Thiết kế thiết bị đo một số chỉ số chất lượng điện năng cho tải ba pha

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI - CHU BÁ TRƯỜNG THIẾT KẾ THIẾT BỊ ĐO MỘT SỐ CHỈ SỐ CHẤT LƯỢNG ĐIỆN NĂNG CHO TẢI PHA CHUYÊN NGÀNH: HỆ THỐNG ĐIỆN LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT NGƯỜI HƯỚNG DẪN: PGS.TSKH TRẦN HOÀI LINH Hà Nội – Năm 2014   MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài Trong hệ thống đo số điện từ lưới, thiết bị công tơ có chức cung cấp thông tin điện áp, dòng điện, độ lệch pha, công suất tiêu thụ phản kháng, hệ số công suất lưới Hiện có hai loại công tơ sử dụng thị trường công tơ điện công tơ điện tử So sánh với công tơ điện cơ, công tơ điện tử có nhiều ưu điểm Đó độ xác công tơ điện tử đến ± 1%, cao so với công tơ điện (± 2%) Công tơ điện tử nhạy công tơ điện cơ, có khả tính lượng điện công suất nhỏ Ngoài yêu cầu giao tiếp với module khác tủ điều khiển tải nên công tơ điện tử pha lựa chọn hợp lý Hình 1: Sơ đồ khối công tơ điện tử pha Các công tơ điện tử pha sử dụng hệ thống đo đếm lưới điện thị trường ngành điện đa dạng Về cấu trúc chung công tơ điện tử pha Việt Nam chế tạo sử dụng hệ thống điều khiển hình Mở đầu Khối ADC DSP thường sử dụng chip ADC tích hợp DSP, ví dụ dòng IC ADE7753 (cho công tơ pha) ADE7758 (cho công tơ pha) hãng Analog Device ADC có tích hợp DSP cho phép xử lý tín hiệu đo, tính toán đại lượng cần thiết Không giao tiếp trược tiếp với ngoại vi mà phải thông qua vi xử lý (MCU) Với cấu trúc này, ADC chế tạo chuyên biệt nên độ xác cao, thuận tiện sử dụng, cho phép hạ giá thành sản phẩm chế tạo Với cấu trúc ADC tích hợp chức DSP chip, cho đầu đại lượng cần đo, người dùng cần đọc lưu giữ nhớ, đưa hiển thị hay truyền thông theo yêu cầu Giải pháp cho phép có sản phẩm nhỏ gọn, với giá thành thấp Các công tơ điện tử chủ yếu đo thông số P, Q, cosφ hay tần số tín hiệu dòng/áp Còn nhiều thông số phục vụ cho đánh giá chất lượng điện giao động điện áp, tỷ số hài,… chưa hỗ trợ tính toán, Nhằm khắc phục điểm hạn chế học viên đến định lựa chọn đề tài “Thiết kế công tơ điện tử đo số số chất lượng điện tải pha” với chức bổ sung đo tỉ số méo hài, dao động điện áp Luận văn phát triển chức cho công tơ điện tử ba pha EVM430F47197, Công tơ sử dụng dòng vi điều khiển siêu tiết kiệm lượng MSP430 hãng Texas Instruments Chương III phân tích cụ thể dòng vi điều khiển MSP430 giải pháp thiết kế công tơ số sử dụng MSP430 Công tơ số pha EVM430-F47197 sử dụng vi điều khiển MSP430 có đặc tính sau:  Độ nhạy, cấp xác cao  Chất lượng linh kiện tốt đảm bảo yêu cầu kĩ thuật thông số cho phép, điện áp, dòng điện, nhớ…  Dải đo rộng, điện áp: 110V-380V, dòng điện: 1A-20A, đầu vào biến dòng mạch lấy từ biến dòng khác lớn để đo dòng điện lên tới hàng trăm ampe thực tế - - Mở đầu  Chống tượng ăn cắp điện  Độ bền cao, hoạt động ổn định môi trường trời với khí hậu nóng ẩm Việt Nam, có nguồn nuôi dự phòng (PIN) trường hợp điện, truyền nhận thông tin xác, an toàn, độ tin cậy cao, có khả chống áp cháy chập Sét đánh  Tiêu hao lượng hướng đến tiết kiệm lượng hiệu  Giá thành sản phẩm thấp  Cài đặt bảo trì: Sử dụng phím bấm để