【導讀】的軟件和硬件設計，并簡單介紹了軟件及硬件的抗干擾措施。該控制器體積小、性能優(yōu)，具備完。護控制的一種開關電器。隨著用電系統(tǒng)規(guī)模和等級不斷擴大，系統(tǒng)的網絡結構和運行方式日趨復。雜，傳統(tǒng)的控制器已越來越難以滿足系統(tǒng)的可靠性、準確性和實時性的要求?？刂萍夹g及網絡通信等新技術，具有較高的性能和可靠性。短路、瞬時脫扣等故障的保護功能，同時具有顯示、存儲、記憶、判斷、選擇和通訊等功能。用網絡通信技術，使多臺智能型斷路器組成智能供配電系統(tǒng)，具有遙測、遙控、遙訊和遙調功能。與傳統(tǒng)的控制器相比，智能控制器能夠實現(xiàn)多種測試、計量和顯示。頭磨損率、CT斷線等，當出現(xiàn)自診斷故障時發(fā)出報警信號，并使斷路器分斷。此外，微處理器能。若故障電流持續(xù)時間在達到整定的動作時間之前其值又恢復到電流整定值以。和參數整定，上報系統(tǒng)的工作狀況及控制斷路器分合閘。智能控制器主要由電源、信號采集、CPU、顯示和鍵盤、執(zhí)行機構等幾個部分組成，

　　

【正文】 錯誤的分斷動作。為了提高測量和控制精度，必須消除信號中的噪聲和干擾。由于晶振也是一個高頻干擾源，選 擇晶振時，在滿足系統(tǒng)性能的前提下，盡量降低系統(tǒng)頻率。在芯片的選擇上，考慮盡可能采用較小的芯片封裝，優(yōu)先采用抗干擾性能較好的串口通訊的外圍元件，同時減少外圍元件，使電路板布線簡單，布局合理，以提高穩(wěn)定性；在采樣電路和電源部分的設計中，采用了多級跟隨器和高頻濾波電路，力圖提高系統(tǒng)抗干擾能力控制器測量的是工頻信號，但在實際線路中由于負載、干擾等原因，其多疊加有高頻信號和非周期分量信號。為真實、有效地反映被測量信號的本質，采用 FFT算法從測量數據中計算出線路信號的基波參數和各高次諧波。采用基于信號完整性分析的軟件方法，每路信號在 20ms 時間窗內被采樣后，如果未受干擾，應能恢復為一個完整的正弦波。用過零監(jiān)測法、對稱檢查法、周期性檢查法及單調性檢查可以判別已采集信號與完整正弦模板間的差距?；谲浖V波的方法：①對采集到的每路信號進行一般的去除最大值、最小值和求平均值的軟件濾波；②用限幅濾波法抗干擾。用近似值替換那些采集到的階躍很大的脈沖干擾值。傳感器處理電路及 A/D變換加速度傳感器和位移傳感器輸出需進行預處理后再進行 A/D變換。前者輸出電荷信號，應用電荷放大器將其轉化為電壓信號，后者輸出微弱的電流信號（數個微安），進行前 置放大及相關模擬處理后得到表示位移的模擬電壓信號，經過處理的此二路信號分別送入 DSP片內 A/D轉換器的 2通道進行模／數變換。 PWM調制及驅動 核心程序計算出控制量后進行 PWM調制、功率驅動后輸出到作動器中。 PWM調制在片內完成，而功率驅動則需依靠外加的驅動電路來完成。商品化的 PWM驅動器體積龐大、價格昂貴，在此采用了自制的小功率 PWM驅動器，其電路圖如圖４所示。 IR2110完成初次驅動，將來自 DSP的 TTL電平轉化為 12V電平輸出，推動由四個功率管 IRF3710構成的Ｈ橋進行開關動作，Ｈ橋再驅動作動器 施加控制力。 控制算法 控制算法是整個系統(tǒng)的核心，要求較高的實時性和一定的自適應能力。算法由兩部分組成，大連海洋大學?？飘厴I(yè)論文 (設計 ) 智能時間控制器設計 16 如圖５所示，上半部分根據隔振對象相對位移輸入完成控制量的計算，下半部分根據隔振對象加速度反饋完成控制參數的實時優(yōu)化。算法先根據式（ 5）估算出各個系數的值，運用 PID 算法根據隔振對象加速度反饋輸入依次對各系數進行 校正，得到最優(yōu)的控制參數。之后脫離 PID算法，完全依靠式（ 5）計算輸出。當系統(tǒng)結構或環(huán)境發(fā)生變化，控制效果變差時，再重新調用 PID 校正參數。這樣既滿足了實時性的要求，又提高了適應能力。 中斷控制 根據系統(tǒng)控制要求， A/D 需定時采樣隔振對象加速度和相對位移信號，為提高效率， A/D 轉換結果以中斷方式讀取。