一种用于线路检测的大功率数字化恒流源设计

摘要

随着电力工业的发展，对输、配电网络中电器元件断路器可靠性的自动化检测设备的技术水平要求越来越高。试验电源的稳定、精确是保证试品合格率的基础。目前，国内外同行业已经设计出很多电器试验检测设备，用于检验电器产品是否已达到国家或国际标准，但大都存在着电源电流调节不准确、功率低、智能化水平低等不同的缺陷，难以满足检测要求。制作直流、小电流、小功率的恒流源的技术已经成熟，而交流、大电流、大功率、高稳定度的恒流源的研制尚处于探索阶段。本文的目的就是以闭环控制系统理论为基础，采用嵌入式系统设计技术，实现一种用于线路检测的大电流、大功率、高稳定度的数字化恒流源系统。 本文首先介绍了国内外电器可靠性测试设备技术的现状和发展趋势，试验恒流源的发展状况，以及未来信息技术发展对大电流、大功率、高稳定度的数字化恒流源的需求，结合现有的技术，确定了对“一种用于线路检测的大功率、可调节的数字化恒流源设计”的研究内容应该集中在如何设计输出电流检测电路、调节控制单元以及人机通信平台上。在确定了研究方向和内容后，主要做了以下几个方面的工作： 1.设计制作一套由电流提升变压器与电动自耦变压器组成的2000VA的大电流发生器，通过控制电动机带动自耦变压器中心抽头变化，可使输出电流从0A～350A无级调整。 2.设计制作了输出电流检测电路，该电路采用精密绝对值技术，完全克服了通常二极管绝对值电路固有的测量死区，使电路小信号区域表现良好，测量精度达到1％。 3.设计制作了数字化恒流源控制系统，该系统根据检测到的电流反馈信号，主动控制直流电机带动调压变压器，改变电流提升变压器输入电压，从而实现输出电流动态调整，实现电流恒流输出。 4.设计制作了键盘、显示设备及存储器等人机交互平台，使实验测试仪器各项参数的设置和显示智能化。

目录

文摘

英文文摘

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第一章绪论

1.1项目背景及任务的提出

1.2恒流源的现状及发展趋势

1.2.1恒流源概述

1.2.2恒流源现状

1.2.3恒流源的发展趋势展望

1.3选题意义

1.4本论文主要完成的工作

第二章大功率数字化恒流源的总体设计

2.1系统实现的目标

2.2系统总体设计

2.2.1设计主要思路

2.2.2系统工作原理及其功能模块划分

第三章电流输出、检测电路单元

3.1大电流源的产生

3.2模拟信号的采集

3.3信号调理

3.3.1精密整流电路的设计

3.3.2滤波电路

3.4A/D模数转换模块

3.4.1A/D模数转换器概述

3.4.2TLC0838数据采集模块

第四章调节控制电路单元

4.1调节控制电路的硬件设计

4.1.1电动调压器的选用

4.1.2单片机的选择与应用

4.1.3调节控制电路的设计

4.2调节控制系统的软件设计

4.2.1电动调压器闭环控制方式的选择

4.2.2调节控制系统的程序设计

第五章人机通信平台

5.1人机通信平台的整体设计

5.2键盘接口电路的设计

5.3显示系统电路的设计

5.3.1VLCM24064B液晶显示模块功能说明

5.3.2硬件电路设计

5.3.3LCD显示模块的软件设计

5.4数据存储模块

5.4.1I2C总线简介

5.4.2参数存储程序的设计

第六章系统调试与数据处理

6.1PCB板调试

6.1.1静态调试

6.1.2动态在线调度

6.2软件调试

6.3整机调试

第七章结论与展望

7.1结论

7.2展望

参考文献

硕士期间发表的文章

致谢语