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智能型漏电断路器的设计2
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rise_ming
发表于 2013-8-1 21:54
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智能型漏电断路器的设计2
断路器
,
单片机
,
C语言
,
哈佛
,
技术
2.2.1 单片机电路
单片机选用PIC24FJ64,它是由Micrchip公司设计的一款改进型哈佛架构的高性能CPU,是智能断路器的核心,它完成智能断路器的各种控制功能,包括三相电压、三相电流和漏电电流的采样、数据处理、报警输出、与上位机通信、液晶显示及按键等功能。Microchip公司开发、研制和生产单片机技术性能具有以下优点:1)哈佛总线结构;2)精简指令集(RISC)技术;3)寻址方式简单;4)代码压缩率高;5)运行速度高;6)功耗极低;7)PIC16F877芯片具有A/D、MSSP、USART串行总线端口等,并有外接电路简洁、开发方便、可用C语言编程、程序保密性强等特点。
2.2.2 剩余电流检测电路
剩余电流检测电路是一个零序电流互感器。被保护的相线、中性线穿过环形铁心,构成了互感器的一次线圈,缠绕在环形铁芯上的绕组构成了互感器的二次线圈,如果没有漏电发生,这时流过相线、中性线的电流向量和等于零,因此在二次线圈上也不能产生相应的感应电动势。如果发生了漏电,相线、中性线的电流向量和不等于零,就使二次线圈上产生感应电动势,这个信号就会被送到中间环节进行进一步
的处理,如图3所示。
交流信号经过绝对值放大电路处理后,得到全波整流,处理后的信号送入到单片机中。单片机每个周期采样36个点,根据式(1)可以计算出剩余电流的有效值,其中X为采样值。
2.2.3 三相电压电流及相序检测
电流检测由二三相交流互感器、运算放大器和整流滤波电路组成。其中三相交流互感器把电流转换为电压信号,经运算放大器构成的电路调理后整流滤波输入到单片机的A/D转换器进行转换。
传统的电压检测方法是采用电压互感器或者线性光隔器,采用电压互感器进行电压检测的缺点是互感器体积偏大,而很多时候设计的产品要求控制器的体积小巧,从而安装使用方便,而采用线性光隔的缺点是电压检测精度不高。本系统采用电流互感器与电阻串联的方法对电压进行检测,既大大减小了控制器的体积,也可以保证电压检测的高精度。其原理图如图4所示。
电流互感器采用耀华电子生产的1:1的电流互感器TV16,由于电流互感器的原边和副边变比相等,所以副边电压等于原边电压.通过选择合适的电阻R1,使电流互感器副边输出电压峰值不超过最大允许的采样电压,互感器副边电压经过整流桥后变成单相全波,单片机的A/D转换器可对全波进行采样分析。
电源相序检测采用峰值检测法,A、B、C三相电压的相位相差120°。检测的方法是当检测到A相的最大值是开始计时,当检测到B相的最大值时停止计时,A、B两相峰值之间的时间间隔就可以得到,设为△t,根据△t可以求出A、B两相的相位差φ,其计算公式为:
如果计算出来的相位差110°≤φ≤130°,可认为相序正常,如果超出这个范围,则判定为相序错误。
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