便携式断路器操作电源的设计

摘要

高压断路器是电力系统中最重要的控制和保护电器，如何做好高压断路器的测试维护，是电力工作的一大主题。传统的断路器测试用直流电源方案存在着负载特性不理想、重量偏大不宜携带、人机界面不友好等缺点。因此需要研制新型的断路器操作电源来克服传统电源的以上缺点。而现代高频开关电源的主电路工作在高频，使得其所采用的储能元件和变压器的体积和重量都大大降低，从而使整个电源的体积和重量都大大降低，适合作为便携式的断路器操作电源使用。 本文在研究了现代高频开关电源技术的基础上，通过分析几种常用的开关电源DC/DC变换器电路的工作原理，提出采用全桥变换器作为主电路，控制电路采用DSP2407芯片作为控制核心的解决方案。全桥变换器的优点是输出功率高，带载能力强。DSP2407芯片拥有强大的运算能力，通过对输出电压和输出电流的实时监测，实现对电源输出的闭环控制，使电源的负载特性得到极大改善。本文设计并制作了该断路器操作电源的主电路和控制电路，并在Visual Basic6．0开发环境下编写了上位机的程序和人机操作界面。通过该界面，操作人员可以直观的观察到本操作电源的运行状况，并且可以方便的调整操作电源的运行参数以应付不同的工作环境和负载情况。 最后，通过实验和分析表明，本文制作的断路器操作电源能够满足设计要求，达到使用目的。

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致谢

第1 章绪论

1.1 本课题的研究背景和意义

1.2 本论文的主要研究工作

1.3 高频开关电源原理

1.3.1 高频开关电源技术的原理及发展过程

1.3.2 常用DC-DC变换器的分类与对比

1.3.3 本电源所用的隔离型全桥变换器工作过程分析

第2 章断路器操作电源的硬件设计

2.1 断路器操作电源的总体结构

2.2 操作电源主电路的硬件设计

2.2.1 EMI滤波器的设计

2.2.2 软启动电路的设计

2.2.3 输入整流滤波电路的设计

2.2.4 高频变压器的设计

2.2.5 输出整流滤波电路的设计

2.3 操作电源控制电路的硬件设计

2.3.1 开关管驱动电路的设计

2.3.2 输出电压电流采样回馈电路

2.4 电磁干扰产生机理及抑制方法

2.4.1 电磁干扰产生机理

2.4.2 电磁干扰抑制方法

第3 章断路器操作电源的软件设计

3.1 开发环境简介

3.2 软件系统设计

3.2.1 软件主程序设计

3.2.2 系统初始化模块

3.2.3 ADC采样模块

3.2.4 PID运算模块

3.2.5 PWM波生成模块

3.2.6 人机界面通讯模块

3.3 软件设计中需要注意的问题

第4 章调试结果分析

4.1 调试环境

4.2 调试结果

4.2.1 弱电部分调试结果

4.2.2 强电部分调试结果

第5 章结论

参考文献

附录