基于MCF51EM256芯片的智能马达电动机保护器的设计与应用
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REX 521型微机保护继电器技术参考手册汇编上海ABB工程有限公司2002,08,181. 概述REX521建立在RED500平台上,是REF54_型馈线终端的一种简化产品。
它是综合保护、控制、测量、监视和通信为一体的微机终端。
本手册阐述REX521终端的概貌、及其配置。
首先是概述,第二部分逐项描述了基本配置和中级配置等两种的标准配置的概况,第三部分到第六部分介绍了信号路径及其功能,第七部分为应用举例。
最后是附录,为原版Copy的技术数据和外部结线图,以供查阅防止误导。
REX 521 和RED 500 平台在功能模块介绍上的不同在CD-ROM“功能的技术介绍” (1MRS 750889-MUM)的功能模块的介绍方面, REX521 和RED 500 平台在某些方面有所不同。
首先,某些术语是指其他产品而不是REX521,其次,有某些数据仅适用于REX521:• 在试验某一功能模块时,READY 指示灯闪烁。
• 事件标识位1仅适用于SPA 通讯。
• 不能实现直接控制自动重合闸的功能。
REX521输入、输出量一览表:REX521的输出继电器接点能力REX521 机箱安装尺寸:请参阅下图中的标准19英寸的1/3 (表中第二项)。
REX521的整定范围一览表:REX521的通信串口:面前一个背后两个,全是光纤通信口。
背后串口的通信规约LON/IEC/SPA 可选。
表1.-1 REX 521的两种标准配置表1.-2 REX521的保护功能表1.-3 REX521的控制功能表 1.-4 REX521的测量功能表 1.-5 REX 521的状态监测功能表 1.-6 REX 521电源质量监视功能基本配置和中级配置的主要区别在于,中级配置增加了方向接地保护。
B01和B02以及M01和 M02之间的区别是,B02 和M02增加了自动重合闸功能。
2. 信号路径总图表示除模拟量信号外的输入、输出的功能控制的耒龙去脉的信号路径图图:2.-1 信号路径总图概念2.1. 数字量输入为了实现不同的功能,数字量输入(DI1...DI9) 要连接到功能模块的输入口,或直接连接到输出回路。
基于免疫克隆选择算法的无刷直流电动机速度自抗扰控制器优化设计任海鹏;朱峰【摘要】针对无刷直流电动机速度自抗扰控制器的参数设计问题,提出采用免疫克隆选择算法对自抗扰控制器参数进行离线优化.利用器件模型在SIMULINK中建立无刷直流电动机驱动系统仿真模型,在MATLAB的脚本文件中运行免疫克隆选择算法,调用SIMULINK仿真模型实现个体性能评价,完成自抗扰控制器参数的离线优化.实验比较了基于经验设计的自抗扰控制器和优化后的自抗扰控制器的控制效果.结果表明,经过优化的自抗扰控制器具有更好的动态性能和抗扰能力.【期刊名称】《电机与控制学报》【年(卷),期】2010(014)009【总页数】6页(P69-74)【关键词】自抗扰控制器;无刷直流电动机;克隆选择算法;参数优化设计;离线优化【作者】任海鹏;朱峰【作者单位】西安理工大学,信息与控制工程系,陕西,西安,710048;西安理工大学,信息与控制工程系,陕西,西安,710048【正文语种】中文【中图分类】TP2760 引言永磁无刷直流电动机以其体积小、结构简单、可靠性高、输出转矩大、动态性能好等特点得到了越来越广泛的应用[1],尤其是在机器人、航天航空、精密电子仪器与设备等对电机性能、控制精度要求较高的场合和领域,无刷直流电机的应用和研究受到了广泛的重视[2]。
人们已经尝试将最优控制[3]、基于观测器的控制方法[4]、滑模变结构控制[5]、模糊控制[6]、神经网络控制[7]等方法应用于无刷直流电动机控制系统,但各种方法都有自己的局限性,如何改进这些方法,克服自身的局限性,获得更好的性能是值得研究的问题。
