，各行各业对电能的需求越来越大，低成本高可 靠性电子式电能表具有非常广阔的市场潜力。鉴于目前广泛使用的基于的“专用计量 芯片+MCU”双核方案的多功能电能表还存在匹配性不够好、数据通信不够可靠、价格贵 等缺点，开发基于高性能的单芯片SoC的多功能电能表很有必要。再者，工业用电 与居民用电的窃电行为严重，使国家和电力经营企业蒙受了巨大的经济损失，提高电能 计量装置本身的防窃电能力意义重大。另一方面，目前国内电能表的通信协议尚未统一， 不利于组建自动抄表系统、建设智能电网，研发具有互操作性的DLMS(Device Language Message Specification)／COSEM(Companion Specification for Energy Metering)通信协 议的电能表是国内外电能计量技术发展的大势所趋。 据此，本文设计了一款基于TDK71M6521单芯片SoC结构的智能化多功能电能 表。系统既实现了高精度分时复费率计量和需量计量，又能实时监测窃电行为，通 信协议符合IEC．62056标准(标准整体上可以分为DLMS和COSEM两大部分)， 本电能表成本低廉、计量准确、功能丰富、运行可靠，具有广阔的应用前景。 全文共分为6部分： 第1章为绪论，主要介绍电能表的发展历史，探讨多功能电子式电能表的研究 现状以及发展趋势，阐述本课题的提出及意义，指出本文研究的主要内容； 第2章介绍了基于TDK71M6521芯片的电子式电能表的基本结构、设计目标以 及系统的总体设计方案； 第3章详细介绍了电能计量芯片TDK7lM6521的工作原理，重点给出了基于 TDK71M6521的单相多功能电子式电能表的电路设计，探讨了防窃电设计方法； 第4章介绍了仪器的软件开发环境和运行平台，详细阐述了仪器的主程序设计 和分时复费率模块、电能计量模块、需量计量模块、通信模块等软件设计方法； 第5章研究电能表的误差修正与仪器的可靠性设计； 结论部分总结了全文的工作，指出了后续工作方向。 本文设计的SoC单相电子式电能表，实现了高精度分时复费率计量和需量计量， 具有有效的防窃电功能，通信协议符合IEC．62056标准，已批量生产。 关键词：电能表；TDK71M6521；防窃电；DLMS／COSE通信协议；IEC62056．21 标准；模块化设计：误差校准 lI 硕上学位论文Abstract 硕上学位论文 Abstract With the rapid development of Chinas economy，businesses growing demands for electricity，low-cost high-reliability electronic power meter has a very broad market potential． At present,the widely used multi—function energy meter based on the”Measure Chip+MCU¨ dual-core programs．But it has many problems as the matching of two cores，the reliability of ‘data transmission，expensive and SO on．So it’S necessary to develop hi曲-performance multi- function power meter based on single—chip SoC．Further,stealing behavior is seriously in real life s0 that the state and power enterprises suffered huge economic losses．Improve the energy measurement device itself anti-tamper capability is significant．Besides，at present,the communication protocol can not be unified，which hampered the setting up of automatic meter reading system and the realization of smart grid．RD interoperable DLMS／COSE meter communication protocol is the