lựa chọn hiển thị thông số đo, dễ dàng thay PIN  Thiết bị nhỏ gọn, phát triển thành sản phẩm thương mại tương lai Lịch sử nghiên cứu Ngày trình công nghiệp hoá, đại hoá, kinh tế nước ta tăng trưởng liên tục, ngành công nghiệp phát triển ngày tăng Do yêu cầu khoa học nói chung khoa học công đo lường thử nghiệm nói riêng đòi hỏi phải đáp ứng kịp thời phù hợp với phát triển công nghiệp đất nước Kỹ thuật đo lường ngành quan trọng phát triển khoa học kỹ thuật ngành kinh tế quốc dân Với trình độ nay, khả kỹ thuật đo lường lớn mạnh phát triển Việc thử nghiệm thiết bị đo nhiệm vụ quan trọng nhằm mục đích tăng số điểm đo, tăng tốc độ đo, nâng cao độ xác, độ nhạy nâng cao tính tin cậy Thử nghiệm thiết bị đo lường thúc đẩy phát triển kỹ thuật đo hệ thống thông tin đo lường việc truyền tải đo đếm điện hệ thống điện Có thể khẳng định có nhiều thiết bị đo chất lượng điện năng, đặc biệt điện pha sử dụng công nghiệp Điện từ lưới truyền đến nơi phân phối cần hệ thống công tơ đo đếm, không - - Mở đầu tính toán lượng điện tiêu thụ mà qua biết nhiều số dòng áp, công suất, tỷ số hài, hệ số cos φ… từ giám sát xử lý tất tình cho điện cung cấp chất lượng cao,việc đo đếm xác Mục đích nghiên cứu luận văn, đối tượng, phạm vi nghiên cứu 3.1 Mục đích:  Tìm hiểu sơ đồ nguyên lý công tơ số pha ứng dụng vi xử lý chuyên dụng MSP430F47197 Texas Instrument thiết kế, chế tạo công tơ số pha  Tìm hiểu để nắm nguyên tắc hoạt động công tơ số EVM430F47197  Tìm hiểu thuật toán hoạt động công tơ số  Cài đặt mềm lập trình IAR Embedded Workbend thử nghiệm kết nối với công tơ qua cổng nạp JTAG  Bổ sung thêm chức xử lý tính toán dao động điện áp, tỷ số méo hài cho công tơ 3.2 Đối tượng: Đối tượng nghiên cứu luận văn công tơ số EVM430-F47197 3.3 Phạm vi nghiên cứu: Luận văn nghiên cứu thêm chức xử lý tính toán dao động điện áp, tỷ số méo hài cho công tơ Nội dung luận văn Luận văn gồm chương: Chương (Giới thiệu số chất lượng điện năng) trình bày tầm quan trọng chất lượng điện thiết bị đo chất lượng điện - - Mở đầu Chương (Một số thông số chất lượng điện phương pháp xác định) trình bày số thông số chất lượng điện số công thức tính toán thông số chất lượng điện Chương (Công tơ số ba pha EVM430-F47197) trình bày sơ đồ nguyên lý,sơ đồ khối,sơ đồ thuật toán công tơ EVM430-F47197,mô tả phần mềm chương trình lập trình cho công tơ Chương (Các kết thực hiện) trình bày thuật toán tính toán tính toán hệ số méo hài thuật toán tính toán dao động điện áp Phương pháp nghiên cứu Để thực nghiệm việc đo số số chất lượng điện năng, luận văn phát triển thêm chức cho công tơ điện tử pha EVM430-F47197 TI (Texas Instrument) công tơ đo giá trị P, Q f Trong luận văn tìm hiểu lập trình lại vi xử lý trung tâm công tơ để đo thêm dao động điện áp, tỷ số méo hài, Đề tài nhận ủng hộ giúp đỡ nhiều từ thầy cô môn Hệ thống điện môn Kỹ thuật đo Tin học công nghiệp thày cô môn, giáo viên hướng dẫn PGS TSKH Trần Hoài Linh suốt trình thực tập thực đề tài Thiết bị dạng thử nghiệm nên nhiều vấn đề cần hoàn thiện, mong nhận góp ý, giúp đỡ quý thầy cô bạn Một lần nữa, tác giả xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, ngày 