11电Y311124604顾蕾吴志祥基于SoC的DW45断路器用欠压脱扣器研究与设计参考模板Word格式文档下载.docx
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1.2.2低压断路器的工作原理和分类2
1.2.3低压断路器的典型结构2
1.2.4低压断路器的主要参数2
1.3欠压脱扣器原理2
1.4永磁欠压脱扣器的发展趋势2
第2章永磁脱扣器的现状与改进2
2.1脱扣器国家标准浅析2
2.2常见欠压脱扣器分析3
2.2.1工作原理3
2.2.2设计缺陷3
2.3新型永磁脱扣器的设计理念3
2.4机械要求3
2.5本章小结3
第3章永磁欠压脱扣器执行元件计算3
3.1常见导磁材料的分析3
3.3本章小结3
第4章迅速发展的单片机技术4
4.1PIC单片机概述4
4.4本章小结4
第5章永磁欠压脱扣器硬件电路设计4
5.1技术指标与参数4
5.2系统原理框图设计5
5.3主电路设计5
5.3.1主电路设计5
5.3.2单片机选择5
5.4电源输入电路设计5
5.5电源电路设计5
5.5.1常用电源的比较分析6
5.5.2电源电路设计6
5.5.3稳压电路设计6
5.6采样电路设计6
5.7电磁驱动功率储能电路设计6
5.8驱动电路设计6
5.8.1常见电路通断控制方法对比6
5.8.2常见MOS管驱动电路6
5.8.3驱动电路设计6
5.8.4驱动电路仿真7
5.9远控电路设计7
5.10本章小结7
第6章永磁脱扣器软件设计7
6.1单片机UPD78F9202的软件开发7
6.2系统初始化7
6.3A/D采样程序设计8
6.3.1A/D转换框图8
6.3.2A/D转换与系统动作点8
6.3.3A/D采样程序设计8
6.4滤波程序设计8
6.4.1常用滤波方法的比较8
6.4.2滤波程序设计8
6.5比较程序设计8
6.6定时程序设计8
6.6.1定时器基本框图8
6.6.2间隔定时器8
6.7总流程图设计8
6.8本章小结8
致谢9
参考文献10
附录112
附录213
第1章绪论
1.1智能电网的发展现状
智能电网是建立在集成、高速、双向通信网络基础上的电网的智能化。
它与现有
1.2低压断路器介绍
1.2.1低压断路器的概述
低压断路器又叫自动空气开关或自动空气断路器，简称断路器。
它既可以手动开
1.2.2低压断路器的工作原理和分类
1.2.3低压断路器的典型结构
低压断路器通常由触头（图1-1中1触头），脱扣器（如图1-1中7、8、14），电动操作机构（如图1-1中15按钮），释能电磁铁转动操作手柄（如图1-1中4转轴），加长手柄闭锁装置等组成。
1.2.4低压断路器的主要参数
1.断路器的额定电流参数
1.3欠压脱扣器原理
欠压脱扣器是断路器上的保护性部件之一，能在电源电压发生变化时时断路器工
1.4永磁欠压脱扣器的发展趋势
第2章永磁脱扣器的现状与改进
2.1脱扣器国家标准浅析
欠压脱扣器是低压断路器的关键元件之一，在现行国家14048.2-2008文件中对脱扣器有以下标准。
1.型式
2.特性
3.过电流脱扣器的电流整定值
对于具有可调式脱扣器的断路器，电流的整定值（或电流整定值的范围）应标明在脱
4.过电流脱扣器的脱扣时间整定值
2.2常见欠压脱扣器分析
2.2.1工作原理
常见电压脱扣器是将欠电压继电器或脱扣器与开关电器组合在一起，当外施电压下降，甚至缓慢下降至额定电压的70%～35%范围内，与开关电器组合一起的欠电压继电器的脱扣器应动作，使电器断开。
2.2.2设计缺陷
目前使用的欠压脱扣器多是电磁型的，虽然它在断电的时候能实现自动复位。
但
2.3新型永磁脱扣器的设计理念
新型永磁型欠压脱扣器仅在需要动作时，控制电路输出瞬时功率，驱动线圈完成
2.4机械要求
本设计中要求电磁铁吸合力F≥20N，行程为7mm。
2.5本章小结
本章对欠压脱扣器的现状做了加深入的分析，通过对两种不同控制形式欠压脱扣器的
第3章永磁欠压脱扣器执行元件计算
3.1常见导磁材料的分析
3.3本章小结
迄今为止，虽然电磁铁设计的方法种类翻多，但是没有一套既能使设计严谨、准确，又能使计算简单、方便的设计方法。
很大部分参都只能按照以往经验或经典值来进行选择，再经理论性的复算，最后制作实物样品加以验证才能知道所设计结构参数是否合理，不合理时还需修改然后再次复算制样。
