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80000字论文范文基于单片机理论的开关智能控制器的研究与分析

论文类型:论文范文
论文字数:80000字
论点:断路器,智能,电流
论文概述:

所研究的智能型号的控制器不仅具备常规电流的保护功能,而且还具备一些智能决策和处理的高级运算和控制功能。它集许多断路器的常规功能于一身,能提供各种断路器在实际应用中的使用参

论文正文:

第一章引言

1.1课题研究背景
中国生产力发展迅速,经济水平不断提高,对能源,特别是电能的需求也在不断增加。无论是生产部门、国防部门还是军工行业,居民的正常生活用电也日益增加,人们对供电可靠性和电能质量的要求越来越高。在供配电系统中,断路器起着重要的作用,具有不可替代的地位。断路器主要应用于需要保护和不常操作的场合。他们的任务是切断短路故障电流,关闭正常电流,以保护电网和电路上的电力设备免受损坏。
因此,当断路器正常工作时,不仅能准确接通电路并携带负载电流,而且在电流过大时能及时断开负载电流。此外,当电力系统出现故障时,如过载故障、短路故障、单相接地故障等。,断路器能及时切断电路,从而防止变压器、电气设备和电源线被过电压或过电流损坏。同时,断路器有选择地操作切断附近的故障点,不仅提高了断路器的工作效率,避免了非故障区域的停电,而且保证了电能的有效传输,使损耗最小。供电可靠性是当今社会发展的根本保证,断路器的智能控制是供电可靠性的重中之重。该技术的实现不仅可以提高电网运行的稳定性,还可以提高供电水平和质量,最终保证电力设备的稳定运行,提高经济效益,促进经济发展,从而提高人们的用电水平。微处理器技术越来越多地应用于工业的各个方面,对工业自动化水平的提高起到了很大的推动作用。与此同时,随着电力电子技术的快速发展和控制领域智能控制理论的不断完善,电力系统领域逐渐实现了功率转换和控制。智能化是当今世界的发展趋势。断路器作为电力系统的关键部件,其开关直接决定着电网的正常运行。因此,鉴于电力系统对可靠性的要求,断路器的智能控制已成为当今世界的热点。在继电保护中,断路器的智能控制已成为未来发展的必然趋势。传统断路器保护灵敏度低,整定困难,需要大量的人力物力来维护。关键是它不能交流。为了满足电力系统F1日益增长的可靠性要求,这就要求电力设备能够自我诊断,及时发现故障前兆,并具有可控的运行状态。要实现这些功能,显然离不开断路器的智能化。因此,开发和研制智能断路器具有重要意义。
智能断路器以主频高、运行速度快、精度高的微处理器为核心,不仅可以完成电网电压、电流、频率、温度等各种模拟信号的采集,并经过信号处理后显示在显示屏上,还可以通过控制要求发出控制信号,实现三级电流保护、欠压保护、过压保护、单相接地保护、漏电保护等各种保护。此外,微处理器还可以记录和查询故障参数,从而实现断路器的自诊断功能。同时,可以与上位机进行双向通信,也可以进行人机通信。微处理器和现场断路器组成低压智能配电监控系统。真空断路器的特征在于,动触点和静触点密封在真空气泡中,气泡中没有空气体,气泡处于真空状态。因此,它具有良好的绝缘性,并能起到良好的灭弧作用。它的特点是短路电流断开快,断路器体积小,操作方便,维修方便。它越来越广泛地应用于配电自动化等需要频繁运行的中低压领域。
传统的真空断路器在从动操作机构上可分为电磁操作机构或弹簧操作机构。该电磁操作机构结构相对简单,制造成本相对较低。由于电磁感应的作用,闭合线圈消耗大量功率,闭合反应慢,耗时长,同时由于电压波动,闭合速度降低。弹簧操作机构与电磁操作机构非常不同。闭合弹簧和报警分离弹簧是其关键部件。它以弹性势能的形式在短时间内将电机的机械能储存在闭合弹簧中。当断路器操作时,它将闭合弹簧中释放的能量转换成闭合动作的动能,以执行闭合警报。工作过程完全由机械传动完成,机械零件的配合相对复杂,容易出现故障。
近年来,具有电子控制和永磁体保持的电磁操作机构已用于true 空断路器。这种断路器集电磁机构和永磁体的特性于一体,实现了传统断路器操作机构的功能,从而实现了无需传统脱扣锁定装置即可保持机构终端位置的功能。由于部件的减少,减少了动作时间的分散,提高了断路器的可控性,为实现断路器的智能控制提供了可靠的操作机制,智能断路器的开发更加可行。

