可实现电源线载波的小型断路器集中供电系统研究

发布时间：2020-07-04 13:23

【摘要】：智能电网的快速发展,使传统低压配电设备不再满足用户的所有需求,低压配电系统的智能化发展成为必然趋势。电器作为电网中的重要节点,除具备传统功能外,也应具备数字化、信息化、自动化和互动化的基本特征,以适应智能电网的发展需求。随着电网智能化概念的普及,配电网中低压断路器智能化的研究受到越来越多的关注。本文针对智能低压配电微系统(该系统中所采用的断路器均为小型断路器),提出了一种能够实现载波通讯的集中供电系统,它由电源模块和载波通讯模块两部分组成。断路器脱扣时需要供给24V直流电,传统的方式是将电源模块集成到断路器壳体内,而该微系统采用断路器壳体外集中供电的模式,在一定程度上减小了断路器的体积。电源在为断路器供电的同时,也为信息传递提供了通道,替代了原有的现场总线,减少了微系统中的布线。本课题来源于国家自然科学基金项目:新型热电磁混合式智能小型断路器及智能低压配电微系统研究(项目编号为51777129)。本文主要研究内容如下:设计了利用变压器取电方式的主电源,硬件电路以STC89C52和MOSFET驱动为核心,软件控制利用增量式PI算法实现对PWM信号占空比的调整。对主电源进行了基于Proteus软件的仿真调试,验证了有输入扰动时供电的稳定性。进行了实际测试,验证了设计的正确性。为了使短路故障时仍有稳定充足的电能供给,设计了利用电流互感器取电方式的辅助电源,硬件电路以脉宽调控芯片TL494和三级管驱动为核心。对辅助电源进行了基于Proteus软件的仿真调试,验证了设计的正确性。主电源和辅助电源功率均为48W。考虑到通讯对实时性、快速性等方面的需求,本文针对直流信道特点提出了一种以FPGA数据处理芯片为核心的基于RS485链路标准的载波通讯方案,FPGA型号为带有锁相环(PLL)的EP4C6E22C8。设计了整体的硬件电路,包括耦合电路、RS485载波接口电路等,并给出了耦合变压器等相关元件的参数选取。为解决差分信号中存在直流分量等问题,分析了信号调制方式并最终采用了差分曼彻斯特编码。基于Quartus II软件对编码解码和CRC校验功能进行了仿真调试,搭建试验平台对通讯系统进行了实际测试,实现了60米长24V电源线上的数字载波通讯,传输速率为10Mbps,验证了设计的正确性和可行性。
【学位授予单位】：沈阳工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TM561
【图文】：

沈阳工业大学硕士学位论文较少。动热稳定性差及部分厂家生产质量不达标目的和意义低压配电微系统，提出了一种能够实现载波通讯统是一种小型终端低压配电系统，系统中的保护构图如图 1.1 所示。图中红色部分为集中供电系统分组成，灰色部分为小型断路器，它们均装有载电微系统的智能化提供了一个新途径。

图 2.4 处理后电压波形图Fig.2.4 Voltage waveform after processing 2.3 中的滤波电容处理后的电流信号波较小的直流电流。在选择整流滤波电路值：0( )2 (1 )4AVTU URC 电压（R 为无穷大）：MAXU 2U电时间常数： RC式（2.11）可知，当 的取值大于或等于Hz，此时的输出电压为：

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本文编号：2741171