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基于DSP的永磁机构相控开关测控系统研究

作　者: 陈杰
导　师: 姬劳
学　校: 西北工业大学
专　业: 电力电子与电力传动
关键词: 数字信号处理器(DSP) 相控开关 实时多任务操作系统 FIR滤波 软件可靠性
分类号: TM564
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
下　载: 236次
引　用: 3次
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内容摘要


在科学技术飞速发展的今天，大量新型高性能的电子元件、控制器件的出现，为以前难以实现的控制方法和控制性能的实现创造了可能性。这种发展反映在在开关电器领域，使得智能化开关发展十分迅速。 本文介绍了作为智能化开关发展的最为重要技术之一的相控开关技术在国内外发展现状和存在的主要技术难题。指出在相控开关系统中应用永磁机构的真空开关是解决当前开关机构零件繁多、可靠性不高、分散性难以控制的必由之路。以此为基础，本文提出了一种采用新型DSP器件TMS320F2812和混合型DSP器件dsPIC30F6014A为核心，辅以CPLD接口扩展的相控开关测控系统。该双机结构实现了智能开关测控保护功能和相控开关技术在功能上的统一和硬件上的分离，使两部分功能的发挥都得到最合适的硬件平台。在硬件电路的设计上，考虑到开关工作环境电磁环境十分恶劣，着重强调了电路设计的抗干扰性和可靠性。按照这种思路，进行了系统电源、直流量调理、交流量调理、数字量输入输出、看门狗等电路的设计。在系统软件平台上，由于开关测控保护部分任务繁多，实时性要求较高，在2812中移植了uc／OS-Ⅱ实时多任务操作系统，并将所有任务挂接在uc／OS-Ⅱ中，由内核统一调度运行。由于内核有着特殊重要性，本文根据查阅资料和实践经验，针对本系统特点，探讨了一些对uc／OS-Ⅱ的内核改进方案。实践表明，uc／OS-Ⅱ的引入有效的提高了系统的实时性和可靠性，也利于以后的进一步扩展和维护。在开关控制部分，从数据采样，FIR滤波、定点数运算到双机通讯过程，系统时间定标、过零点提取、执行时间修正，数据表操作等等相控开关技术实现过程中涉及到的方方面面作了详细的介绍。另外，还对软件设计中可靠性设计进行了一些有益的探索，并在本系统软件的设计中得到了体现。 综合硬、软件设计，在反复调试和改进的基础上，最终完成了设计。在该平台上进行的各种仿真和试验表明，本系统达到设计目标。最后根据设计和试验情况对本设计进行了总结，提出了不足和改进目标。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-8
第一章 绪论  8-14
  1.1 概述  8-9
  1.2 永磁机构真空开关简介  9-11
  1.3 相控开关技术及发展情况  11-13
    1.3.1 采用相控开关技术的必要性  11-12
    1.3.2 相控开关技术的实现  12-13
    1.3.3 相控开关技术的发展现状  13
  1.4 本课题所要完成的任务  13-14
第二章 方案论证与系统设计  14-24
  2.1 系统功能需求分析  14-15
    2.1.1 二次系统智能化  14-15
    2.1.2 相控开关控制器功能分析  15
  2.2 系统方案设计  15-17
  2.3 系统硬件设计  17-21
    2.3.1 主 CPU的选择  17-19
    2.3.2 从 CPU的选择  19-20
    2.3.3 接口扩展 CPLD的选择  20-21
  2.4 系统软件设计  21-24
    2.4.1 软件开发流程  21-22
    2.4.2 软件结构设计  22-24
第三章 算法分析  24-38
  3.1 监测保护部分算法分析  24-31
    3.1.1 采样滤波算法  24-25
    3.1.2 电参量监测算法  25-27
    3.1.3 谐波分析算法  27-28
    3.1.4 保护算法分析  28-31
  3.2 相控开关控制部分算法分析  31-38
    3.2.1 相控开关工作过程  31-32
    3.2.2 关键技术难题  32
    3.2.3 过零点检测算法  32-34
    3.2.4 开关分散性控制算法  34-36
    3.2.5 电容组投切算法  36-38
第四章 硬件电路设计  38-50
  4.1 监测保护部分电路设计  39-43
    4.1.1 电源电路  39-40
    4.1.2 交流电压调理电路  40-42
    4.1.3 看门狗电路  42
    4.1.4 CAN通信接口电路  42-43
  4.2 开关控制部分电路设计  43-46
    4.2.1 温度测量及电压变换电路  44
    4.2.2 直流电压调理电路  44-46
    4.2.3 数字量调理电路  46
  4.3 CPLD接口控制部分电路设计  46-50
    4.3.1 开关操作接口控制  47-48
    4.3.2 键盘与 LED显示接口  48-49
    4.3.3 数字量输出电路设计  49-50
第五章 软件程序设计  50-73
  5.1 2812DSP程序设计  50-60
    5.1.1 实时内核的引入  51-53
    5.1.2 实时内核的改进  53-56
    5.1.3 任务划分及实现  56-59
    5.1.4 芯片的引导及初始化  59-60
  5.2 30F6014A程序设计  60-67
    5.2.1 滤波算法的实现  61-63
    5.2.2 相控开关算法的程序实现  63-65
    5.2.3 表操作及 CRC效验  65-67
  5.3 CPLD程序设计  67-70
  5.4 软件可靠性设计  70-73
    5.4.1 提高软件可靠性的途径  70
    5.4.2 本系统中的软件可靠性保障手段  70-73
第六章 仿真及试验结果  73-77
  6.1 AD精确度测试及修正  73-74
  6.2 软件仿真试验  74-75
    6.2.1 软件仿真环境简介  74-75
    6.2.2 仿真结果与分析  75
  6.3 存在的问题与改进  75-77
参考文献  77-80
发表论文  80-81
致谢  81-82

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中图分类: > 工业技术 > 电工技术 > 电器 > 开关电器、断路器 > 各种开关
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