1.2国内外研究趋势……11-13
1.3论文的主要内容……13-14
第二章断路器智能控制器的总体设计……14-20
2.1智能控制器的功能需要以下设计理念……14-17 [/BR/] 2.2智能控制部分……17-20 [/BR/] 2.2.1智能控制器的智能监控……17-18
2.2.2智能控制器的智能动作……18-20
第三章智能控制器硬件系统设计……20-36
3.1智能控制器硬件系统结构……20-21
3.2单片机系统……21-22 [/BR/] 3.3电源设计……22-23 [/BR/] 3.4模拟输入和转换……23-25
3.5……25-26[/溴/] 3.6真空气泡真空度在线监测回路……26[/溴/] 3.7开关量输入……26-27
3.8开路……27-29
3.9通信接口电路设计……29-36
第四章智能控制器软件系统设计……36-52
4.1 CPU保护模块编程……36-43 [/BR/] 4.1.1三级电流保护设计……37-39 [/BR/] 4.1.2定时器中断编程……39-41
4.1.3保护中央处理器模块故障处理编程……41-43
4.2测量和控制中央处理器模块编程……43-45
4.3测量算法……45-51
4.4主要保护原则……51
4.5本章概述……51-52
第五章开关智能控制器的通信设计……52-60
5.1基于CAN通信的智能控制器通信协议设计.......52-57[/BR/]5 . 1 . 1 CAN总线通信规范……52-53 [/BR/] 5.1.2 CAN通信软件设计……53-55
5.1.3用于局域网总线通信的应用层协议……55-57[/BR/]5.2 RS485调试接口软件设计……57-58 [/BR/] 5.3本章概述……58-60
第六章系统抗干扰措施……60-66
6.1干扰源和分类……60
6.2抗干扰……60-61
6.3控制器软件的抗干扰措施……61-66
第7章系统仿真和误差分析……66-74
7.1普罗透斯软件介绍……66-67
7.2保护功能测试和结果分析……67-72 [/BR/] 7.3系统误差分析……72-74

摘要

通过各种研究和分析,对国内外智能断路器的类型和功能进行了全面而深刻的总结,并设计了自己的方案。本文研究的智能控制器不仅具有常规电流的保护功能,还具有一些先进的智能决策和处理的操作和控制功能。它集成了许多断路器的常规功能,并能在实际应用中提供各种断路器的运行状态参数。进入论文写作阶段,大部分工作已经完成。本文的主要研究成果如下:
(1)提出了自己的应用开发方案,即引入双CPU的运行设计模式,大大提高了运行速度和性能。
(2)通过对传统电路的分析,传统的基于继电器的开关操作电路无法保证操作和开关的性能要求。本文采用IGBT电路实现电气控制。
(3)本文改进了硬件实现,改变了传统方法。
(4)选择差值的方法可以有效计算电流,可以执行电流和电压的各种状态参数,提高断路器的控制精度。
(5)中央处理器已经有了一些通信总线,并设计了一些端口来实现网络通信。
(6)通过仿真实验证明了算法的正确性,并通过实验对保护进行了仿真。
随着实际应用需求的增加,本课题存在以下不足:
(1)断路器合闸控制研究较少,也没有很好的分析策略。需要进一步研究相同的封闭技术。
(2)从监测方面来看,在线监测不够强,不能得出符合实际要求的结论,不能为断路器的状态监测提供一些关键数据。