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研究生:林威達
研究生(外文):Wei-Ta Lin
論文名稱:居家智慧型用電管理系統
論文名稱(外文):Household Intelligent Power Management System
指導教授:董必正董必正引用關係
指導教授(外文):Pi-Cheng Tung
學位類別:碩士
校院名稱:國立中央大學
系所名稱:機械工程研究所
學門:工程學門
學類:機械工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2011
畢業學年度:99
語文別:中文
論文頁數:67
中文關鍵詞:先進讀錶基礎建設自動讀表智慧電網
外文關鍵詞:AMIsmart gridAMR
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本研究主要在設計與實現一套家用型電力自動讀錶(AMR)系統,
其具有一般電錶量測功率與計算使用電度之功能,此外還提供了使用者電器的電壓、電流以及功因(power factor)等用電資訊,使用者可藉此得知用電品質,一旦電力發生異常,或是長時間外出可透過個人電腦及遠端桌面連線對電器進行斷電的動作。此系統相較於傳統機械式電錶具有輕巧、不佔空間之優點,方便於家中對各項電器量測。
本系統主要是由dsPIC30F4011(MCU)搭配固態電驛(SSR)、電流感測器(CT)及分壓電路所組成,我們透過dsPIC30F4011的10 bit A/D轉換器分別對分壓電路之電壓訊號與電流感測器之電流訊號以real-time方式量測計算,SSR為斷電機制元件,系統利用RS-232與電腦連接傳輸用電資訊作監控,必要時由監控之人機介面,進行斷電工作。
This study focused on the design and implementation of a household automatic meter reading (AMR) system of electricity. The system which is like general power meter has the function of power measurements and energy calculation. In addition, it also can provide users the electrical information of voltage, current and power factor (PF) . The users can take the quality of power and cut it off once the electricity is abnormal, or users go out for a long time by personal computer and a remote desktop connection . This system compared to traditional mechanical power meters with light, space advantages of easy at home for the electrical measurements.
The system is mainly composed of the dsPIC30F4011 (MCU) , solid-state relay (SSR), the current sensor (CT) and voltage-divided circuit. We could measure and compute the voltage signal of the voltage-devided circuit and the current signal of current sensor respectively by the dsPIC30F4011 10 bit A / D converter with real-time. SSR is the component for the cutting power off. The systems using RS-232 connection with computer for transmission power control information, if necessary, by monitoring the human-machine interface for off work.
摘要 i
ABSTRACT ii
致謝 iii
目錄 iv
圖目錄 vii
表目錄 x
一、緒論 1
1.1 研究動機 1
1.2 研究目標 3
1.3 文獻回顧 4
1.4 章節架構 6
二、背景與原理 8
2.1 智慧電網 8
2.2 電力概述 11
2.2.1 電感性負載對供電系統所引發的效應 11
2.2.2 交流電路之實功、虛功、視在功率、功率因數 12
2.3 電力系統之負載特性 14
2.3.1 純電阻性負載 14
2.3.2 純電感性負載 15
2.3.3 純電容性負載 16
2.3.4 綜合性負載 17
2.4 電力系統之功率因數改善 18
三、用電管理系統之軟硬體架構 21
3.1 系統架構 21
3.2 主要硬體元件說明 22
3.2.1 隔離元件 22
3.2.2 放大器IC (Amplifier) 24
3.2.3 電源轉換器Power Converter 26
3.2.4 電流量測元件 27
3.2.5 微處理器(MCU) 31
3.2.6 斷電元件 32
3.3 功率計算方法 34
3.3.1 電壓量測 34
3.3.2 電流量測 35
3.4 RS-232傳輸介面 38
3.4.1 並列式傳輸與串列式傳輸 38
3.4.2 RS-232串列通訊 39
四、系統整合與實驗結果 43
4.1 硬體整合 43
4.2 軟體整合 46
4.2.1 開發環境 46
4.2.2 MPLAB ICD2 47
4.2.3 人機介面 47
4.3 實驗結果分析 49
4.3.1 量測烤箱 50
4.3.2 量測吹風機 55
4.3.3 量測除濕機 59
五、結論與未來展望 63
5.1 結論 63
5.2 未來展望 64
參考文獻 65
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