真空永磁断路器智能控制器的设计与实现

论文摘要

本文对双稳态永磁操动机构断路器进行了深入研究,设计了一种新型的断路器智能控制器。本文首先介绍了本设计方案的理论基础。其中包括双稳态永磁机构的结构及工作原理、电流波形识别原则和操作线圈电流波形检测原理。并通过理论分析得出了断路器分合闸线圈电流波形的基本特征。基于此,本设计在现有断路器控制器中加入了电流波形检测功能,该功能的增加进一步提高了断路器运行的稳定性和可靠性。该方案设计的断路器智能控制器以C8051F015为微处理器,采用操作线圈电流波形作为分合闸控制是否成功的判别依据。对控制系统的硬件和软件进行了设计,并在C8051F015上移植了实时操作系统μC/OS-Ⅱ,μC/OS-Ⅱ的多任务机制有效地提高了系统的资源利用率,从而保证了整个系统的实时性。同时,它的多任务运行特性,为功能的扩展和改进奠定了基础。基于Lab VIEW图形化软件,本文编程设计了系统上位机监控界面。该界面具有分合闸控制、电流波形监测与显示、系统参数设置、故障状态显示与报警、重要数据保存等功能。通过该界面可以发送控制分合闸命令和系统参数设置命令,并可同时获取系统的各种状态信息。测试表明,本控制器具有更高的稳定性和可靠性。

论文目录

• 致谢
• 中文摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 真空断路器智能控制技术的研究现状
• 1.2 课题的提出及研究意义
• 1.3 本文的主要工作及章节安排
• 2 基于线圈电流波形的状态检测原理
• 2.1 双稳态永磁机构的结构及工作原理
• 2.2 线圈电流波形识别的原则
• 2.3 分合闸线圈电流波形检测原理
• 3 控制器的硬件设计与实现
• 3.1 系统技术指标
• 3.2 系统总体结构原理
• 3.3 系统硬件模块设计与实现
• 3.3.1 CPU模块
• 3.3.2 电源模块
• 3.3.3 电流数据采集模块
• 3.3.4 线圈驱动模块
• 3.3.5 电源检测模块
• 3.3.6 通信模块
• 4 控制器的软件设计与实现
• 4.1 智能控制器软件设计的总体思想
• 4.2 下位机程序设计
• 4.2.1 嵌入式实时操作系统μC/OS-Ⅱ概述
• 4.2.2 μC/OS-Ⅱ在C8051F015上的移植
• 4.2.3 控制器应用程序设计
• 4.3 上位机程序设计
• 4.3.1 LabVIEW概述
• 4.3.2 LabVIEW与C8051的通信
• 4.3.3 监控界面功能介绍
• 5 系统调试
• 5.1 系统参数测定
• 5.2 系统整体测试
• 6 总结与展望
• 参考文献
• 附录A 控制命令功能代码
• 附录B 控制器PCB图
• 附录C 控制器实物图
• 作者简历
• 学位论文数据集