【正文】 0 .3 C? 。 廣西大學(xué)畢業(yè)生論文 單片機(jī)在電動(dòng)機(jī)保護(hù)中的應(yīng)用 28 ④ 精度高。 AD590 可以 承受 44V 正相電壓和 20V反相電壓，因而器件反接也不會(huì)被損壞。電源電壓 從 4V到 6V變化，電流 IT 變化 1181。 它的主要特性如下： ① AD590 的測(cè)溫范圍為 － 55 C? ～ +150 C? 。 廣西大學(xué)畢業(yè)生論文 單片機(jī)在電動(dòng)機(jī)保護(hù)中的應(yīng)用 27 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12ABCD121110987654321DCBAT i t l eN um be r R e v i s i o nS i z eA1D a t e : 9 J u n 2 00 8 S he e t o f F i l e : H : \蔣春姑畢業(yè)設(shè)計(jì) \ p r ot e l \多路數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) .d dbD r a w n B y :UANaUBNbUCNcA D I N U BA D I N U AA D I N I AA D I N U CA D I N I CA D I N I BT A 1G C T 2 11 BIN O U TT V 1T V 1 01 3 1R V 15 1K / 1WC W 1C T 8 1 1 03 3 K VU D 11 N 4 14 81 2 3 4 5U N 1J M Z L5VVCCGND1 2 3 4 5U N 2J M Z L5VVCCGNDU D 21 N 4 14 8T A 2G C T 2 11 BIN O U TT V 2T V 1 01 3 1R V 25 1K / 1WC W 3C T 8 1 1 03 3 K VU D 31 N 4 14 81 2 3 4 5U N 3J M Z L5VVCCGND1 2 3 4 5U N 4J M Z L5VVCCGNDU D 41 N 4 14 8T A 3G C T 2 11 BIN O U TT V 3T V 1 01 3 1R V 35 1K / 1WC W 5C T 8 1 1 03 3 K VC W 6C T 8 1 1 03 3 K VU D 51 N 4 14 81 2 3 4 5U N 5J M Z L5VVCCGND1 2 3 4 5U N 6J M Z L5VVCCGNDU D 61 N 4 14 8U U aIaU U bIbU U cIcI N U AI N I AI N U BI N I BI N U CI N I CR N 12 41R N 4 2 41R N 6 2 41R N 22 41R N 32 41R N 52 41C W 2C T 8 1 1 03 3 K VC W 4C T 8 1 1 03 3 K VR D 11KR D 21KR D 31KR D 41KR D 51KR D 61KA D I N U BA D I N U AA D I N I AA D I N U CA D I N I CA D I N I BL C DL C DL C DA V C CR E SC31 04K Y 1K Y 2K Y 3K Y 4A G N D28X18X27R E S E T4P D 2 ( I N T 0)11P D 3 ( I N T 1)12P D 4 ( O C 1 B )13P D 5 ( O C 1 A )14P B 0 ( T 0)40P B 1 ( T 1)41P B 2 ( A I N 0)42P B 3 ( A I N 1)43P B 4 ( S S )44P B 5 ( M O S I )1P B 6 ( M I S O )2P B 7 ( S C K )3( A D C 0 ) P A 037( A D C 1 ) P A 136( A D C 2 ) P A 235( A D C 3 ) P A 334( A D C 4 ) P A 433( A D C 5 ) P A 532( A D C 6 ) P A 631( A D C 7 ) P A 730P C 019P C 120P C 221P C 322P C 423P C 524( T O S C 1) P C 625( T O S C 2) P C 726P D 7 ( T O S C 2)16P D 6 ( I C P )15A V C C27A R E F29P D 1 ( T X D )10P D 0 ( R X D )9GND39VCC38GND6GND18VCC5VCC17A T M E G A 16 _T Q F P 44A R E FC Y 22 0PC Y 12 0PY18MC P U V C C 圖 38 系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集原理圖 AD590 進(jìn)行溫度信號(hào)采集 （ 1） AD590 是美國(guó)模擬器件公司生產(chǎn)的單片集成兩端感溫電流源，流過(guò)器件的電流 （ mA） 等于器件所處環(huán)境的熱力學(xué)溫度（開(kāi)爾文）度數(shù) [4]，即： 1TIT? /AK? （ 3 .4） 式中： IT——流過(guò)器件（ AD590）的電流，單位為 181。 