20 tháng năm 2014 Học viên Chu Bá Trường - - Chương 1: Giới thiệu số chất lượng điện CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU VỀ CHỈ SỐ CHẤT LƯỢNG ĐIỆN NĂNG 1.1 Đặt vấn đề Khách hàng, hộ tiêu thụ đối tượng cần quan tâm nên ta định nghĩa chất lượng điện nhìn nhận từ phía hộ tiêu thụ Theo [1,2] chất lượng điện vấn đề liên quan đến sai lệch điện áp, dòng điện tần số mà gây cố tác động nhầm thiết bị hộ tiêu thụ Chất lượng điện gây ảnh hưởng lớn mặt kinh tế do:  Do thiết bị đại sử dụng ngày nhiều khâu nhạy cảm với thay đổi điện áp  Một số nhà máy sản xuất nhạy cảm với tượng sụt áp (ví dụ công nghiệp sản xuất linh kiện bán dẫn)  Trong tương lai, thị trường phát điện cạnh tranh phát triển,chất lượng điện mối quan tâm công ty điện lực để thu hút khách hàng Các tiêu chuẩn phân loại:  Tồn nhiều phương thức tiêu chuẩn phân loại chất lượng điện  Phân loại theo tiêu chuẩn IEEE 1159-1995 sử dụng phổ biến 1.2 Tầm quan trọng nhu cầu chất lượng điện Nhu cầu sống chất lượng nói chung nhu cầu chất lượng điện nói riêng người ngày tăng Trước người sử dụng chất lượng điện đơn là: cắt điện, điện đủ thắp sáng cho số thiết bị tối thiểu Nhưng điện tương đối đầy đủ yêu cầu -6- Chương 1: Giới thiệu số chất lượng điện chất lượng điện nâng lên thành "không phép cúp điện, không cấp điện áp, thiếu áp 5%" Hiện chất lượng điện định nghĩa theo tiêu chuẩn IEEE 1159-1995, phần 3.1.47, trang sau: “Cần thiết kế cấp nguồn nối đất cho thiết bị nhạy cảm theo cách phù hợp để vận hành thiết bị đó” (“The concept of powering and grounding sensitive equipment in a manner that is suitable for the operation of that equipment”) Ngoài hệ thống điện có chất lượng cao cần đáp ứng số yêu cầu sau [1,2,4,7]:  Đảm bảo cấp điện áp công suất theo yêu cầu thiết bị người sử dụng, tỷ số hài thấp  Đo đếm xác  Các phần tử, hệ thống bảo vệ tác động tốt  Ít gây cúp điện, hư hỏng thiết bị  Chi phí vận hành thấp  Ít gây nhiễu điện từ tiếng ồn  … Khi chất lượng điện không đảm bảo gây nên số tác hại như:  Đo đếm không xác  Relay bảo vệ tác động sai bị lỗi  Gây cúp điện, hư hỏng thiết bị  Làm tăng tổn hao, tăng chi phí  Gây nhiễu điện từ tiếng ồn  … -7- Chương 1: Giới thiệu số chất lượng điện Các tượng làm suy giảm chất lượng điện năng-chất lượng điện định nghĩa theo tiêu chuẩn IEEE 1159-1995, theo tượng sau cho ảnh hưởng đến chất lượng điện năng:  Voltage Interruption: gián đoạn áp  Voltage Sag (Dip): võng điện áp, sụt áp  Voltage Swell: Vọt điện áp, lố điện áp  Long duration variations: biến động thời gian dài  Impulsive Transient: độ xung  Oscillatory Transient: độ dao động  Harmonic distortion: nhiễu sóng hài  Voltage Fluctutation: dao động điện áp  Noise: Nhiễu Một số cố phổ biến ảnh hướng tới chất lượng điện năng:  Cúp điện: Sự cố cúp điện thường phổ biến, thực chất cố lớn, cố kéo theo từ cố khác ví dụ: nhiễu tín hiệu làm thiết bị bảo vệ tác động nhầm, cúp điện cố tải, chủ ý điều độ  Quá độ (Transient): Quá độ tượng thường xuyên hệ thống điện Tất thành phần tải RLC thay đổi tải kéo theo trình độ định Tùy theo chất tải mà ảnh hưởng hệ thống lớn nhỏ Hầu hết độ nội hệ thống, phần nhỏ từ bên hệ thống ví dụ sét đánh Quá độ chia làm loại: Quá độ xung độ dao động Quá độ xung thường sét đánh đóng cắt tải có dòng lớn Đối với sét đánh, xung thể qua tham số: Điện áp cực đại, Thời gian điện áp -8- Chương 1: Giới thiệu số chất lượng điện tăng từ đến giá trị cực đại, Thời gian suy giảm tới nửa giá trị cực đại Hình ảnh dòng độ xung tia sét có dạng sau: Hình 1.1: Ví dụ xung dòng điện tia sét Dạng độ xung nguyên nhân hư hỏng hầu hết thiết bị Thời gian độ xung nhanh nên dụng cụ đo không phát thay đổi điện áp hiệu dụng, điện áp trung bình linh kiện, thiết bị phải chịu đựng stress lớn trình Quá độ dao động (Oscillatory Transient): Thường xảy có đóng cắt tụ bù 1.3 Một số số thể chất lượng điện Các số đánh giá chất lượng điện đưa cho thành phần hệ thống điện Trong luận văn tập trung tìm hiểu số số lưới điện phân phối Lưới điện phân phối bao gồm lưới điện trung áp lưới điện hạ áp Lưới điện phân phối có đặc điểm thiết kế vận hành khác với lưới điện truyền tải Lưới điện phân phối phân bố diện rộng, thường vận hành không đối xứng có tổn thất lớn Vấn đề tổn thất lưới phân phối liên quan chặt chẽ đến -9- Chương 4: Các kết thực CHƯƠNG 4: CÁC KẾT QUẢ THỰC HIỆN 4.1 Triển khai thuật toán tính toán hệ số méo hài Để bổ sung phần tính toán thành phần hài, tận dụng thực tế công tơ EVM430F47197 có cung cấp thuật toán xác định tự động điểm qua để xác định pha tín hiệu, vậy, ta sử dụng phương pháp tính tích chập tín hiệu v (t ) với hàm sin đồng pha sin  314t    Tách riêng thành phần tín hiệu điện áp ta có biểu diễn: v (t )  U sin  314t        314 U sin(t   ) (4.1) Khi nhân với tín hiệu tuần hoàn tần số có đồng pha ta có: v (t )  sin  314t     U sin  314t     sin  314t        314 U sin(t   )  sin  314t    (4.2) Lấy giá trị trung bình ta có:  mean v (t )  sin  314t     mean v (t )  sin  314t      mean U sin  314t     sin  314t          mean   U sin(t   )  sin  314t        314  U0    U rms 50 Hz (4.3) Khi giá trị trung bình chu kỳ giá trị hiệu dụng thành phần 50Hz điện áp Vrms 50 Hz Tương tự ta tính giá trị hiệu dụng - 50 - Chương 4: Các kết thực thành phần 50Hz dòng điện Đoạn chương trình sau mô tả lệnh bổ sung để tính toán thành phần hiệu dụng riêng tần số 50Hz for (j = 0; j < NUM_PHASES; j++) { V_sample = adc_buffer[++adc_ptr]; V_sample = dc_filter(&phase->metrology.V_dc_estimate, V_sample); int32_t qq; qq = imul16(V_sample, V_sample); accum48(phase->metrology.dot_prod.V_sq, qq); phase->metrology.V_history[(int)phase->metrology.V_history_index]= V_sample; V_corrected = V_sample; V_pure = dds_lookup(phase->metrology.pure_phase); mac_voltage(phase->metrology.dot_prod.V_fundamental,V_corrected, V_pure); I_live_sample=-dc_filter(&phase->metrology.current.I_dc_estimate[0], phase->metrology.current.I_history[0][0]); accum48(phase->metrology.current.dot_prod.I_sq,imul16(I_live_sample, I_live_sample)); I_corrected = I_live_sample; I_pure = dds_lookup(phase->metrology.pure_phase); mac_current(phase->metrology.dot_prod.I_fundamental,I_corrected, I_pure); } Với giá trị hiệu dụng điện áp, dòng điện thành phần 50Hz điện áp dòng điện, ta tính toán số THD