永磁操动机构控制器的研制

论文摘要

本文研究了一种新型永磁操动机构控制器。作为电能传输与控制的主要设备,电器元件和开关设备必须改变传统的设计和控制模式,才能适应现代电力系统、现代化工业生产和社会的发展趋势。随着电子技术、计算机技术和信息处理技术的进步,开关电器正向智能化发展。作为重要的保护电器,断路器不仅要完成最基本的保护和控制功能,还逐步地增加了在线监测和故障诊断功能,因此操动机构及相应控制单元的性能和质量对高压断路器的工作性能和可靠性起着极为重要的作用。永磁操动机构是国际90年代才出现的一种高压断路器驱动机构。它采用一种全新的工作原理和结构,将电磁机构与永久磁铁有机地结合起来,克服了合、分闸位置机械脱扣、锁扣装置动作不可靠的不利影响,利用永久磁铁产生的电磁保持力使真空断路器保持在合、分闸位置上,并运用电子技术、电力电子技术和计算机控制技术完善控制单元,特别有利于实现开关电器的智能化。本文对真空灭弧室触头电磨损进行了分析和研究,建立了估计触头残余寿命的数学模型,并提出采用快速付里叶变换分解开断电流瞬时值,以提取其稳态周期分量。本控制器采用PIC16F877,配外围电路,以实现智能控制,使控制器实现永磁操动机构的关合和开断更加可靠。用储能电容器提供永磁操动机构合/分闸线圈的激励电流,完成合、分闸操作。采用以IGBT为主组成的电子开关通断合/分闸线圈电流。显示电路应用的是带有高速串行接口的8位LED驱动器PS7219,有效地实现控制器的显示。还设计了远程输入输出电路实现远程控制。硬件设计部分给出了主要元器件的工作原理,硬件设计思路,各部分电路图,主要元器件的型号选择及数值计算。软件设计部分给出了主程序和子程序的流程图及软件设计思路。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 高压开关的性能问题
• 1.2 真空断路器的操动机构
• 1.3 永磁操动机构的国内外发展状态
• 1.4 永磁操动机构的控制单元
• 1.5 永磁操动机构的应用
• 1.6 本论文的主要工作
• 2 真空断路器触头残余寿命的在线估计方法
• 2.1 触头材料电磨损率的规律
• 2.2 触头残余寿命的估计方法
• 2.3 开断电流及其稳态周期分量的提取
• 2.4 小结
• 3 硬件电路的设计
• 3.1 总体方案
• 3.2 电流采样电路
• 3.3 线圈驱动电路
• 3.4 电容充电和充电电压监测电路
• 3.5 自锁、互锁控制电路
• 3.6 显示电路
• 3.7 远程输入、输出电路
• 3.8 单片机接口电路
• 3.9 电源电路
• 3.10 本章小结
• 4 软件设计
• 4.1 触头残余寿命估计子程序
• 4.2 按键控制合分闸子程序
• 4.3 送显子程序及远程控制子程序
• 4.4 显示子程序
• 4.5 本章小结
• 5 结论
• 参考文献
• 在学发表文章
• 致谢