第4章迅速发展的单片机技术
单片机是集成电路芯片的一种，它采用超大规模集成电路技术，把具有数据处理
4.1PIC单片机概述
PIC单片机可以用来开发和控制外围设备。
执行具有分散作用，是能执行多任务的CPU。
与人类较器。
4.4本章小结
单片机已广泛地应用于军事、工业、家用电器、智能玩具、便携式设备等领域中。
第5章永磁欠压脱扣器硬件电路设计
5.1技术指标与参数
1.技术指标
本课题按照现行国家14048.2-2008文件标准设计，即电源电压下降到额定电压的70%Ue～35%Ue时，欠电压脱扣器能使断路器脱扣。
电源电压低于额定电压的35%Ue时，欠电压脱扣器能保证断路器不合闸。
当电源电压达到额定电压的85%Ue～110%Ue时，欠电压脱扣器能保证断路器正常工作。
本论文将以220V电压结合普遍情况进行永磁欠压脱扣器的分析、设计与研究。
2.主要参数
其主要考核技术指标为：
1）额定电压Ue：
220V±
20%；
2）吸合点电压0.8Ue，动作准确度±
2V；
3）脱扣点电压0.5Ue，动作准确度±
4）额定电压脱扣力≥20N；
5）最小可动作间隔时间：
≤0.3s。
永磁欠压脱扣器动作电压参数曲线如图5-1所示。
图5-1永磁型欠压脱扣器动作电压参数曲线
5.2系统原理框图设计
永磁欠压脱扣器的主要原理框图如图5-2所示。
本设计主要由单片机、EMC抗干扰电路、全波整流电路、信号采样电阻R1和R2、电源电路、延时时间拨码开关组（T）
5.3主电路设计
主电路是介于电源电路和控制电路之间的脱扣器执行指令动作执行电路。
5.3.1主电路设计
图5-3主电路和储能电容简化电路图是对图5-2的简化，包括C1、永磁电磁铁线
5.3.2单片机选择
针对本次设计的永磁欠压脱扣器而言，计算量不是很繁重，控制任务不是很复杂，采
1.UPD78F9202系列单片机的特点
2.引脚配置
5.4电源输入电路设计
电路电源接通经热敏电阻器NTC后经电磁兼容性（EMC）电路抗干扰抑制，形成二次电源。
全桥BG1整
5.5电源电路设计
为了保证系统的正常工作，电源电路是必不可少的。
任何微机处理系统，电源设计都是十分重要的环节。
本系统中存在两种不同的电源需要，给NEC单片机供电的+5V电压和提供给线圈驱动电路的+15V电压，设计上要统一考虑。
5.5.1常用电源的比较分析
在电路中电源的选取十分的关键，下面是对两种常见稳压电源的比较分析。
5.5.2电源电路设计
串联型稳压电路以稳压管稳压电路为基础。
稳压管稳压电路输出电流较小，输出
5.5.3稳压电路设计
给单片机供电常选用由LM7818三端稳压器构成的线性稳压电源，虽然LM78系列三端稳压器所需的外围器件很少，市场普及率高，价格便宜，但是该系列三端稳压器
5.6采样电路设计
采样电路是具有一个模拟信号输入，一个控制信号输入和一个模拟信号输出的电路。
该电路的作用是在某个规定的时刻接收输入电压，并在输出端保持该电压值至下次采样开始为止。
5.7电磁驱动功率储能电路设计
5.8驱动电路设计
驱动电路控制电磁铁上电流的通断，驱动电路响应信号的速度直接决定了脱扣器脱扣动作的快慢，对脱扣器的脱扣性能有着巨大的影响。
5.8.1常见电路通断控制方法对比
5.8.2常见MOS管驱动电路
驱动电路（DriveCircuit），位于主电路和控制电路之间，用来对控制电路的信号进路。
1.MOS管概述
MOS管是场效应晶体管，是金属-氧化物-半导体型场效应管，英文名MOSFET，属于绝缘栅型。
常见MOS
5.8.3驱动电路设计
本设计中MOS管驱动线圈电路有两个，一个驱动正向绕组，一个驱动反向绕组，两路电路工作原理相同，在此以反向绕组电路说明其工作过程。
释放绕组驱动电路如图5-13所示，
5.8.4驱动电路仿真
本设计采用Multisim进行电路仿真，MOS驱动电路仿真如图5-14所示。
在仿真过程中用示波器观察SF输入电压和MOS管TF4的电压变化情况。
因为SF实际由单片机输出，端口最高电压为5V，故选用频率为10KHz，电压为5V的时钟电压脉冲替代。
仿真过程中也可逐个给以高低电频进行分阶段调试。
5.9远控电路设计
5.10本章小结
第6章永磁脱扣器软件设计
6.1单片机UPD78F9202的软件开发
1.PM+的启动和编译
