基于MSP430F149的低功耗自供电微机保护装置设计与实现

发布时间：2017-04-20 19:09

  本文关键词：基于MSP430F149的低功耗自供电微机保护装置设计与实现，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：电力是国民经济的命脉,电力安全一直是不可忽视的重大问题。继电保护是保障电力安全的重要手段,如今微机继电保护已发展至主导地位,其中从线路获取工作电源的自供电微机保护装置更是最新发展方向。结合当前微机保护的发展方向,并考虑用户使用便捷性,本文设计实现了一款低功耗自供电微机保护装置,其可从被测线路直接获取工作电源,也可由外部辅助电源供电,同时内置后备电池,方便用户在无外部供电时整定电流参数。该微机保护装置由取电CT从线路获取电流,利用电容充电升压电路与MOS管泄放稳压电路将交流电流转换为直流电压,后经DC-DC模块电源稳压得到稳定的直流电源;采用超低功耗16位微控制器MSP430F149为主控芯片,实现各保护功能;利用加法电路与模拟开关实现了增益可变的信号调理电路,将输入电流信号转换为可被A/D采样的电压信号;所有电路采用低功耗设计,保证装置功耗指标优异;采用全波傅氏算法计算电流基波有效值;引入32位定点小数运算代替大量浮点运算;软件设计充分考虑低功耗要求,配合硬件设计,实现低功耗控制。最终对实物各模块及整机性能指标进行了测试,测试结果表明自供电系统工作正常,电流保护功能正常;整机功耗低,由后备电池供电并进入休眠状态时消耗电流低至2μA;其余各模块功能完善,运行正常。最终得出结论,该微机保护装置符合设计预期,本文完成了设计任务,实现了设计目标。
【关键词】：微机保护 自供电 低功耗 全波傅氏算法 MSP430 定点小数
【学位授予单位】：兰州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM774
【目录】：

• 中文摘要3-4
• Abstract4-10
• 第一章 绪论10-13
• 1.1 研究背景10
• 1.2 研究目的10-11
• 1.3 研究内容11
• 1.4 论文结构11-13
• 第二章 系统设计13-20
• 2.1 系统目标13-15
• 2.1.1 硬件目标13-14
• 2.1.2 软件目标14-15
• 2.2 硬件系统总体设计15-16
• 2.2.1 硬件设计思路15
• 2.2.2 硬件系统整体结构15-16
• 2.3 软件系统总体设计16-18
• 2.3.1 软件设计思路16-17
• 2.3.2 软件系统整体结构17-18
• 2.4 本章小结18-20
• 第三章 硬件设计20-45
• 3.1 概述20
• 3.2 电源20-32
• 3.2.1 自供电电源20-27
• 3.2.2 辅助电源27-28
• 3.2.3 脱扣驱动电源28-31
• 3.2.4 子电源31-32
• 3.3 主控制电路32-43
• 3.3.1 微控制器最小系统32-33
• 3.3.2 参考电压电路33-34
• 3.3.3 信号输入与调理电路34-39
• 3.3.4 开关量电路39-40
• 3.3.5 自检电路40-41
• 3.3.6 存储与通信41-42
• 3.3.7 按键与显示42-43
• 3.3.8 低功耗43
• 3.4 本章小节43-45
• 第四章 软件设计45-66
• 4.1 概述45
• 4.2 继电保护算法45-48
• 4.2.1 全波傅氏算法45-46
• 4.2.2 起动元件46-47
• 4.2.3 过流保护47-48
• 4.3 定点小数48-51
• 4.3.1 定点小数定义48
• 4.3.2 定点小数基本运算48-51
• 4.4 驱动程序51-53
• 4.4.1 概述51
• 4.4.2 I/O控制51
• 4.4.3 按键驱动51-53
• 4.5 系统程序53-58
• 4.5.1 任务管理53-54
• 4.5.2 命令解析54
• 4.5.3 窗口管理54-57
• 4.5.4 日志57-58
• 4.6 应用程序58-64
• 4.6.1 算法实现58-61
• 4.6.2 输入与输出61
• 4.6.3 存储61-62
• 4.6.4 参数设置62
• 4.6.5 命令行62-63
• 4.6.6 用户界面63-64
• 4.7 低功耗控制64
• 4.8 本章小结64-66
• 第五章 系统测试66-76
• 5.1 硬件测试66-70
• 5.1.1 电源测试66-68
• 5.1.2 主控制电路测试68-70
• 5.2 软件测试70-72
• 5.2.1 定点小数基本运算测试70-71
• 5.2.2 驱动程序测试71
• 5.2.3 系统程序测试71
• 5.2.4 应用程序测试71-72
• 5.3 整体测试72-75
• 5.3.1 自供电启动测试72
• 5.3.2 相间过流保护测试72-73
• 5.3.3 零序过流保护测试73-74
• 5.3.4 功耗测试74-75
• 5.4 小结75-76
• 第六章 总结与展望76-77
• 6.1 总结76
• 6.2 展望76-77
• 参考文献77-79
• 在学期间的研究成果79-80
• 致谢80

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本文编号：319337