自抗扰控制器是在改进经典PID控制器固有缺陷基础上形成的一种新型控制器[8],该控制器不仅算法简单,而且可以对系统的内外扰动进行估计并给予补偿,当被控对象参数发生变化或存在不确定性扰动时,仍能得到很好的控制效果,具有较强的鲁棒性[9-10]。
但是,由于自抗扰控制器的参数较多,在参数调节时没有成熟的理论依据,只能依据设计者的经验反复调整,得到的参数往往达不到期望的控制效果,更不能实现自抗扰控制器参数的最优整定,无法充分发挥自抗扰控制器的理论效能。
南京理工大学毕业设计(论文)前期工作材料学生姓名:朱娜学号:104909252072教学点: 扬州职业大学专业: 电子工程专业设计(论文)题目:电机智能保护系统指导教师: 周绍平副教授(姓名) (专业技术职务)材料目录年月打印时注意删除蓝色字!!!!注:毕业设计(论文)中期检查工作结束后,请将该封面与目录中各材料合订成册,并统一存放在学生“毕业设计(论文)资料袋”中(打印件一律用A4纸型)。
学生姓名:朱娜学号:104909252072专业:电子工程专业设计(论文)题目:电机智能保护系统指导教师:周绍平2010年2月24日开题报告填写要求1.开题报告作为毕业设计(论文)答辩委员会对学生答辩资格审查的依据材料之一。
此报告应在指导教师指导下,由学生在毕业设计(论文)工作前期内完成,经指导教师签署意见及所在专业审查后生效;2.开题报告内容必须用黑墨水笔工整书写或按教务处统一设计的电子文档标准格式(可从继续教育学院网站上下载)打印,禁止打印在其它纸上后剪贴,完成后应及时交给指导教师签署意见;3.“文献综述”应按论文的格式成文,并直接书写(或打印)在本开题报告第一栏目内,学生写文献综述的参考文献应不少于15篇(不包括辞典、手册);4.有关年月日等日期的填写,应当按照国标GB/T 7408—2005《数据元和交换格式、信息交换、日期和时间表示法》规定的要求,一律用阿拉伯数字书写。
如“2007年3月15日”或“2007-03-15”。
毕业设计(论文)开题报告2000我毕业设计(论文)开题报告毕业设计(论文)开题报告南京理工大学毕业设计(论文)外文资料翻译学院(系):电子工程系(用三号楷体,下同)专业:电子工程姓名:朱娜学号: 104909252072 外文出处:The Final Word of the 8051(用外文写)(chapter2-the Hardware)附件: 1.外文资料翻译译文;2.外文原文。
基于LM5175的Buck-Boost车用开关电源设计周鹏飞;钟再敏【摘要】针对一款应用于新能源汽车的电机驱动控制器,设计了一种基于TI公司的电源芯片LM5175的4开关Buck-Boost开关电源.根据车载情况对电源的要求确定输入输出电压范围、电流范围、开关频率,进而选择合理的输入输出电容、电感、MOSFET等元器件,完成了电源芯片外围电路的搭建.绘制开关电源系统的伯德图对开关电源的工作稳定性进行分析,优化开关频率等参数.通过相同负载不同输入电压和相同输入电压不同负载的两组实验验证,开关电源可稳定输出目标电压以及开关电源效率.【期刊名称】《电子科技》【年(卷),期】2016(029)002【总页数】5页(P129-133)【关键词】LM5175;开关电源;Buck-Boost【作者】周鹏飞;钟再敏【作者单位】同济大学汽车学院,上海201804;同济大学汽车学院,上海201804【正文语种】中文【中图分类】TM564开关电源是利用电子技术,控制半导体功率器件的通断时间,将电源的一种形态转化成另一形态且维持稳定输出的一种电源[1]。
现代电子系统均需要电源,开关电源作为电源的一种,广泛应用于军工、科研、通讯等领域[2],在汽车系统中,开关电源的应用环境更加恶劣,车上的干扰源较多,例如继电器等,车上的功率器件工作时,发热较为严重。
因此,车用开关电源工作时,要有较好的抗干扰、耐高温的特性[3],并可稳定输出电压。