采 樣 電 壓1234in 1R 2I1I LR11 /inR V I?22 LV I R? 250LR ?? 圖（ a） 廣西大學(xué)畢業(yè)生論文 單片機(jī)在電動(dòng)機(jī)保護(hù)中的應(yīng)用 26 1234＋－I CinV 1R1I 2I rR 0C11 /inR V I? 12O U rV I R?0 4 5 0 0 / ( )fC R f???R 圖（ b） 圖 37 TV10131 型電壓互感器 典型應(yīng)用 電路 表 31 TV10131 性能參數(shù) 使用方法 輸入電壓 輸出電壓 相移 非線(xiàn)性度 線(xiàn)性范圍 額定電流 隔離耐壓 圖（ a）法 ≤ 1000Vac ≤ ≤ 30′ ≤ ％ 2mA/2mA ≥ 20xxV 圖（ b）法 ≤ 1000Vac ≤ 1/2 倍 Ic電源電壓 ≤ 5′ ≤ ％ 2 倍額定 2mA/2mA ≥ 20xxV (2)系統(tǒng)電壓的測(cè)量電路 如下圖所示， 采集來(lái)的交 流電經(jīng)過(guò)橋式整流后 變成直流電 ，再經(jīng)電位器調(diào)節(jié)后送到 CPU 的 A/D 口進(jìn)行摸 /數(shù)轉(zhuǎn)換。 傳感器全波整流電路輸 入 信 號(hào)采樣保持電路多路選擇開(kāi)關(guān)A/D轉(zhuǎn)換單片機(jī)控制系統(tǒng)單 片 機(jī) 內(nèi) 部 系 統(tǒng)低通濾波 圖 36 電流采集工作原理圖 三相電壓的測(cè)量采用三個(gè)交流電壓互感器，再送給 A/D 轉(zhuǎn)換器采樣，由單片機(jī)對(duì)交流信號(hào)采樣、計(jì)算出電壓的有效值。 輸出交流信號(hào) 經(jīng)過(guò) 精密整流電路整流 、低通 濾波 、 采樣保持、 運(yùn)放后通過(guò) CPU 的一路 ADC送入單片機(jī)，經(jīng)過(guò)程序運(yùn)算，便可以得到電流 值 。 分析 ： 由 A2 所組成的反相求和運(yùn)算電路可知，輸出電壓： )( 01UUU io ??? （ ） 當(dāng) 0?iU 時(shí)， iUU 201 ?? ， ( 2 )o i iU U U? ? ? ? 當(dāng) 0?iU 時(shí)， 001?U ， oiUU?? ；所以 io UU ? （ ） 經(jīng) 整流電路后，調(diào)整的交流電壓、電流變成 ADC 可以接受的單向脈動(dòng)電 量 ，且幅值為正， Ui、 Uo 的波形如圖 35 所示。 廣西大學(xué)畢業(yè)生論文 單片機(jī)在電動(dòng)機(jī)保護(hù)中的應(yīng)用 24 2 RR2RRRRR1D1D2iU oUkU_+A2_+A101U1 0 k1 0 k1 0 k1 0 k2 0 k1 0 k1 0 k 圖 34 全波精密整流電路 在 A1 半波精密整流電路中，當(dāng) Ui0 時(shí)， Uo=－ KUi(K0),當(dāng) Ui0 時(shí)，Uo=0。以使用片內(nèi)的 V 參考電壓為例， ADC 的分辨范圍在 0 V 與 V 之間 ， 而從 PT， CT來(lái)的 交流信號(hào)是雙極性信號(hào)， 因此在進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換之前，必須要 對(duì)輸入電平進(jìn)行變換，以 獲得單片機(jī)能接收的信號(hào) [13]。其轉(zhuǎn)換結(jié)果為： RE FINVVA D C 102 4?? （ ） 其中， VIN 為被選中引腳的輸入電壓。 在 ATmega16L 單片機(jī)中， 有一個(gè) 10 位的逐次逼近型 ADC，對(duì)電機(jī)保護(hù)裝置而言使用 ATmega16L 片內(nèi) A/D 轉(zhuǎn)換器能夠滿(mǎn)足要求。 為了 同步鎖存兩路模擬信號(hào) ， 兩個(gè)保持器共用一個(gè)邏輯控制信號(hào) [4]。 