交流电动机测控保护装置的研究与开发

摘要

交流电动机作为一种应用广泛的动力设备，其保护问题长期以来受到人们的关注。近年来，随着计算机技术与自动控制理论的不断发展，出现了以微处理器为核心的微机综合保护系统。这种新型保护系统与传统的保护系统相比，具有强大的逻辑分析与处理功能，可兼有故障记录与故障分析功能、易于实现网络化管理等显著的优点，成为当前电机保护装置的主要发展方向。文章调查分析了国内外异步电动机各种保护方法和各类保护装置的研究发展状况，结合实际情况，设计并实现了一种结构简单、实用、可靠方便、性价比高的交流电动机保护装置。 论文介绍了电动机保护装置的发展现状以及今后的发展趋势，根据电动机的保护原理提出了一系列的电动机保护模型，设计了以ATMega16单片机为主控芯片的智能综合保护装置。具体进行了信号输入电路、人机接口电路、保护驱动电路、CPU系统主控电路和通信电路的硬件设计。还针对人机接口电路、CPU主系统电路和通信电路，设计了实用的系统软件。保护装置实现了对过载、轻载、断相和过欠压等故障的实时监控和保护。通信电路实现了上位计算机(PC机)与智能终端之间的远程通信。在通信电路中，考虑到上位计算机与单片机的通信接口类型以及两者之间的传输距离可能很大，选择了RS-485标准串行总线接口作为单片机与上位计算机之间的通信方式，实现了远距离及时、准确、稳定的通信。 然后进行了实验工作的介绍。首先介绍实验调试步骤，接着针对过载、轻载、断相及过欠压保护作了实验检验；得出实验结果，结果表明，此保护装置的各项功能达到了设计指标。 最后得出全文的结论，总结了保护装置功能及特点，指出了今后的研究方向。

目录

文摘

英文文摘

声明

1绪论

1.1课题的背景和意义

1.2国内、外电动机保护的发展动态

1.2.1国内保护动态

1.2.2国外保护动态

1.3课题来源及论文主要研究内容

2系统总体设计

2.1研究内容

2.2研究目标及解决的关键问题

2.2.1研究目标

2.2.2解决的关键问题

2.3系统总体结构及保护原理

2.3.1电动机微机保护装置的一般结构介绍

2.3.2本设计保护装置的结构及保护原理

2.4设计的一般原则

3理论基础

3.1常用的保护方法

3.1.1过电流保护及堵转保护

3.1.2三相电流不平衡及缺相保护

3.1.3过热保护

3.1.4热冷却模型

3.1.5其它保护

3.2基于对称分量法的电动机保护理论

3.3基于傅立时变换的电动机保护理论

3.4小结

4硬件部分

4.1稳压电源

4.1.1稳压电源的组成

4.1.2稳压电源的设计方法

4.2前向通道

4.2.1信号采样

4.2.2放大电路

4.2.3整流滤波电路

4.2.4 A/D转换电路

4.3人机接口

4.4计算机模块

4.5执行电路

4.6水位监控电路

4.7硬件抗干扰

5软件部分

5.1软件设计基本原理

5.2主程序的设计

5.2.1装置自检模块

5.2.2键盘处理模块

5.2.3数据采集模块

5.2.4数据处理模块

5.2.5水位监控模块

5.3软件抗干扰

6通信

6.1序言

6.2保护装置与PC机之间的通信规约

6.2.1通信数据

6.2.2通信模式

6.2.3通信协议

6.2.4通信过程

6.2.5通信功能

6.3保护装置与PC机之间的通信接口设计

6.3.1串行总线接口的选择

6.3.2通信接口的设计

6.4保护装置与PC机之间的通信软件设计

6.4.1保护装置通信软件的设计

6.4.2 PC机通信软件的设计

7实验与总结

7.1实验

7.1.1实验步骤

7.1.2模拟实验环境

7.1.3实验检验

7.1.4实验结论

7.2总结

7.1.1特点

7.2.2不足

7.2.3展望

参考文献

作者在读期间科研成果简介

致谢