1）启动PM+。
在正常的安装方法下，点击开始–程序-NECTools32-PMplus可以启动PM+。
2）PM+启动后，显示窗口如图所示。
在折叠试菜单中点击File-OpenWorkspace，并打开工作区选择对话框。
3）选择sevendemo.prw。
2.启动SM+和仿真执行
6.2系统初始化
1.看门狗定时器初始化
2.低电压检测器初始化
3.时钟发生器初始化
4.端口初始化
5.中断初始化
6.3A/D采样程序设计
本设计中选用的带有A/D装换功能的UPD78F9202单片机，内含10位A/D转换器，设计分析如下。
6.3.1A/D转换框图
6.3.2A/D转换与系统动作点
6.3.3A/D采样程序设计
6.4滤波程序设计
6.4.1常用滤波方法的比较
6.4.2滤波程序设计
6.5比较程序设计
6.6定时程序设计
6.6.1定时器基本框图
6.6.2间隔定时器
6.7总流程图设计
6.8本章小结
致谢
这篇论文的完成首先应该归功于指导老师吴志祥副教授。
吴老师在欠压脱扣器设计、单片机的应用等方面都给予了大量的指导和帮助。
在写论文期间，本人遇到了不少的困难，尤其是在电磁铁设计与硬件设计这两个部分。
在此期间吴老师即使工作再繁忙也会抽出时间来帮忙解决疑难问题，让人从中受益匪浅。
承蒙吴老师的悉心指导，才能完成这篇论文，在此向吴老师致以深深的敬意和由衷的感谢。
还要感谢在论文资料收集、整理期间给予本人关心和支持的同学，最后感谢参与论文评阅的所有老师，谢谢各位老师对论文提出的宝贵意见和建议。
参考文献
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总则[S]；
[8]GB14048.2—2008/IEC60947-2:
2006低压开关设备和控制设备第2部分:
断路器[S]；
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[24]左全璋，胡双.双稳态永磁操动机构的结构设计和性能计算[J].华通科技，2002:
13-17；
附录1
附录2
/*ForNEC78k0s/Kxl+8-BitSingle-ChipMicrocontrollers
**NECElectronicsCorporationassumesnoresponsibilityforanylossesincurred
**bycustomersorthirdpartiesarisingfromtheuseofthisfile.
**Device:
UPD78F9202Compiler:
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Parameters:
-fastestCPUclock（fx=8MHz）（Ring-OSC）
*************************************************************************/
#defineU80682/*176V:
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/*延时数据定义0*/
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=~ClrBitMap
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#defineSF_MOS_ONSetlORBit（P2,0x04）/*P22脉冲输出0*/
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voidkey_scan（void）;
/*定义拨码开关*/
voidinit_AD_converter（void）;
/*定义A/D转换子程序*/
voidAD_filtering（）;
/*定义滤波子程序*/
voidvol_deal（）;
voidmain（void）;
voiddelaylms（void）;
voiddelayl0ms（void）;
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