theo hàm sau (bổ sung cho phần mềm công tơ EVM430-F47197):  Tính toán tỷ số méo hài điện áp: TDRV  2 Vrms  Vrms 50 Hz Vrms 50 Hz (4.4)  Tính toán tỷ số méo hài dòng điện: TDRI  2 I rms  I rms 50 Hz I rms 50 Hz - 51 - (4.5) Chương 4: Các kết thực Bổ sung chương trình cho vi xử lý trung tâm để tính toán thành phần méo hài điện áp dòng điện: int16_t voltage_thd(struct phase_parms_s *phase, struct phase_nv_parms_s const *phase_nv) { uint32_t x; uint32_t y; int64_t z; if (phase->readings.fundamental_V_rms > phase->readings.V_rms) return 0; x = (uint32_t) phase->readings.fundamental_V_rms* phase->readings.fundamental_V_rms; y = (uint32_t) phase->readings.V_rms*phase->readings.V_rms; z = y - x; z = isqrt64(z); z /= phase->readings.fundamental_V_rms; z *= 10000; y = z >> 32; return y; } int16_t current_thd(struct phase_parms_s *phase, struct phase_nv_parms_s const *phase_nv) { uint64_t x; uint64_t y; int64_t z; if (phase->readings.fundamental_I_rms > phase->readings.I_rms) return 0; x = (uint64_t) phase->readings.fundamental_I_rms* phase->readings.fundamental_I_rms; y = (uint64_t) phase->readings.I_rms*phase->readings.I_rms; z = y - x; z = isqrt64(z); z /= phase->readings.fundamental_I_rms; z *= 10000; z >>= 32; return z; } - 52 - Chương 4: Các kết thực Các đoạn chương trình lập trình bổ sung vào tệp emeterbackground.c 4.2 Thuật toán tính toán dao động điện áp Dao động điện áp tính theo công thức k d®U  U max  U ( pu )  U d® (4.6) với giá trị cực trị tính cho 4096 giá trị tức thời đo cuối (tương ứng với thời gian đo 1s chu kỳ hàm foreground gọi 20 chu kỳ tín hiệu điện áp) công tơ Đoạn chương trình bổ sung vào hàm adc_interrupt(void) sau: V_max=0; V_min=-1000; for (k = 0; k < V_HISTORY_STEPS - 1; k++) if (V_maxmetrology.current.V_history[k]) V_max = phase->metrology.current.V_history[k]; if (V_min>phase->metrology.current.V_history[k]) V_min = phase->metrology.current.V_history[k]; end; Đoạn chương trình lập trình bổ sung hàm void adc_interrupt(void) tệp emeter-background.c - 53 - Kết luận hướng phát triển KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN Trong trình thực luận văn em thu số kết định, tóm tắt sau:  Tìm hiểu sơ đồ nguyên lý công tơ số pha ứng dụng vi xử lý chuyên dụng MSP430F47197 Texas Instrument thiết kế, chế tạo công tơ số pha  Tìm hiểu nắm nguyên tắc hoạt động công tơ số EVM430F47197  Tìm hiểu thuật toán hoạt động công tơ số  Cài đặt thành công phần mềm lập trình IAR Embedded Workbend kết nối với công tơ qua cổng nạp JTAG  Viết bổ sung chức xử lý tính toán dao động điện áp, tỷ số méo hài cho công tơ Tuy đạt số kết trên, nghiên cứu luận văn số tồn sau:  Chưa tìm hiểu chức chống quay ngược, chống can thiệp từ trường bên công tơ EVM430-F47197,  Chưa tìm hiểu chức truyền thông sóng RF để truyền kết đo xa công tơ,  Công tơ chưa có chức phân tích cố, chưa tích hợp chức cảnh báo, Với tồn trên, luận văn tiếp tục phát triển theo số định hướng sau: - 54 - Kết luận hướng phát triển  Nghiên cứu thêm sơ đồ nguyên lý công tơ tự phát triển để chủ động công nghệ chế tạo công tơ điện tử chất lượng cao  Phát triển thêm khối chức tính