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永磁操动机构真空断路器新型智能控制器的研究与实现

作　者: 王海潮
导　师: 郭凤仪
学　校: 辽宁工程技术大学
专　业: 电力电子与电力传动
关键词: 永磁操动机构 真空断路器 磁路特性 新型 智能控制器
分类号: TM561.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要


根据当前对高压开关可靠性和智能化的要求,对双线圈双稳态永磁操动机构真空断路器的工作原理进行了深入研究,从定性和定量角度分析了断路器开断和关合过程中双稳态永磁操动机构的磁路特性,并设计了一种配合双稳态永磁操动机构真空断路器的新型智能控制器。该控制器集检测、控制、保护、通信等功能于一体,具有完整的永磁机构控制单元,包括储能电容充电电路,电容电压、相电压检测电路,分合闸线圈驱动电路以及操动机构位移检测电路;同时实现了系统过欠压、漏电、短路、过载及缺相等故障保护功能,并可以通过RS485总线进行远程通信。经试验测试表明,该智能控制器运行稳定、功能完善,大大提高了永磁操动机构真空断路器的整体性能和智能化程度。

全文目录


致谢  5-6
摘要  6-7
Abstract  7-11
1 绪论  11-16
  1.1 课题的研究目的和意义  11
  1.2 国内外研究概况和发展趋势  11-15
    1.2.1 永磁操动机构真空断路器的发展状况  11-13
    1.2.2 永磁操动机构控制器的发展状况  13-14
    1.2.3 高压真空断路器智能化的发展状况  14-15
  1.3 课题的研究背景  15
  1.4 论文的主要工作  15-16
2 双稳态永磁操动机构原理  16-27
  2.1 传统操动机构与永磁操动机构的比较  16-17
  2.2 双稳态永磁操动机构结构及其工作原理  17-22
    2.2.1 双稳态永磁操动机构结构  17-19
    2.2.2 双稳态永磁操动机构工作原理  19-21
    2.2.3 双稳态永磁操动机构特点  21-22
  2.3 双稳态永磁操动机构的磁路分析  22-27
    2.3.1 磁路分析  22-25
    2.3.2 永磁操动机构的始动安匝  25-27
3 控制器的硬件电路设计  27-52
  3.1 技术条件及功能  27-28
    3.1.1 环境条件  27
    3.1.2 适用范围  27
    3.1.3 技术要求和技术参数  27-28
  3.2 硬件电路结构  28-30
  3.3 核心微控制器的选择  30-31
  3.4 永磁操动机构驱动电源的设计  31-36
    3.4.1 电容充电电路设计  32-35
    3.4.2 电容电压检测电路设计  35-36
  3.5 相电压检测及变送电路  36-37
  3.6 分、合闸线圈驱动电路  37-39
    3.6.1 分、合闸线圈驱动电路设计  37-38
    3.6.2 储能电容放电回路设计  38
    3.6.3 MOSFET 驱动电路设计  38-39
  3.7 位移信号的测量  39-41
    3.7.1 传感器的选择  39-40
    3.7.2 LVDT 传感器工作原理及电路设计  40-41
  3.8 电流检测电路  41-42
  3.9 漏电检测电路  42-43
  3.10 人机交互模块  43-47
    3.10.1 信号输入单元  43-44
    3.10.2 远控电路  44-46
    3.10.3 显示电路  46-47
  3.11 通信接口电路设计  47-48
  3.12 电源电路设计  48-49
  3.13 真空断路器操作过电压阻容保护电路  49-52
4 软件设计  52-62
  4.1 软件总体结构设计  52-54
  4.2 电容充电程序  54-58
    4.2.1 电容充电程序设计  54
    4.2.2 PID 调节器设计  54-58
  4.3 分、合闸程序设计  58-60
  4.4 相电压检测程序算法  60
  4.5 漏电检测程序算法  60-61
  4.6 过载、短路及缺相保护程序算法  61-62
5 智能控制器的电磁兼容性  62-66
  5.1 开关电器控制系统电磁干扰源  62-63
  5.2 抗干扰措施  63-66
    5.2.1 硬件抗干扰设计  63-64
    5.2.2 软件抗干扰设计  64-66
6 试验分析  66-73
  6.1 分合闸操作特性试验  66-69
    6.1.1 合闸操作脉冲及电容电压波形分析  67-68
    6.1.2 分闸操作脉冲及电容电压波形分析  68-69
  6.2 控制器的工业现场试验  69-73
    6.2.1 过压、欠压保护试验  70-71
    6.2.2 电流保护试验  71
    6.2.3 系统可靠性运行试验  71-73
结论  73-74
参考文献  74-77
附录A 研制的控制器电路板及其所配用的永磁机构断路器  77-78
附录B 研制的控制器外观图  78-79
作者简历  79-80
学位论文数据集  80-81

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中图分类: > 工业技术 > 电工技术 > 电器 > 开关电器、断路器 > 断路器 > 真空断路器
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