本文介绍了一种基于LM5175的电源芯片的Buck-Boost的开关电源。
此开关电源的设计目标:输入电压8~18 V;输出电压为15 V;输出电流为3 A。
根据电源的要求进行相关的数学计算,确定开关频率,选择合理的输入输出电容、电感、MOSFET等元器件[4],搭建好电源芯片的外围电路,并绘制伯德图对此开关电源的稳定性进行分析,优化工作频率等参数,最后进行实验验证此开关电源可稳定输出目标电压以及开关电源效率。
报告编号:科技查新报告项目名称:基于单片机的多功能模块化智能机器人委托人:委托日期:查新机构(盖章):查新完成日期:中华人民共和国科学技术部二○○○年制填写说明一、在填写本报告之前,应当仔细阅读《科技查新规范》的第9部分。
二、查新报告格式说明本报告采用A4纸,左、右页边距为28mm,上、下页边距为30mm。
每栏的大小,可随内容调整。
三、报告内容应当打印;签字使用钢笔或者炭素笔。
四、“报告编号”的填写方法报告编号为十四位,左起第一至四位为公历年代号,第五、六位为省、自治区、直辖市编码,第七、八、九位为查新机构编号,第十至十四位为报告序号,以上编号不足位的补零。
各省、自治区、直辖市的编码按GB/T 2260—1995规定填写。
(报告序号由各查新机构自行编排)五、查新目的可分为立项查新、成果查新等。
立项查新包括申报各级、各类科技计划,科研课题开始前的资料收集等;成果查新包括为开展成果鉴定、申报奖励等。
六、查新项目的科学技术要点本报告中的科学技术要点应当以查新合同中的科学技术要点为基础,参照查新委托人提供的科学技术资料做扼要阐述。
七、查新点与查新要求本报告中的查新点和查新要求应当与查新合同中的一致。
查新点是指需要查证的内容要点。
查新要求是指查新委托人对查新提出的具体愿望。
一般分为以下四种情况:(1)希望查新机构通过查新,证明在所查范围内国内外有无相同或类似研究;(2)希望查新机构对查新项目分别或综合进行国内外对比分析;(3)希望查新机构对查新项目的新颖性作出判断;(4)查新委托人提出的其他愿望。
八、文献检索范围及检索策略应当列出查新员对查新项目进行分析后所确定的手工检索的工具书、年限、主题词、分类号和计算机检索系统、数据库、文档、年限、检索词等。
九、检索结果应当根据查新项目的科学技术要点,将检索结果分为密切相关文献和一般相关文献。
通过对所检数据库和工具书命中的相关文献情况及对相关文献的主要论点进行对比分析的客观情况,按下列书写层次撰写:①对所检数据库和工具书命中的相关文献情况进行简单描述;②依据检出文献的相关程度分国内、国外两种情况分别依次列出;③对所列主要相关文献逐篇进行简要描述(一般可用原文中的摘要或利用原文中的摘要进行抽提),对于密切相关文献,可节录部分原文并提供原文的复印件作为附录。
基于数字化技术的反应堆控制保护系统设计及设备使用要点发布时间:2022-03-11T07:18:09.332Z 来源:《科技新时代》2022年1期作者:张波1 王瑞东2 [导读] 本文基于核电反应堆本质安全防护导向,在设计寿命60年技术规范下进行基于数字化技术的反应堆控制保护系统设计及设备使用要点探讨,为核电产业核心发展提供建设性意见。
福建宁德核电有限公司福建省宁德市 355200摘要:本文基于核电反应堆本质安全防护导向,在设计寿命60年技术规范下进行基于数字化技术的反应堆控制保护系统设计及设备使用要点探讨,为核电产业核心发展提供建设性意见。
关键词:核电;反应堆;压力容器;控制;数字化1引言以核电为导向的高效能源利用将是传统流程工业用于发电的新突破。
而基于核反应有限控制的反应堆设计、搭建、控制保护和自动化安全检测是一项精细而系统的工作。
核电站反应堆构型上以密闭半球形压力容器为代表的反应堆壳体具备上、下封头可拆卸,法兰连接部位存在密封环设计,确保堆芯的绝对密封。
而支承结构内部的控制棒与其他介质交互隔绝,相应进出口管线配备紧急泄压装置而多到屏蔽装置,但是内部装置因为需确保可靠性都应用了机械触发装置。
