【正文】 n MCU C8051F020 its simple peripheral circuit protection system. The circuit hardware circuit is very simple, in addition to various protection functions, can also display the voltage, current, when the motor is running and set up the connection of the system with the host puter at the same time, create the conditions for the expansion of the system functionality. As an intelligent solution, the system having a multifunction, and low economic cost, high reliability and stability, and other characteristics can be realized.Keywords: threephase asynchronous motors: C8051F020off phase motor protection fault1引 言 隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的日益發(fā)展，自動(dòng)化水平的提高，電能的應(yīng)用和發(fā)展越來越具有重要的位置。在硬件電路設(shè)計(jì)上，給出了以單片機(jī)C8051F020及其簡(jiǎn)單的外圍電路為主體配置的電動(dòng)機(jī)保護(hù)器系統(tǒng)。該電路硬件電路大為簡(jiǎn)化，除了實(shí)現(xiàn)了各種保護(hù)功能外，還可顯示電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)的電壓、電流，同時(shí)設(shè)置了系統(tǒng)與上位機(jī)的連接,為系統(tǒng)功能的擴(kuò)展創(chuàng)造了條件。作為電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的重要工具，電動(dòng)機(jī)在人們?nèi)粘Ｉ钪幸苍絹碓街匾? 本設(shè)計(jì)所開發(fā)的電動(dòng)機(jī)綜合保護(hù)與監(jiān)控裝置，可實(shí)現(xiàn)對(duì)電動(dòng)機(jī)的保護(hù)與監(jiān)控的自動(dòng)化，是電動(dòng)機(jī)保護(hù)系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)。由于熱繼電器是由雙金屬片構(gòu)成其敏感元件，它是靠雙金屬片受熱彎曲產(chǎn)生的力一發(fā)出動(dòng)作，在動(dòng)作值附近不能可靠分?jǐn)?。但是，電子式電?dòng)機(jī)綜合保護(hù)器的動(dòng)作時(shí)間調(diào)節(jié)范圍有限，精度也受電阻電容參數(shù)的影響，且沒有監(jiān)控、顯示等功能。電動(dòng)機(jī)的過載保護(hù)是通過設(shè)置電動(dòng)機(jī)的熱時(shí)間常數(shù)建立相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型模擬電動(dòng)機(jī)的發(fā)熱和散熱過程來實(shí)現(xiàn)的。本裝置在起動(dòng)運(yùn)行時(shí)顯示的是電動(dòng)機(jī)的線電流有效值，按一次中斷按鈕就顯示當(dāng)前電網(wǎng)電壓有效值，再按一次顯示電動(dòng)機(jī)繞組運(yùn)行時(shí)溫升的最高值，再按一次就又顯示電動(dòng)機(jī)的線電流有效值。(5) 冷卻系統(tǒng)故障或環(huán)境溫度過高。各種短路故障還會(huì)造成供電網(wǎng)絡(luò)電壓的顯著波動(dòng)，因此對(duì)電動(dòng)機(jī)形成過壓欠壓故障。其中為：　(25)電磁轉(zhuǎn)矩可表示為：　　(26)其中，為同步角速度；轉(zhuǎn)子機(jī)械角速度；為機(jī)械功率。在這種情況下S=1，=0，即電動(dòng)機(jī)電子電流將會(huì)出現(xiàn)一個(gè)很大的值，因此同樣會(huì)燒壞電機(jī)，如果在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)電流值，我們就認(rèn)為出現(xiàn)了堵轉(zhuǎn)故障。