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电动机智能功率分析仪的研究

作　者: 陈磊
导　师: 赵继敏
学　校: 上海交通大学
专　业: 电机与电器
关键词: DSP BF531 准同步AD采样 电机保护 谐波分析 组网监测
分类号: TM32
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 34次
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内容摘要


在现代工业中,电动机作为一种拖动机械,成为所有动力机械的基础,随着科学技术的不断进步和工艺控制的不断完善,尤其是自动化生产的要求,迫切需要开发和完善电动机的控制和保护设备,从而实现对生产过程和大型机械的遥控、遥测、遥调、故障诊断以及集中控制等功能,因而确保电动机的正常运行就显得十分重要,一旦发生事故,必须马上查找故障原因并及时消除,以保证及时恢复生产。电机保护装置有很多种,前些年使用的比较普遍的是热继电器。随着半导体技术的迅猛发展,存在着不少缺点的热继电器已经逐渐被数字电子式电动机保护器取代,目前流行的数字电机保护器主要以单片机作为控制器,主要用以实现电机参数显示和数种保护功能,然而这类保护器对电机参数比较单一,精度较低,保护逻辑的处理比较简单,附加功能也比较薄弱,不能满足需求越来越多元化的电机使用用户。本文介绍了这样一种基于ADI公司高端DSP BF531和AD73360采样芯片硬件架构的电动机智能功率分析仪系统,加之丰富的外围芯片和电路结构,通过多组可编程数字输入输出口进行智能化的多种方式电机起动控制及监测功能;采用准同步AD采样方法,实时检测电机各种运行参数,大大降低电机频率变化带来的误差,满足了较高精度;具备电网谐波分析功能,通过对谐波过大进行报警保护动作防止电压电流谐波失真对电机造成的损害;具备包括热过载,轴功率以及谐波等数十种特色保护能力,准确而且智能;拥有强大的数据存储系统,能记录十次历史故障共多达300个电机故障时参数;同时可实现多台分析仪与工业PC联机组网,进行远程监测和控制;本分析仪还拥有人性化的人机交互系统,为用户的使用操作提供了极大的便利。以上述需求为前提,本文研究分析了整个系统的硬件结构和软件逻辑框架,并列出了各个参数量的计算原理,最后经过现场对样机的测试和实验,达到了预想的结果。相信这种电动机智能功率分析仪的广泛应用,能够对提高电机使用场合生产效率和经济效益,保证安全生产以及节约能源方面都有着十分重要和积极的意义。

全文目录


摘要  3-5
ABSTRACT  5-10
第一章 绪论  10-15
  1.1 课题背景  10-12
  1.2 智能分析仪设计方案  12
  1.3 系统功能介绍  12-13
  1.4 课题任务  13-14
  1.5 本章小结  14-15
第二章 系统硬件设计与实现  15-42
  2.1 电动机智能分析仪系统需求  15-21
    2.1.1 电机启动功能  15-17
    2.1.2 保护功能  17-20
    2.1.3 测量功能  20-21
  2.2 系统框图及结构概述  21-22
  2.3 系统主控硬件介绍  22-33
    2.3.1 核心DSP 硬件介绍  22-25
    2.3.2 AD 数据采集模块  25-30
    2.3.3 电压采样硬件电路  30-31
    2.3.4 电流采样硬件电路  31
    2.3.5 外部SDRAM 模块  31-32
    2.3.6 FLASH 程序存储模块  32-33
  2.4 外围电路模块  33-41
    2.4.1 LCD 显示模块  33-35
    2.4.2 电源模块  35
    2.4.3 4～20mA 模拟输出模块  35-36
    2.4.4 I2C 接口IO 扩展模块  36-38
    2.4.5 RS485 串口通讯模块  38-39
    2.4.6 EEPROM 存储模块  39-41
  2.5 本章小结  41-42
第三章 系统软件设计与实现  42-57
  3.1 软件总体设计及结构框图  42-43
  3.2 软件功能模块分析  43-56
    3.2.1 FLASH 程序存储模块  43-45
    3.2.2 SDRAM 引导配置模块  45
    3.2.3 系统初始化模块  45-46
    3.2.4 液晶显示模块  46-47
    3.2.5 键盘处理模块  47-48
    3.2.6 智能分析仪功能逻辑模块  48
    3.2.7 中文字库模块  48-49
    3.2.8 串口通讯驱动模块  49-53
    3.2.9 E2 存储驱动模块  53-54
    3.2.10 系统中断服务模块  54-56
  3.3 本章小结  56-57
第四章 测量原理和算法设计  57-68
  4.1 电机参数测量原理  57-63
    4.1.1 电压电流有效值  57-59
    4.1.2 有功功率  59-61
    4.1.3 无功功率  61-62
    4.1.4 视在功率  62
    4.1.5 有功/无功电能  62-63
    4.1.7 功率因数  63
    4.1.8 相序测量  63
  4.2 准同步算法  63-65
  4.3 谐波计算  65-67
    4.3.1 谐波分析算法原理  65
    4.3.2 加窗插值算法的实现  65-67
  4.4 本章小结  67-68
第五章 系统测试和总结  68-72
  5.1 系统测试  68-70
  5.2 全文总结  70-71
  5.3 研究展望  71-72
参考文献  72-74
致谢  74-75
攻读硕士学位期间已发表或录用的论文  75-77

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中图分类: > 工业技术 > 电工技术 > 电机 > 电动机（总论）
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