具有电表功能的三相电机保护器的设计与研究

摘要

三相电机是机电行业中应用最为广泛的设备之一，其正常输出动力是其所驱动设备正常工作的前提。因此，使用一种能及时、准确地监测电机故障的保护装置是十分必要的。对大功率电机进行实时功率计量能够更好的掌握电机的能耗状况，但目前的电机保护产品往往并不同时具备电表功能。在对三相电机保护原理及电机功率计量方法等方面内容作了较深入的研究后，针对现有问题，设计并实施了以新华龙C8051 F340芯片和ATT7022B芯片为核心的三相电机保护器方案，使产品既具有电机保护器功能又具有功率计量功能。
　　 在分析和研究电机温升原理和支持向量机理论的基础上，本课题采用一种基于支持向量机理论的电机温度软测量算法，通过建立模型，实现对电机温度的估计。作为一种对电机温度间接测量方法的尝试，为软测量技术在电机控制方面拓宽了应用领域。
　　 为了实现上述功能，本课题使用的系统硬件结构主要包括:信号处理电路，主控电路，功率计量电路，开关稳压电源电路，键盘、显示器电路和通信电路等。本课题编写的与之对应的系统软件，采用模块化结构，主要包括:初始化程序，监控保护程序模块，功率计量程序模块，键盘、显示器程序模块和通信程序模块等。经实验测试及实际应用，设计的电机保护器能够可靠地监控三相电机的各种故障，并且能够将电机的电压、电流、功率等数据实时地显示出来。
　　 本课题采用一体化设计，使制作的三相电机保护器同时具有电表功能，提高了产品性价比，避免了同时采用各单一功能产品所造的浪费，简化和缩小了控制柜上面板尺寸，并且使得安装、维护简易，使用方便，如此诸多因素使电机的应用成本大为下降。具有良好的实用价值和广阔的发展前景。

目录

文摘

英文文摘

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第一章 绪论

1.1 课题来源及研究意义

1.2 三相电机保护器的发展及现状

1.3 课题的研究重点

1.4 硬件方案设计

1.4.1 硬件电路设计要求

1.4.2 硬件电路方案确定

1.5 软件方案设计

1.5.1 软件功能要求

1.5.2 软件方案确定

1.6 论文结构

第二章 硬件电路设计

2.1 硬件总体结构

2.2 信号处理电路

2.2.1 电流处理电路

2.2.2 电压处理电路

2.3 主控电路

2.3.1 主要部件结构及性能

2.3.2 主要部件在本课题中的应用

2.4 功率计量电路

2.4.1 主要部件结构及性能

2.4.2 主要部件在本课题中的应用

2.5 开关稳压电源电路

2.5.1 主要部件结构及性能

2.5.2 主要部件在本课题中的应用

2.6 键盘、显示器电路

2.7 通信电路

2.8 硬件抗干扰措施

2.9 本章小结

第三章 软件设计

3.1 保护器总体程序设计

3.2 监控保护程序模块

3.2.1 电机保护原理

3.2.2 监控保护程序及其子程序

3.3 功率计量程序模块

3.3.1 有功功率测量

3.3.2 无功功率测量

3.3.3 视在功率测量

3.4 键盘、显示器程序模块

3.5 通信程序模块

3.6 软件抗干扰措施

3.6.1 程序监视定时器

3.6.2 数字滤波

3.7 本章小结

第四章 基于支持向量机的电机温度软测量

4.1 支持向量机理论介绍

4.2 温度软测量模型

4.3 模型仿真结果及讨论

4.4 本章小结

第五章 测试及讨论

5.1 开关稳压电源电路测试

5.2 键盘、显示器电路测试

5.3 主控电路测试

5.4 功率计量电路测试

5.5 整机测试

第六章 总结与展望

6.1 主要工作总结

6.2 未来工作展望

致谢

参考文献

附录