toán thêm số số chất lượng điện độ đối xứng pha, dạng nhiễu, gián đoạn điện áp – dòng điện,  Nghiên cứu tìm hiểu nâng cao độ ổn định sản phẩm để hướng đến việc sử dụng lâu dài điều kiện trời nhiệt độ cao, mưa bão, sét,  Tăng khả chống nhiễu công tơ chống nhiễu từ trường,  Phát triển khối truyền thông xa để thu thập số công tơ từ xa,  - 55 - Tài liệu tham khảo Tài liệu tham khảo [1] Trần Đình Long tác giả, Sách Tra Cứu Về Chất Lượng Điện Năng, NXB ĐHBK, 2013 [2] Nguyễn Xuân Tùng, Bài giảng Chất lượng điện năng, ĐHBK Hà Nội, 2014 [3] Texas Instrument applications notes, “Three-Phase Electronic Watt-Hour Meter Design Using MSP430”, 2008 [4] Siemens, "Power Quality and measurement Product Catalog SR10 Second edition", [5] Tạ Văn Linh, “Thiết kế công tơ số pha sử dụng vi điều khiển MSP430 cho hệ thống điều khiển đèn chiếu sáng”, ĐHBK, 2012 [6] Tài liệu kỹ thuật (datasheets) linh kiện - CT020P-C3 hãng OSWELL - IC MSP430 hãng TI - MSP430F47197, F471xx hãng TI - TPS73133 hãng TI - MSP430x4xx Family User’s Guide [7] Tham khảo thông tin trang web: - Sở Khoa học Công nghệ TP Hà Nội: www.dost.hanoi.gov.vn - Tập đoàn Điện lực Việt nam: www.evn.com.vn - Texas Instruments: www.ti.com, e2e.ti.com - Sở Khoa học Công nghệ TP Hà Nội: www.dost.hanoi.gov.vn - 56 - LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan thuyết minh luận văn thực hiện.Các số liệu sử dụng thuyết minh, chương trình lập trình tính toán trung thực tìm hiểu tài liệu trình tính toán Tác giả Chu Bá Trường   MỤC LỤC MỞ ĐẦU 1 Lý chọn đề tài Lịch sử nghiên cứu 3 Mục đích nghiên cứu luận văn, đối tượng, phạm vi nghiên cứu 3.1 Mục đích: 3.2 Đối tượng: 3.3 Phạm vi nghiên cứu: 4 Nội dung luận văn Phương pháp nghiên cứu CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU VỀ CHỈ SỐ CHẤT LƯỢNG ĐIỆN NĂNG 1.1 Đặt vấn đề 1.2 Tầm quan trọng nhu cầu chất lượng điện 1.3 Một số số thể chất lượng điện 1.4 Các thiết bị đo chất lượng điện 13 CHƯƠNG 2: MỘT SỐ THÔNG SỐ CHẤT LƯỢNG ĐIỆN NĂNG VÀ PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH 15 2.1 Một số thông số chất lượng điện 15 2.2 Một số công thức tính toán số điện 18 CHƯƠNG 3: CÔNG TƠ SỐ BA PHA EVM430-F47197 20 3.1 Vi điều khiển trung tâm MSP430F47197 công tơ điện tử EVM430-F47197 20 3.2 Các khối chức MSP430F47197 25 3.2.1 Các nguồn xung nhịp (FLL) chế độ hoạt động 25   3.2.2 Bộ tạo dao động Low/High Frequency Oscillator (LFXT1): 26 3.2.3 Bộ tạo dao động High Frequency Oscillator (XT2): 27 3.2.4 Bộ dao động nội DCO: 27 3.2.5 Giới hạn tần số DCO 27 3.2.6 Các chế độ hoạt động 28 3.2.7 Khối chuyển đổi ADC SD16 30 3.2.8 Khối đồng hồ thời gian thực (RTC) 30 3.2.9 Ứng dụng Vi điều khiển MSP430F47197 để thiết kế chế tạo công tơ số 31 3.3 Sơ đồ nguyên lý công tơ pha sử dụng thiết kế công tơ EVM430-F47197 32 3.3.1 Khối nguồn 33 3.3.2 Khối đầu vào tương tự 36 3.4 Hạn chế mặt tính toán hiển thị công tơ pha EVM430-F47197 TI 37 3.5 Mô tả phần mềm 38 3.5.1 Cấu hình cho khối ngoại vi khối chuyển đổi tương tự-số SD16 38 3.5.2 Quy trình thuật toán 39 3.5.3 Mô tả phần mềm chương trình lập trình cho công tơ 46 CHƯƠNG 4: CÁC KẾT QUẢ THỰC HIỆN - 50 4.1 