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高压断路器永磁电机操动机构控制器的设计

作　者: 王楚雄
导　师: 林莘
学　校: 沈阳工业大学
专　业: 高电压与绝缘技术
关键词: 高压断路器 永磁无刷电机操动机构 控制器 DSP处理器
分类号: TM561
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要


电网智能化发展是国家电网发展计划的首要目标,电器设备智能化是电网智能化的基础,因此智能电器的发展将与智能电网的发展并驾齐驱。高压断路器作为主要电器设备在电网中发挥着重要作用,其智能化程度对电网智能化水平的发展具有重要意义。论文对高压断路器永磁电机操动机构控制器进行研究,重点针对高压环境下对能够切断200安培电流的控制器硬件电路及软件进行设计,使控制器能够稳定可靠运行,从而确保断路器的正常工作。论文首先对电机控制方法的现状进行了介绍,阐述了被控对象电机操动机构的原理及数学模型。其次,针对由电流环、速度环及位置环组成的控制系统中的控制器,进行硬件电路和软件系统的设计工作。关于控制器硬件,主要研究了以DSP为核心控制芯片的外围电路(含功率模块,速度、电流检测模块、CAN通信模块、显示模块等);关于控制软件方面,主要研究了在CCS2.2的编程环境下,设计和实证DSP高压断路器电机操动机构控制方法,并编写与调试相关应用程序。最后,本文对控制器与断路器进行了联机调试和实验,通过控制器进行电机单项分合闸操作、三项分合闸操作、显示模块、充放电模块、各相绕组电流检测、主回路电路检测等实验。最终结果表明:控制器设计结构可靠,实用性强。

全文目录


摘要  5-6
Abstract  6-9
第一章 绪论  9-14
  1.1 课题来源  9
  1.2 课题研究的目的和意义  9-11
  1.3 国内外的研究现状  11-13
    1.3.1 电机控制策略国内外研究现状  11-12
    1.3.2 电机控制硬件系统国内外研究现状  12-13
  1.4 课题研究内容及目标  13-14
第二章 高压断路器永磁电机操动机构原理及数学模型  14-19
  2.1 永磁电机操动机构的结构原理  14-16
    2.1.1 永磁电机操动机构结构组成  14-15
    2.1.2 永磁电机操动机构运行原理  15-16
  2.2 永磁电机操动机构数学模型及起动特性  16-19
    2.2.1 永磁电机操动机构数学模型  16-17
    2.2.2 永磁电机操动机构起动特性  17-19
第三章 永磁电机操动机构控制器硬件设计  19-37
  3.1 控制器硬件总框图  19-22
    3.1.1 位置随动系统基本原理  20
    3.1.2 位置随动控制器设计  20-22
  3.2 控制芯片的选择及其基本电路设计  22-26
    3.2.1 主控芯片的选择  22
    3.2.2 控制芯片外围电路总体设计框架  22-23
    3.2.3 电源供电模块的设计  23-25
    3.2.4 时钟源模块的设计  25
    3.2.5 复位模块的设计  25-26
  3.3 控制器外围电路设计  26-33
    3.3.1 三相逆变电路及驱动电路  26-28
    3.3.2 电压检测电路设计  28-30
    3.3.3 电流检测电路设计  30-31
    3.3.4 显示模块的设计  31-32
    3.3.5 通迅模块的设计  32-33
  3.4 断路器触头速度及电机转子位置检测模块设计  33-37
    3.4.1 触头速度检测模块的设计  33-34
    3.4.2 电机转子位置检测模块的设计  34-37
第四章 永磁电机操动机构控制器软件设计  37-44
  4.1 DSP 软件开发环境  37-40
    4.1.1 CCS 集成开发环境  37-38
    4.1.2 C 语言程序基础  38-39
    4.1.3 混合语言编程及芯片支持库  39-40
  4.2 程序总体设计思想  40-44
    4.2.1 中断服务子程序  41-42
    4.2.2 电流采样处理  42-44
第五章 联机实验及结果分析  44-55
  5.1 永磁电机操动机构单相绕组实验及其结果分析  45-49
    5.1.1 相同电容不同电压实验  47-48
    5.1.2 不同电容相同电压实验  48-49
    5.1.3 相同电容相同电压下重复性实验  49
  5.2 永磁电机操动机构三相绕组实验及其结果分析  49-55
    5.2.1 显示模块实验  50
    5.2.2 功率器件保护电路实验  50-52
    5.2.3 三相绕组换向合闸实验  52-55
第六章 结论  55-56
参考文献  56-58
在学研究成果  58-59
致谢  59

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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
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