基于FPGA的智能型ATSE控制器的研究

摘要

随着社会的发展，供电的可靠性越来越受到社会各个部门的重视，而在供电系统中起保护作用的ATSE(自动转换开关装置)，它的重要性越来越受到人们的重视。在不断提高的市场需求的驱动下，智能化功能的自动转换开关也开始占据越来越重要的位置。
　　 自动转换开关装置基本的要求是转换的可靠性和安全性，并且操作起来简单方便。通过查资料可以得知自动转换开关装置70％以上的故障都是因为控制器的问题，不是因为执行机构，由此可以得知控制器的可靠性和安全性直接影响到ATSE整体的可靠性和安全性。只有先设计出先进的可靠性高的控制器，才有可能进一步推动ATSE技术的发展。利用FPGA作为智能控制器的控制核心，不仅使系统具有高速型的特点，而且实现了用硬件控制方式代替软件控制方式，更重要的是使系统的抗干扰性得到很大的提高。
　　 本文首先介绍了ATSE的研究现状，然后对ATSE的发展趋势做了比较详细的介绍。为了进一步提高ATSE的可靠性和安全性，并且使其具有智能化特点，提出了一种基于FPGA的智能型ATSE控制器的设计。
　　 本文论述了FPGA及其外围控制模块的设计原理，通过系统的硬件模拟电路和FPGA程序的综合设计，实现了ATSE的智能化控制。其中较为详细的阐述了控制器的主要功能模块的方案、原理和实现方法。
　　 其次，为了提高控制器的抗干扰性，在硬件设计时采取一些相对应的措施。在对EMC进行理论概述的基础上，对系统中的抗干扰设计进行分类，并给出了一些控制器在硬件方面抗干扰的可行措施。在很大程度上滤除了电磁干扰，极大的提高了该控制器的可靠性和抗干扰性，同时达到了国家标准。
　　 本文所研究的智能型ATSE控制器基本上实现了预期的目标，将为后来不间断供电的ATSE控制器的研发提供一定的参考价值。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 课题研究背景和意义

1．2 ATSE研究发展概况

1．3 本文主要研究内容

第二章 ATSE的工作原理

2．1 ATSE的简介

2．2 ATSE的工作原理介绍

2．3 ATSE的功能性能

2．4 本章小结

第三章 智能型ATSE控制器的硬件电路设计

3．1 FPGA简介

3．1．1 FPGA的逻辑结构

3．1．2 Cyclone Ⅲ系列器件的结构与原理

3．2 FPGA最小系统电路设计

3．3 电源模块电路设计

3．3．1 DC24V电源电路设计

3．3．2 DC5V电源电路设计

3．3．3 DC3．3V和DC1．2V电源电路设计

3．3．4 DC2．5V电源电路设计

3．4 信号采集电路设计

3．4．1 光耦线性隔离采样电路的设计

3．4．2 ADC电路设计

3．4．3 频率采集电路的设计

3．5 其他电路实现方法

3．5．1 执行机构状态检测电路

3．5．2 继电器驱动电路

3．6 程序下载电路

3．7 本章小结

第四章 智能型ATSE控制程序的设计

4．1 程序开发平台简介

4．1．1 开发环境简介

4．1．2 下载方式

4．1．3 编程方式

4．2 电压采样算法介绍

4．3 主程序流程设计

4．4 信号采集模块程序设计

4．4．1 频率采集程序设计

4．4．2 电压采集程序实现

4．5 执行机构状态扫描模块设计

4．6 转换控制模块设计

4．7 本章小结

第五章 控制器的抗干扰设计

5．1 电磁兼容理论概述

5．2 系统抗干扰设计分类概述

5．3 本文的抗干扰设计介绍

5．4 本章小结

第六章 结论和展望

参考文献

发表论文和科研情况说明

致谢

附录