万能式断路器控制单元的硬件电路及EMC设计

摘要

智能型万能式断路器是用于保护电力线路和电源设备的电气装置，它具备智能化的采样、计算、判断、分析、诊断、存储、记录、发送保护指令和显示等功能。对电路中的信号采样、处理，并根据预先的设定值控制断路器的断开或报警，从而对被保护电路和设备进行保护。智能控制单元是万能式断路器的核心控制装置，因此研究控制单元的硬件电路及电磁兼容设计是极为重要的。
　　本文首先根据智能型万能式断路器的功能进行控制单元的电路设计，主要包括：电源电路、电流采样电路、电压采样电路、脱扣电路、接通电流脱扣和高设定值瞬动短路保护电路、区域选择性连锁（ZSI）电路、通信电路和显示电路等。对部分电路和元器件选型进行优化设计；分析智能控制单元的主要内部和外部的主要电磁干扰源，针对控制单元可能遇到的电磁干扰，对其的硬件电路进行电磁兼容设计。
　　制作控制单元样机，使用示波器对控制单元硬件电路进行初步测试，主要对控制单元电源电路、采样电路和脱扣电路进行测试。然后将控制单元安装在万能式断路器壳体中，使用多磁路大电流测试台测试万能式断路器的测量和保护功能。最后对控制单元进行环境测试和电磁兼容测试。

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第一章 绪论

1.1 引言

1.2 国内外发展现状及研究

1.3 论文主要研究内容

第二章 控制单元的硬件电路设计

2.1 控制单元的总体设计

2.2 控制单元的各部分电路设计

2.2.2 电源电路

2.1.2 基准电压电路

2.2.3 采样电路

2.2.4 接通电流脱扣和高设定值瞬动短路保护电路

2.2.5 脱扣电路

2.2.6 区域选择性连锁（ZSI）电路

2.2.7 通信电路

2.2.8 DSP外围电路（RTC，EEPROM，WTD）

2.2.9 人机交互模块电路

2.3 本章小结

第三章 控制单元的电磁兼容设计

3.1 电磁兼容简介

3.2 万能式断路器的主要干扰

3.2.1 外部干扰

3.2.2 内部干扰

3.3 控制单元的硬件电路抗干扰的措施

3.3.1 合理的电子元器件选型

3.3.2 电路设计中采用的抗干扰措施

3.3.3 印制电路板的抗干扰设计

3.4 本章小结

第四章 控制单元样机测试

4.1 硬件电路测试

4.1.1 电源电路测试

4.1.2基准电压电路测试

4.1.3 电流采样电路测试

4.1.4 电压采样电路测试

4.1.5 频率采样电路测试

4.1.6 接通电流脱扣和高设定值瞬动短路保护电路的测试

4.1.7 元器件温升测试

4.2 控制单元测量和保护功能测试

4.2.1 电流测量精度测试

4.2.2 电压测量精度测试

4.2.3 过载长延时保护测试

4.2.4 短路短延时保护测试

4.2.5短路瞬时保护测试

4.3 环境测试

4.3.1湿热试验

4.3.2 干热试验

4.4 控制单元的电磁兼容性能测试

4.5 本章小结

第五章 结 论

参考文献

致谢