Triển khai thuật toán tính toán hệ số méo hài - 50 4.2.Thuật toán tính toán dao động điện áp - 53 KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN - 54 -   DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT STT Chữ viết tắt Ý nghĩa CLĐN Chất lượng điện CSTD Công suất tác dụng CSPK Công suất phản kháng   DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1: Sơ đồ khối Công tơ điện tử pha Hình 1.1: Xung dòng điện tia sét Hình 3.1: Sơ đồ khối MSP430F471x7 22 Hình 3.2: Sơ đồ chân MSP430F471x7 23 Hình 3.3: Sơ đồ khối CPU 24 Hình 3.4: Sơ đồ khối tạo xung nhịp MSP430F47197 26 Hình 3.5: Dòng tiêu thụ MSP430x4xx chế độ hoạt động 28 Hình 3.6: Sơ đồ nguyên lý EVM430-F47197 TI 32 Hình 3.7: Hình ảnh công tơ thực EVM430-F47197 TI 33 Hình 3.8: Sơ đồ nguyên lý mạch tự dùng điện áp pha 220V 34 Hình 3.9: Hình ảnh biến áp 220V-5V dùng biến áp 35 Hình 3.10: Hình ảnh thực tế mạch nguồn công tơ EVM430-F47197 35 Hình 3.11: Tín hiệu đầu vào điện áp tương tự 36 Hình 3.12: Tín hiệu đầu vào mạch đầu vào dòng điện pha C 36 Hình 3.13: Màn hình LCD công tơ chế độ hiển thị công suất tiêu thụ pha B (a) dòng điện tức thời pha C (b) 37 Hình 3.14:Phần mềm IAR embedded workbench 40 Hình 3.15: Thiết bị nạp chương trình qua cổng JTAG cho vi xử lý hãng TI 40 Hình 3.16: Lưu đồ thuật toán foreground 42 Hình 3.17: Lưu đồ thuật toán background 43 Hình 3.18: Lưu đồ xử lý tín hiêụ mẫu thu thu từ pha A 44 Hình 3.19: Bù pha sử dụng ghi PRELOAD 45     Hình 3.20: File tệp lưu trữ chương trình gốc công tơ TI cung cấp 46 Hình 3.21: Các chương trình công tơ mở tệp 47 Hình 3.22: Các chương trình soạn thảo code IAR 48 Hình 3.23: Mạch nạp công tơ sử dụng thiết bị JTAG phần mềm IAR 49     DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 2.1: Một số số đo công tơ điện tử theo khuyến cáo SIEMEN [4] 16 Bảng 3.1 Bảng giới hạn tần số DCO 28 Bảng 3.2: Các chế độ hoạt động MSP430 29     DANH SÁCH THUẬT NGỮ Thuật ngữ     Mô tả MCU Microcontroller Unit DSP Digital signal processing ADC Analog/Digital Converter IC Intergrated Circuit LCD Liquid Crystal Display KSPS Kilo Sample per second UART Universal Asynchronous Receiver/Transmitter OSR Over Sampling Ratio DMA Direct Memory Access IrDA Infrared Data Association SVS Supply Voltage Supervisor RISC Reduced Intruction Set Computer FLL Frequency Locked Loop DCO Digitally Controlled Oscillator ACLK Auxiliary Clock MCLK Master Clock CT Current transformer RMS Root Mean Square PF Power Factor LPM Low-Power Modes ... Mở đầu Chương (Một số thông số chất lượng điện phương pháp xác định) trình bày số thông số chất lượng điện số công thức tính toán thông số chất lượng điện Chương (Công tơ số ba pha EVM430-F47197)... ba pha nên thống thiết bị đo chất lượng điện tải phà phần tách rời nghành điện Trong hệ thống lớn, trạm biến áp trạm đo đếm số lượng thiết bị đo sử dụng lên tới số trục đến hàng trăm thiết bị đo, ... Công tơ điện tử pha  Công tơ điện tử pha - 14 - Chương 2: Một số thông số chất lượng điện phương pháp xác định CHƯƠNG 2: MỘT SỐ THÔNG SỐ CHẤT LƯỢNG ĐIỆN NĂNG VÀ PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH 2.1 Một số thông