基于ATmega16的断路器机械特性测试仪的研制

摘要

真空断路器作为电力输配电系统中重要的开关电器设备，在电力系统中得到广泛的应用。真空断路器在电力系统中肩负着控制和保护双重任务，其运行状态直接影响着电力系统的运行稳定性和供电可靠性。真空断路器机械特性测试仪可以提高电力系统输电的连续性和高效性，降低设备故障率，提高开关工作的可靠性。 本文在综合国内外断路器机械特性测试方案的特点和发展趋势的基础上，研制了真空断路器机械特性测试仪，对提高断路器的检修水平，实现断路器的状态检修，具有重要的指导作用和应用价值。 论文首先论述了真空断路器的结构及其工作原理，探讨了机械特性对真空断路器的影响。在此基础上，详细介绍了真空断路器机械特性测试仪的基本原理和系统软硬件的设计。系统以AVR系列高性能单片机ATmega16为核心，设计了外围硬件接口电路与液晶显示电路；系统选取SR-1型光栅尺作为数据采集单元，并设计了信号调理电路。其次在硬件平台设计完成后，编写了各功能模块的软件程序。最后做了相关测试实验，并把数据进行了计算处理。 相关测试试验结果表明，所设计的真空断路器机械特性测试装置运行稳定，测试方法简单易行，测量结果准确度较高。已经初步达到了设计所要达到的预期效果，具有较好的实用价值和应用前景。也为以后的研究提供了有益的经验和参考。随着传感器技术，信号处理技术，微电子技术以及计算机通讯技术的快速发展，真空断路器机械特性的测试技术水平将会不断完善与提高，这必将推动智能化断路器的发展进程。

目录

文摘

英文文摘

声明

1 绪论

1.1课题研究的目的和意义

1.2课题在国内外的发展与现状

1.2.1真空断路器的发展与现状

1.2.2真空断路器测试技术的发展与现状

1.3 测试仪的目标及存在的问题

1.4课题需要解决的关键技术问题

1.5论文结构和主要研究内容

2真空断路器机械特性测试仪的设计原理

2.1真空断路器的工作原理

2.2机械特性参数对真空断路器性能的影响

2.2.1 机械特性参数的定义

2.2.2机械特性参数的影响

2.3测试系统需采集的信号

2.4关键参数的确定

2.5合、分闸线圈电流特性分析

2.6本章小结

3系统硬件的设计与实现

3.1 系统硬件设计总体概述

3.1.1测试仪系统原理框图

3.1.2微处理器的选择

3.2传感器的选择

3.2.1系统传感器的选择

3.2.2光栅尺的工作原理

3.3 MCU及其外围电路设计

3.3.1系统时钟的选择

3.3.2 AD转换电源的降噪设计

3.3.3复位电路的设计

3.3.4 ISP下载接口设计

3.3.5 JTAG仿真接口设计

3.3.6 MCU及其外围电路总设计

3.4电源模块电路设计

3.5传感器调理电路设计

3.6液晶显示模块设计

3.7上位机通讯电路设计

3.8本章小结

4系统软件设计

4.1 软件设计总体概述

4.1.1采样程序测量方法

4.1.2程序运行环境介绍

4.2系统主程序设计

4.2.1系统初始化

4.2.2系统主程序设计

4.3主要功能模块的设计

4.3.1合分闸采样程序

4.3.2中断服务程序

4.3.3液晶显示程序

4.3.4串行通讯程序

4.4本章小结

5系统调试和实验结果分析

5.1系统硬件调试

5.1.1信号调理电路调试

5.1.2液晶显示模块调试

5.2运行结果分析

5.3本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表学术论文情况

致谢