本系統(tǒng)采用了兩片 LF298 集廣西大學(xué)畢業(yè)生論文 單片機(jī)在電動(dòng)機(jī)保護(hù)中的應(yīng)用 23 成芯片構(gòu)成采樣保持電路，其工作電路圖如圖 33 所示 。 5V~177。 NSC 公司（美國(guó)國(guó)家半導(dǎo)體公司）生產(chǎn)的 集成采樣保持器 LF298， 因 其價(jià)格低廉 ， 性能優(yōu)越，為工業(yè)所廣泛應(yīng)用 。 e i ne o u t0 . 6 2 u F0 . 6 2 u F0 . 6 2 u F2 . 2 1 k1 1 k1 1 k3 9 k5 9 k+7 4 1 圖 32 三階低通 濾波電路 在對(duì)高速變化的模擬信號(hào)進(jìn)行采樣時(shí)，必須在輸入模擬信號(hào)和 A/D 變換器之間加上采樣保持電路，才能保證 A/D 變換的可靠性與準(zhǔn)確性 。本保護(hù)裝置 采用了三 階 低通 濾波器 [12]， 其截止頻率為 250Hz，響應(yīng)曲線(xiàn)的不均勻度為 1db。 電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)、空載和負(fù)荷很輕的時(shí)候差動(dòng)電流中二次諧波分量可達(dá)基波分量的 50%以上，其會(huì)引起差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)作，但是電動(dòng)機(jī)真正內(nèi)部故障時(shí)二次諧波分量卻很小。 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的功能是采集由被保護(hù)設(shè)備的電流電壓互感器輸入的模擬信號(hào)，經(jīng)過(guò)預(yù)處理后轉(zhuǎn)化為所需數(shù)字量；計(jì)算機(jī)主系統(tǒng)以 ATmega16L 微處理器為核心，處理速度可達(dá) 16MIPS，內(nèi)部含硬件乘法器，并自帶 16K 字節(jié)可編程 Flash、 512 字節(jié) EEPROM、 1K 字節(jié)片內(nèi) SRAM；開(kāi)關(guān)量輸入 /輸出回路由并行口、光電耦合電路及有接觸點(diǎn)的中間繼電器等組成，以完成各種保護(hù)的出口跳閘、信號(hào)報(bào)警及外部輸 入等工作；人機(jī)接口部分主要包括打印、顯示、鍵盤(pán)、各種面板開(kāi)關(guān)等，其主要功能用于人機(jī)對(duì)話(huà)，如調(diào)試、定值調(diào)整、對(duì)微機(jī)工作狀態(tài)的干預(yù)等；通信系統(tǒng)可以完成機(jī)間通信及遠(yuǎn)動(dòng)的要求；電源系統(tǒng)提供了整個(gè)裝置所需的直流穩(wěn)壓電源，保證整個(gè)系統(tǒng)的可靠供電。 如上所述，本章在 詳細(xì)分析了異步電動(dòng)機(jī)的各種故障特 征，產(chǎn)生原因及對(duì)電動(dòng)機(jī)的影響，并闡述 了 相應(yīng)的保護(hù)原理、 動(dòng)作判據(jù)及實(shí)現(xiàn)方法。 在規(guī)定的 起動(dòng)間隔保護(hù)時(shí)間內(nèi)，電動(dòng)機(jī)不會(huì)被起動(dòng)。 起動(dòng)時(shí)間 過(guò)長(zhǎng)保護(hù)整定 ： ①起動(dòng)保護(hù) 速斷電流整定值范圍 ： 2~60A， 級(jí)差 ； ② 起動(dòng)保護(hù) 速斷動(dòng)作時(shí)間整定范圍 ： ~， 級(jí)差 ； ③ 電動(dòng)機(jī)起 動(dòng) 時(shí)間整定范圍 ： 1~， 級(jí)差 。正常的起動(dòng)完成后電 動(dòng)機(jī)的運(yùn)行電流將在額定值附近，而起動(dòng)時(shí)間超過(guò)整定的起動(dòng)時(shí)間后，電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行電流仍保持較大的數(shù)值，則裝置保護(hù)動(dòng)作，跳開(kāi)電動(dòng)機(jī)，說(shuō)明起動(dòng)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，起動(dòng)不成功。所以本文裝置 設(shè)有起動(dòng)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)保護(hù)和頻繁起動(dòng)保護(hù)。 廣西大學(xué)畢業(yè)生論文 單片機(jī)在電動(dòng)機(jī)保護(hù)中的應(yīng)用 20 失壓保護(hù)判據(jù)： ()( , , )X s