智能型控制与保护开关电器控制功能模块设计与通信技术研究

摘要

传统电控系统中，控制和保护电动机需要热继电器、接触器、断路器等多种低压电器，在占用空间尺寸、可靠性、使用便捷性上都不尽人意。控制与保护开关电器集成上述低压电器的功能为一体，具有体积小、配合性能好等特点，得到越来越广泛的应用。现有的控制与保护开关电器存在分合闸相角随机、功率消耗高等缺点，因此本文研究其智能化控制技术具有重要的理论意义和应用价值。
　　本文首先研究控制和保护开关电器的智能化控制技术，包括选相合闸技术、节能技术和零电流分断技术。详细分析了智能化控制技术中切换开关—继电器的使用方法：通过单片机智能控制三个电力电子开关，分别对交流回路、直流回路和继电器驱动回路进行单独控制，使继电器切换避开大功率时刻，大大提升其使用电寿命。
　　其次，设计了控制功能模块的硬件电路，包括电源电路、过零检测电路、信号采集电路、控制电路、通信电路和显示与按键电路。对所搭建电路的输入输出信号进行了实测，进行了软件设计。
　　再次，对通信技术进行研究，包括通信模式和通信协议的分析和选择，应用RS485总线、MODBUS通信协议进行上下位机通信设计。
　　最后，对控制功能模块的性能进行测试，包括功耗和温升测试、动态特性测试、电压电流采集功能测试和分合闸性能测试，并对测试结果进行分析，各项功能均得以实现，达到设计要求。

目录

封面

声明

中文摘要

英文摘要

目录

第一章 绪论

1.1 课题研究的背景和意义

1.2 控制与保护开关电器研究现状

1.3 交流接触器智能控制技术研究现状

1.4 论文的主要研究内容

第二章 控制与保护开关电器智能化控制分析

2.1 选相合闸技术

2.2 节能技术

2.3 零电流分断技术

2.4 本章小结

第三章 控制与保护开关电器控制功能模块设计

3.1 硬件电路设计

3.2 保护措施

3.3 PCB设计

3.4 软件设计

3.5 本章小结

第四章 通信技术研究

4.1 通信模式选择

4.2 MODBUS通信协议

4.3 上下位机通讯设计

4.4 本章小结

第五章 性能测试及分析

5.1 功耗与线圈温升测量

5.2 动作特性测试

5.3 电压电流采集功能测试

5.4 分合闸性能测试

5.5 本章小结

第六章 结论

参考文献

攻读学位期间所取得的相关科研成果

致谢