便携式断路器操作电源的设计

论文摘要

动作电压试验、机械特性测试是最能反映高压断路器机械性能的测试。为了做好该项测试,可调电压的断路器操作电源是关键。当前广泛使用的整流电源,在带上负载后的输出电压,比较之前的整定值会有明显跌落。无论是恒定还是瞬间的电压跌落,其对断路器动作特性影响都是不可忽视的。另外,动作电压试验、机械特性测试一般都在高电场下进行,对电源的抗干扰性要求较高。因此,本文提出研制较高负载调整特性、纹波系数小、抗干扰性强、较好人机界面的断路器操作电源。本文所做的工作和取得的成果:首先,分析断路器操作电源的国内外现状不足。根据断路器测试工作要求进行需求分析,确定了断路器操作电源的功能定位和参数要求。其次,在分析高频开关电源技术的基础上,提出用高频开关电源技术研制断路器操作电源的总体结构框图,并详细分析了其主电路拓扑结构,讨论和给出输入整流滤波电路、变压器设计、输出整流滤波电路等。然后,提出用单片机技术结合脉宽调制集成芯片TL494控制整个电源。断路器控制功能模块从硬件上分为:单片机电路,TL494电路、驱动放大电路、保护电路、辅助电源电路、数模转换电路、液晶显示模块、数字键盘电路等。最后,根据上述设计,研制出断路器操作电源,并进行调试。调试结果证明,该电源设计合理,纹波系数小,有较好的人机界面。另外对电源系统后续研究工作提出了进一步完善的建议。

论文目录

• 致谢
• 中文摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 本课题的研究意义
• 1.2 断路器操作电源的现状
• 1.2.1 国内断路器操作电源的现状
• 1.2.2 国外断路器操作电源的现状
• 1.3 断路器操作电源的参数要求
• 1.4 本课题主要研究内容
• 第2章 高频开关电源
• 2.1 高频开关电源的发展与趋势
• 2.2 高频开关电源的优点
• 2.3 高频开关电源的原理
• 2.4 开关电源的拓扑结构
• 2.5 本章小结
• 第3章 主电路的设计
• 3.1 输入整流滤波电路的设计
• 3.1.1 EMI滤波电路的设计
• 3.1.2 整流滤波电路的设计
• 3.2 功率开关管的选取
• 3.2.1 IGBT的工作原理及特性
• 3.2.2 IGBT的保护环节—RC缓冲器的设计
• 3.3 高频变压器的设计
• 3.3.1 设计步骤
• 3.3.2 偏磁现象及其防止方法
• 3.4 输出整流滤波电路的设计
• 3.5 散热设计
• 3.6 本章小结
• 第4章 控制电路的设计
• 4.1 概述
• 4.2 TL494功能模块
• 4.2.1 TL494简介
• 4.2.2 TL494频率的选择
• 4.2.3 TL494的软启动电路
• 4.3 驱动电路的设计
• 4.3.1 驱动芯片M57962L简介
• 4.3.2 驱动电路的实现
• 4.4 电源保护电路的设计
• 4.4.1 主电路软启动电路的设计
• 4.4.2 输出过压保护及过流保护电路的设计
• 4.5 单片机控制模块的设计
• 4.5.1 单片机概述
• 4.5.2 ATmega128的特点和引脚说明
• 4.5.3 ATmega128外围连接说明
• 4.5.4 数模转换
• 4.5.5 液晶和键盘输入模块
• 4.6 辅助电源的设计
• 4.7 本章小结
• 第5章 系统调试结果与分析
• 5.1 电路板的制作与调试环境
• 5.2 调试及试验结果分析
• 第6章 结论与展望
• 参考文献
• 作者简历