因此中斷控制包括 定時器中斷控制和 A/D轉換結束中斷控制。 TMS320F2407 有二級中斷服務程序，分別為通用中斷服務程序 GISR 和特定中斷服務程序SISR。所有可屏蔽中斷分為六級（ INT1－ INT6），如圖６所示。中斷產生時，系統(tǒng)通過通用中斷向量表自動跳到該中斷所屬級別的 GISR 中，在 GISR 中，讀取外設中斷向量寄存器 PIVR 的值，根據外設中斷向量表，使程序跳轉到中斷對應的 SISR 中。所以進行中斷處理需要二級中斷向量表（通用中斷向量表和外設中斷向量表）和二級中斷服務程序（ GISR和 SISR）。其中，通用中斷向量表必須映射 到零地址開始的片內 FLASH程序存儲空間中。 PWM及 A/D轉換接口程序 PWM接口程序實現(xiàn) PWM初始化，控制輸出的 PWM調制、載波頻率、死區(qū)寬度等參數的功能。A/D轉換接口程序包括 A/D轉換初始化、轉換的通道選擇、定時啟動和數據讀取等部分。 大連海洋大學專科畢業(yè)論文 (設計 ) 智能時間控制器設計 17 實驗測試 根據課題的要求，對 5HZ~2KHZ 范圍內的信號進行控制。按照采 樣定理的規(guī)定，采樣頻率應大于 4KHZ，為精確控制，將系統(tǒng)采樣頻率擴大到原來的 ，達到 10KHZ，即系統(tǒng) A/D轉換、控制算法、 PWM調制均要求在 100μｓ以內完成。 TMS320F2407內置 A/D轉換器最小轉換周期可達到 500ns（ 2MHZ）， PWM亦有較高響應速度，經過測試， A/D轉換器和 PWM完全可以滿足要求。 DSP工作在 30MHZ時鐘下時，速度為 30MIPS，故控制算法要求不能超過 3000 條匯編指令，由于控制算法的簡化和去除了浮點運算，實際程序沒有超過 2020條指令。大連海洋大學專科畢業(yè)論文 (設計 ) 智能時間控制器設計 19 第五章 軟硬件的抗干擾措施 硬件的抗干擾 干擾源產生的電磁干擾不僅干擾本機的工作，而且干擾周圍的用電設備，如果干擾嚴重，將使控制器發(fā)生故障，具體表現(xiàn)為系統(tǒng)死機，電流、時間等值顯示不準確，以及非正常脫扣，尤其是發(fā)生瞬時脫扣，造成錯誤的分斷動作。為了提高測量和控制精度，必須消除信號中的噪聲和干擾。由于晶振也是一個高頻干擾源，選擇晶振時，在滿足系統(tǒng)性能的前提下，盡量降低系統(tǒng)頻率。在芯片的選擇上，考慮盡可能采用較小的芯片封裝，優(yōu)先采用抗干擾性能較好的串口通訊的外圍元件，同時減少外圍元件，使電路板布線簡單，布局合理，以提高穩(wěn)定性；在采樣電 路和電源部分的設計中，采用了多級跟隨器和高頻濾波電路，力圖提高系統(tǒng)抗干擾能力［ 3］。 軟件的抗干擾 控制器測量的是工頻信號，但在實際線路中由于負載、干擾等原因，其多疊加有高頻信號和非周期分量信號。為真實、有效地反映被測量信號的本質，采用 FFT算法從測量數據中計算出線路信號的基波參數和各高次諧波。采用基于信號完整性分析的軟件方法，每路信號在 20ms 時間窗內被采樣后，如果未受干擾，應能恢復為一個完整的正弦波。用過零監(jiān)測法、對稱檢查法、周期性檢查法及單調性檢查可以判別已采集信號與完整正弦模板間的差距?；谲?件濾波的方法：①對采集到的每路信號進行一般的去除最大值、最小值和求平均值的軟件濾波；②用限幅濾波法抗干擾。用近似值替換那些采集到的階躍很大的脈沖干擾值。 設線路信號 V(t)=Vmsinω t，采樣間隔Δ T=T/N 在 K1 采樣時刻 VK1=Vmsinω tK1=Vmsin2π (K1)/N在 K采樣時刻 VK=Vmsinω tK=Vmsin 2π K/N所以兩次采樣的差值Δ V=VKVK1=Vmsin 2π K/NVmsin 2π (K1)/N可以求出Δ Vmax=Vm?2?sin（π /N），即正弦信號相鄰兩點間增量的 最大值Δ Vmax與 Vm 成正比，與采樣點數 N有關。