在對(duì)稱分量法中引用算子a，其定義是單位相量依逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)120度，則有：注意以上都是以A相為基準(zhǔn)，都是矢量計(jì)算。但當(dāng)發(fā)生(b)類斷相時(shí)，電動(dòng)機(jī)的線電流都不為零，此時(shí)再以線電流為零的原則就不能保護(hù)電動(dòng)機(jī)。其主要的特征是三相仍基本對(duì)稱，但同時(shí)出現(xiàn)過電流，故障的嚴(yán)重程度反應(yīng)在過電流的大小，因此可以以過電流的判斷來作為此類故障的依據(jù)?！钡囊?guī)定投入 ，同時(shí)作為電動(dòng)機(jī)流速斷保護(hù)失靈的后備保護(hù)、反相及局部匝間短路等各類非接地性不對(duì)稱故障提供單獨(dú)保護(hù)。電動(dòng)機(jī)的最大啟動(dòng)電流基本上就相當(dāng)于其堵轉(zhuǎn)電流，也就是要求I，滿足下式lop=kst *In保護(hù)裝置中的動(dòng)作電流值并非實(shí)際的電流值，另外還要考慮到接線系數(shù)及保證足夠的可靠性等，我們的計(jì)算公式如下： (214)式中，krel為可靠系數(shù)，對(duì)DL型電流繼電器，～，Kw為接線系數(shù)(倆相倆繼電器)取1，ki為變流比。三者之間的配合關(guān)系如下：圖28速斷、堵轉(zhuǎn)、過載保護(hù)之間的配合關(guān)系 零序電流保護(hù)，即接地保護(hù)，當(dāng)大于保護(hù)的動(dòng)作電流10時(shí)，經(jīng)短延時(shí)t保護(hù)出口動(dòng)作依據(jù)用戶要求發(fā)出接地信號(hào)或跳閘。第一段具有高定值，短延時(shí)t1，第二段具有低定值，長延時(shí)t2。啟動(dòng)時(shí)間過長保護(hù)可作電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)過程中短路保護(hù)的后備保護(hù)。(4)通信模塊這部分采用RS485接口，采用硬件自動(dòng)控制收發(fā)電路，不用單片機(jī)進(jìn)行控制以減輕負(fù)擔(dān)。 采用TQFP100封裝形式的C8051F020內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖所示。本裝置有五路模擬量輸入，其中三相電流Ia，Ib，Ic輸入，一相電壓Ia輸入，零序電流I0輸入。絕對(duì)值用全波線形整流器來實(shí)現(xiàn)，平均值可用濾波器來實(shí)現(xiàn)。在電壓互感器出來的是一個(gè)交流信號(hào)，圖形如下圖所示。一般當(dāng)保護(hù)裝置判斷出某種事件需要繼電器動(dòng)作時(shí)，CPU控制發(fā)出信號(hào)給繼電器線圈通電，使繼電器觸點(diǎn)動(dòng)作；當(dāng)故障處理完畢以后，CPU控制發(fā)出信號(hào)使繼電器復(fù)位。靜態(tài)顯示用硬件來代替部分軟件功能，以增加硬件的開銷來換取更多的系統(tǒng)資源。也有使用UPS交流不間斷電源的，但成本太高。干擾信號(hào)對(duì)單片機(jī)系統(tǒng)的作用可分為三個(gè)部位，第一個(gè)部位是輸入系統(tǒng)，它使模擬信號(hào)失真，數(shù)字信號(hào)出錯(cuò)，單片機(jī)系統(tǒng)根據(jù)這種輸入信息作出的反應(yīng)必然是錯(cuò)誤的。本系統(tǒng)采用的是RC濾波器。因此，本實(shí)驗(yàn)通過改變輸入電壓來模擬電動(dòng)機(jī)(用燈泡代替)電流的變化。改進(jìn)意見：用電機(jī)的等效電路來搭建一個(gè)三相交流電動(dòng)機(jī)模型；采用穩(wěn)定的供電電源；在電源部分加EMC，在各級(jí)輸入去耦電容；論文小結(jié)在電路設(shè)計(jì)和調(diào)試的過程中，大大提高了在電路設(shè)計(jì)上的知識(shí)，對(duì)單片機(jī)和電路調(diào)試有了更進(jìn)一步的認(rèn)識(shí)，同時(shí)也使我認(rèn)識(shí)到我知識(shí)的欠缺，對(duì)于書本上的很多知識(shí)還不能靈活運(yùn)用，很多東西需要我更加一步的學(xué)習(xí)。歲月如流水，轉(zhuǎn)眼之間近四年的大學(xué)生活即將結(jié)束。M，Janardhanan P. PCbased protection relaying algorithms for generator using digital filters Saint Martin39。 ：任務(wù)書、開題報(bào)告、外文譯文、譯文原文（復(fù)印件）。據(jù)我所知，除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，本論文（設(shè)計(jì)）不包含其他個(gè)人已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研究成果。感謝我的同學(xué)和室友，他們?cè)谖业膶W(xué)習(xí)和生活中給予了我很大的幫助和支持。以后一定在學(xué)習(xí)知識(shí)的時(shí)候積極主動(dòng)的把它運(yùn)用到實(shí)踐中，在實(shí)踐中再學(xué)習(xí)在運(yùn)用。由于用單相代替三相，因此無法測(cè)到漏電電流的值，因此沒有得到漏電保護(hù)的實(shí)驗(yàn)。開關(guān)量輸出隔離繼電器本身已有隔離作用，為了防止繼電器動(dòng)作時(shí)有教強(qiáng)的反壓，設(shè)置了續(xù)流二極管。第三個(gè)部位是單片機(jī)系統(tǒng)的內(nèi)核，它使單片機(jī)三總線上的數(shù)字信號(hào)錯(cuò)亂，從而引發(fā)一系列錯(cuò)誤結(jié)果。因此電源設(shè)計(jì)為：兩路（＋15V），兩路（－15V），四路（＋5V）。為了實(shí)現(xiàn)單片機(jī)的動(dòng)態(tài)掃描，需要給數(shù)碼管提供顯示段碼和位碼控制，即通常所說得”段控”和”位控”本電路中P1口輸出段控信號(hào)，、。在繼電器的上面并聯(lián)一個(gè)發(fā)光二極管，作為繼電器動(dòng)作的指示燈。電路圖如下，由于三相的采集均一樣，故現(xiàn)以一路電流輸入回路為例做說明：圖 310 單相電流輸入回路 在電流互感器出來的電流是一個(gè)交流信號(hào)，圖形如下圖所示，由于單片機(jī)A/D口只能輸入單極性的正電壓，故正弦的電流信號(hào)就不能不能輸入，這里采用加法放大電路將正弦的電流信號(hào)抬高到正值。圖中放大器A2及二極管VD1 VD2和R10構(gòu)成了全波整流器，在輸入電壓的正半周VD1導(dǎo)通，VD2截止，B點(diǎn)的電壓為0，電壓通過電阻R10傳在C點(diǎn)。圖33給出模擬量輸入模塊框圖。40V；8位ADC（ADC1），可編程轉(zhuǎn)換速率，最大500ksps；可編程放大增益：16，8，4，2，1，；數(shù)據(jù)相關(guān)窗口中斷發(fā)生器；片內(nèi)JTAG調(diào)試和掃描；片內(nèi)調(diào)試提供全速、非侵入式的系統(tǒng)調(diào)試；支持?jǐn)帱c(diǎn)、單部、觀察點(diǎn)、堆棧監(jiān)視器、支持觀察、修改存儲(chǔ)器和寄存器；；高速8051微控制器內(nèi)核；流水線指令結(jié)構(gòu)；百分之70指令的執(zhí)行時(shí)間位1個(gè)或者2個(gè)系統(tǒng)時(shí)鐘周期，速度可達(dá)25MIPS；22個(gè)矢量中斷源；存儲(chǔ)器4352BB內(nèi)部數(shù)據(jù)RAM（4KB+256B）；64KB FLASH存儲(chǔ)器，可以在系統(tǒng)編程，每個(gè)扇區(qū)位512B；外部64KB數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器接口； （5）數(shù)字外設(shè)8個(gè)8位的端口I/O，所要口線均耐5V電壓；可同時(shí)使用硬件SMBus，SPI及倆個(gè)增強(qiáng)型UART串口；可編程16位計(jì)數(shù)器/定時(shí)器陣列，有5個(gè)捕捉/比較模塊，6種工作方式；5個(gè)通用16位計(jì)數(shù)器/定時(shí)器；時(shí)鐘源內(nèi)部可編程振蕩器：2～16MHz；外部振蕩器：晶體、RTC或外部時(shí)鐘；實(shí)時(shí)時(shí)鐘（RTC）方式（用定時(shí)器3或者PCA）；b)單片機(jī)最小系統(tǒng)設(shè)計(jì)該最小系統(tǒng)采用C8051F020為核心芯片；；；同時(shí)提供JTAG(Joint Test Action Group)標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試接口，為在線調(diào)試與仿真提供很大的方便；通過4個(gè)20腳的插針引出2407A的所有功能引腳；最小系統(tǒng)所需的電源通過與之相邊的底部插座提供。由于整個(gè)保護(hù)器需要的計(jì)算量