复杂波形剩余电流综合保护器的设计与研究

摘要

随着用电设备数量和种类不断增多，当设备发生故障时，其产生的复杂波形剩余电流不仅包含工频正弦交流，还含有脉动直流分量、甚至平滑直流分量。目前，我国广泛使用的是 AC 型剩余电流保护器，但是它只能对突然施加或缓慢上升的正弦交流剩余电流正确动作且功能单一，不能满足低压配电系统的新要求。因此，对复杂波形下的剩余电流综合保护器的研究具有重要意义。
　　首先，本文详细介绍了电磁式电流互感器法、霍尔电流传感器法和磁调制式电流互感器法三种常用的非接触式电流检测技术及其优缺点，分析得出磁调制式电流互感器法更适合复杂波形剩余电流的检测。
　　其次，设计了基于单磁芯开环式磁调制的剩余电流检测电路、电压电流检测电路、电机与脱扣器驱动电路和485通讯电路等，不仅能够实现对复杂波形剩余电流的正确动作，还可以实现过流保护、短路保护、电压异常(过压或欠压)保护、自动重合闸和通讯扩展等功能。本系统采用高频开关电源供电，详细介绍了开关电源的工作原理和设计方法。
　　再次，基于浮点型 DSP TMS320F28335 进行软件编程，并采用基于 IIR 数字低通滤波方法，对采集后的复杂波形剩余电流信号进行滤波处理。经试验验证，对复杂波形剩余电流的检测满足标准要求。
　　最后，针对电磁干扰原理提出了抗电磁干扰的具体措施并进行了电磁干扰测试试验。经过测试，本设计的样机可以通过电磁干扰试验。

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第一章 绪论

§1-1 课题背景及意义

§1-2 剩余电流保护器国内外发展现状

§1-3 研究内容和论文结构

第二章 复杂波形剩余电流检测原理

§2-1复杂波形剩余电流波形特点

§2-2剩余电流检测方法分析

第三章 复杂波形剩余电流综合保护器的硬件设计

§3-1复杂波形剩余电流综合保护器的结构框图

§3-2复杂波形剩余电流综合保护器的电路设计

第四章 复杂波形剩余电流综合保护器的软件设计

§4-1软件程序流程

§4-2 IIR数字低通滤波器的设计

§4-3采样过程分析

§4-4程序抗干扰分析

第五章 抗干扰的分析与设计

§5-1抗电磁干扰试验

§5-2抗电磁干扰设计

第六章 测试结果分析

§6-1剩余电流动作值测试

§6-2抗干扰测试

第七章 结论

参考文献

致谢

攻读学位期间所取得的相关科研成果