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地铁整流柜监控装置研究

作　者: 宋琳琳
导　师: 王牣
学　校: 西南交通大学
专　业: 轨道交通电气化与自动化
关键词: 地铁牵引整流器监控装置硬件平台软件设计
分类号: U231.8
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

随着我国国民经济的快速发展,城市化进程不断加快、城市人口数量急剧增加,导致城市交通问题日益突出,促使城市轨道交通进入一个快速、蓬勃发展的时期。在城市轨道交通发展前景广阔的今天,其牵引供电系统在交通运输体系中的重要性是不容质疑的。整流设备是地铁直流牵引供电系统中的重要设备,其监测与控制部分一直依赖进口产品,价格十分昂贵,且扩展性、兼容性较差,亟需进行国产化的研究。本文正是在这种情况下,从微处理器方面入手,探讨地铁整流器柜监控装置的相关研究。地铁整流器柜是城市轨道交通供电系统中的核心装置,主要负责将三相交流电转换为直流电的重要任务,内部包括牵引整流器、保护元件以及控制回路；而整流器柜监控装置的功能是,采集牵引整流器运行的各种参数和状态量,并对这些信息进行处理、显示和上报。当牵引整流器发生故障时,监控装置按照既定要求发出报警、跳闸信号,同时将这些信息传送至变电所综合自动化系统。整流器柜监控装置需要采集的量有：交流侧线电压、直流侧电压、直流侧电流、整流器柜内温度,以及二极管快速熔断器和其它各种熔断器、继电器等开关信号。本文在分析了整流器柜监控装置的功能的基础上,结合工程实际情况,研究了硬件平台的搭建和软件部分的设计。硬件部分主要包括数据采集系统、主控芯片、开关量输入输出、LCD显示模块、通信模块等。软件部分则是在ARM开发软件ADS (ARM Developer Suite)软件平台上进行设计的。最后,对本文工作做了总结,指出了需要进一步探讨的问题,并对今后的工作做了展望。

全文目录

摘要  6-7
Abstract  7-11
第1章绪论  11-14
  1.1 课题研究的背景及意义  11-12
  1.2 国内外研究状况  12
  1.3 嵌入式系统简介  12-13
  1.4 本文所做的工作  13-14
第2章城市轨道交通牵引供电系统  14-26
  2.1 城市轨道交通供电系统的构成  14-16
    2.1.1 外部电源系统  14-15
    2.1.2 牵引供电系统  15
    2.1.3 动力照明供电系统  15-16
    2.1.4 电力监控系统  16
  2.2 牵引变电所的整流机组  16-18
    2.2.1 整流电路  16-17
    2.2.2 整流机组的简介  17-18
  2.3 牵引整流机组的分析  18-20
  2.4 牵引整流机组控制器的保护功能分析  20-23
    2.4.1 过电流保护  20-21
    2.4.2 逆流保护  21-22
    2.4.3 换相过电压保护  22
    2.4.4 交流侧过电压保护  22
    2.4.5 直流侧过电压保护  22
    2.4.6 温度保护  22-23
  2.5 牵引整流机组的控制功能分析  23
  2.6 监测功能分析  23-25
    2.6.1 监控装置对模拟量的采集  24
    2.6.2 监控装置对开关量的检测  24-25
    2.6.3 通信功能分析  25
  2.7 本章小结  25-26
第3章整流器柜监控装置的硬件平台设计  26-55
  3.1 硬件平台设计的原则  26-27
  3.2 监控装置系统的主控模块设计  27-31
    3.2.1 主控模块芯片选型与简介  27-29
    3.2.2 主控模块的最小系统  29-31
  3.3 采集模块  31-48
    3.3.1 模拟量采集电路设计  32-41
    3.3.2 开关量输入电路  41-48
    3.3.3 开关量输出电路  48
  3.4 液晶显示模块的设计  48-50
    3.4.1 点阵型液晶显示器的简介  48-50
    3.4.2 LM4229液晶接口电路  50
  3.5 通讯模块的设计  50-52
  3.6 键盘扫描电路  52-53
  3.7 JTAG接口电路  53
  3.8 本章小结  53-55
第4章整流器柜监控装置软件设计  55-73
  4.1 软件平台简介  55-56
  4.2 系统软件总体设计  56-57
    4.2.1 系统需求分析  56-57
    4.2.2 系统I/O信息  57
    4.2.3 系统软件框架  57
  4.3 系统的软件设计  57-70
    4.3.1 主程序  57-63
    4.3.2 数据采样子程序  63-65
    4.3.3 开关量处理子程序  65-67
    4.3.4 通信子程序  67-68
    4.3.5 液晶显示子程序  68-69
    4.3.6 键盘处理子程序  69-70
  4.4 仿真  70-72
  4.5 本章小结  72-73
结论与展望  73-75
致谢  75-76
参考文献  76-80
攻读硕士学位期间发表的论文及科研成果  80-81
附录1  81-82
附录2  82-83
附录3  83-84
附录4  84-85
附录5  85-86
附录6  86-87
附录7  87

地铁整流柜监控装置研究

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