因此，對每路信號的采樣點逐點進行比較運算，保留那些相鄰數據差值小于增量最大值的采樣值，否則用上一次值替代。對那些由大脈沖性隨機干擾而引起采樣值大幅度跳躍而使電流值不準的情況，有很好的抗干擾效果。大連海洋大學?？飘厴I(yè) (論文 ) 智能時間控制器設計 20 結語 筆者改進的智能脫扣器，在保留傳統(tǒng)設備優(yōu)點的基礎上，在保護多樣性、動作準確性和快速性、內置通訊、測量監(jiān)控等方面突出了優(yōu)勢，且使用方便，因而具有良好的發(fā)展前景。大連海洋大學?？飘厴I(yè) (論文 ) 智能時間控制器設計 21 致 謝 在我的畢業(yè)論文即將完成之際，我要感謝我的論文指導教師，在我的論文的整個設計過程中，何老師給我了我 很大的幫助，每當我的論文無法進行遇到困難時，何老師總會為我提供各種寶貴的意見，使得我的論文得以順利進行，并按時間完成，在此我要向何老師誠摯的說一聲“謝謝您的指導！”。還有感謝學校個我們一個學習的場所。 光陰似箭，三年的大學生活即將結束了，在這里向三年來培養(yǎng)我、教育我的大連海洋大學職業(yè)技術學院的各位老師致以深深的謝意和誠摯的祝福。 本篇論文經過多次的修改，補充，增刪，現(xiàn)已成稿。但由于本人水平有限，難免會有錯誤和遺漏，請各位批閱教師批評和指正。 大連海洋大學專科畢業(yè) (論文 ) 智能時間控制器設計 22 參考文獻 ［ 1］夏天偉 (Xia Tianwei).智能脫扣 器的研究 (The research of intelligent r elease)［ J］ .電工技術雜志 (Electrotechnical Journal),2020,(4):2325 ［ 2］王富東 (Wang Fudong).智能化斷路器的開發(fā) (Development of intelligent circuit breaker)［ J］ .低壓電器 (Low Voltage Apparatus),2020,(2):1316 ［ 3］梅 雪，吳為麟 (Mei Xue,Wu Weilin).一種新型的智能控制器 (A new kind o f intelligent release)［ J］ .機電工程 (Mechanical and Electrical Engineering Magazine),2020,20(4):5355 ［ 4］李 剛 (Li Gang).與 8051兼容的高性能、高速單片機 C8051Fxxx(Highpowe red、 highspeed single chip microputer patible with 8051C8051Fxxx)［ M］ .北京：北京航空航天大學出版社 (Beijing:Press of BUAA),2020 ［ 5］謝佶，吳為麟 (Xi e Jijun,Wu Weilin).新型 KT智能控制器 (New type of KT intelligent controller)［ J］ .低壓電器 (Low Voltage Apparatus),2020,(2):2831 ［ 6］顧 潔，邱 濤 (Gu Jie,Qiu Tao).斷路器控制回路動作過程的 CAI課件設計 (D esign of the CAI courseware for the process of the breaker control circuit)［ J］ .電力系統(tǒng)及其自動化學報 (Proceedings of the CSUEPSA),2020,14(2):6470 ［ 7］何建軍 (He Jianjun).接線可靠性評估中斷路器的 Markov 可靠性等效模型 (Ma rkov reliability equivalent model of breakers in reliability evaluation of the m ain wirings)［ J］ .電力系統(tǒng)及其自動化學報 (Proceedings of the CSUEPSA),1997,9(3) :1421電力系統(tǒng)及其自動化學報