电弧故障检测装置的设计与实现.docx
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1、电弧故障检测装置的设计与实现硬件是软件的载体,硬件设计的好坏直接决定了故障电弧检测装置运行的性能。软件通过硬件实现故障电弧检测装置的相应功能,软件设计的优劣也影响着故障电弧检测装置功能的实现。5-1基于支持向量机的故障电弧检测故障电弧检测装置硬件框图见图5-1,核也主控忘片选择为意法半导体公司的STM32F205RBT6芯片。主要的硬件电路包括主控电路、电源电路、电流数据采集电路、外围扩展接口电路、恒流源输出电路、按键测试电路、声光报警电路等。5-1-1主控电路CCCC图5-1主控电路图Fig. 5-1 diagram of main control circuit综主控电路是使得STM32F
2、205RBT6能够工作的玻精简组成部分,包括晶振电路,复位电路,电源等,如图5T所示。其中,C6、U2、R1组成最小系统的有源晶振电路,之所以采用有源晶振是由于其信号质量好,并且比较稳定,连接方式简单,不需要复杂的配置电路。R2、C7、P1组成了复位电路,采用上电复位和手动复位方式,上电复位采用RC串联电路,利用电容的充放电实现复位。手动复位需要长按P1将RST电平拉低完成复位。B00T0和B00T1为STM32芯片的启动模式选择端口,B00T0和B00T1分别连接电阻R3、R4接地,即B00T1R、B00T0=0表示从芯片内置Flash启动,这是一种正常的启动模式。5-1-2电源电路在故障电
3、弧检测装置硬件中,电源模块的设计好坏与否关系到整个系统的供电是否稳定可靠,是整个系统设计的关键之一。整个系统内部需要不同等级的供电电压,其中主控芯片STM32F205RBT6需要+3.3工作电压,声光报警电路和运放需要+5的工作电压,485通讯电路则需要隔离的+5电压。本论文的+5电源采用工频变压器模块得到,如图4-2所示。图中U4为4W小型PCB直插变压器能够将市电220V转换为9V.,然后再由整流桥MB10S将交流信号变换为直流信号,但此时信号非标准直流信号而为正弦绝对值信号。需要在经过电容C15、C16滤波后才能成为标准直流。再由三端稳压芯片L7805将电压进一步降低到+5,经由、C18
4、电容后输出稳定的+5V直流。图5-2 +5V直流电源电路Figure 5-2 the +5V DC power supply circuit由于STM32F205RBT6的电压为+3.3V,所需要将+5V转换为+3. 3V,本论文采用AMS1117-3. 3线性稳压芯片,如图5-3所示。AMS1117-3. 3具有1%的精度,同时内部具有过热保护和限流保护,温度范围跨度大-40125,是为主控芯片供电的最佳选择。图5-3 +3. 3V电源Figure 5-3 +3. 3V power supply5-1-3电流数据采集电路根据故障电弧检测装置的功能需求,故障电弧检测装置需要通过电流数据采集电路
5、对线电流进行实时采样,电流数据采集电路的信号采集是由线电流互感器采样完成。线电流互感器采样信号是故障电弧检测装置的输入信号,经过硬件电路的信号调理以后,送入STM32F205RBT6进行AD转换。电流数据采集电路如图5-4所示。Figure 5-4 sampling adjustment circuit图中U11为穿过零火线的电流互感器。本论文选用的互感器为济南拍晶电子生产的型号为CT220301的穿心式电流互感器,其输入额定电流50A,输出电流50m.变比为1000: 1,在采样电阻为50时相位差小于30,线性范围为0-50A,频率特性为20-20KHz,线性度为0.2%,精度等级0. 5,
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- 电弧 故障 检测 装置 设计 实现