所以相应时间和数字化程度有限。
本文基于核电反应堆本质安全防护导向,在设计寿命60年技术规范下进行基于数字化技术的反应堆控制保护系统设计及设备使用要点探讨,为核电产业核心发展提供建设性意见。
2反应堆保护系统组成及功能要求多维数据运算导向的全数字化分散控制系统(DCS)能运用在化工、电力和流程工业的各环节,当前经过升级改造后已经取得了核电安全运行许可,相比火电构型运行得到了多维支撑。
可靠性上也可以匹配核电反应堆保护系统,得到反应堆稳态和瞬态功率运行(即正常运行、中等频率故障和稀有事故工况)不同工况下的自动/半自动调节。
而系统组成方面通过接触信号级的方式可以进行不同事故评价,预防而规避反应堆不安全和不正常的运行。
基于MCF51EM256的智能电动机保护器的设计及应用袁燕江苏安科瑞电器制造有限公司摘要:采用Freescale公司Coldfire-V0架构内核的32位处理器MCF51EM256芯片,设计了一款高性能的ARD2L智能电动机保护器,并对该保护器的硬件和软件设计方案进行详细介绍。
该保护器集众多保护功能于一体,提高了电动机运行的可靠性,减少了因电动机运行故障带来的经济损失。
关键字:智能电动机保护器、MCF51EM256、ARD2L、保护时间0引言现代工矿企业中,以电动机作为动力的比例占全部动力的90%以上,它们已是当今生产活动和日常生活中最主要的原动力和驱动装置[1,2],为此检测与保护电动机的正常运行有着非常重要的意义。
保护器经历了热继电器、熔断器、电磁式电流继电器、模拟电子式电机保护器,最后发展到数字电子式电机保护器即当今的智能电机保护器。
本文设计了一款针对电动机在运行过程中出现的起动超时、过载、欠载、短路、断相、不平衡、接地/漏电、堵转、阻塞、外部故障等情况进行保护的ARD2L智能电动机保护器(以下简称ARD2L),可有效提高电动机运行的安全性,降低生产损失,是传统热继电器的理想替代品[3]。
1硬件设计ARD2L的硬件电路包括主控芯片MCU,频率信号、电流信号、零序电流信号采集电路,开关量输入模块,继电器输出模块,变送输出模块,RS-485通讯接口,人机交互单元(状态指示灯、数码管/液晶显示),硬件电路框图如图1所示。
图1ARD2L硬件电路框图1.1主控芯片MCU芯片采用freescale公司的Coldfire-V0架构内核的32位处理器MCF51EM256,时钟频率最高可达50.33MHz,内置256K的Flash、16K的RAM、4个独立16位A/D通道、3路定时器、3路SCI通讯接口以及内置RTC时钟、I2C、SPI、KBI接口等多种资源,具有极高的性价比。
1.2电源电源是设备能否正常、稳定、可靠工作的关键部分,ARD2L采用安科瑞的通用开关电源模块。
该模块输入电压为AC85V~265V,输入频率45Hz~60Hz,具有多路隔离电压输出,满足多种功能对不同供电电压的要求。
其输出电压稳定、故障率小,输出纹波<1%;电源输入部分设计加入压热敏电阻、TVS管、防反接二极管等器件,对过压、过流等有一定的保护作用,同时能使产品通过严酷的EMC测试。
该模块经现场实际使用,具有很高的稳定性、可靠性和抗干扰能力[4]。
1.3信号采集电路信号采集电路负责采集电流信号、频率信号和零序电流信号。
其中,电流信号采用互感器隔离输入,将交流信号抬高后送入CPU进行软件差分运算,电流采样电路如图2所示。
以A相6.3A 规格为例,采用的电流互感器变比为100A:20mA,5P10保护型。
该方案电流测量在1.2倍范围内达到0.5S精度,在8倍范围内满足5S精度,而其过载能力按8倍计算,即给互感器加上的电流为10.08mA,两端电压为0.886V。
同时,给采样信号抬50.4A电流,通过取样电阻R1=1.2V,使交流信号的幅值大于零,便于A/D采样;在电路的输出端加入限压二极高电压UREF管,使输入电压限制在3.3V以下,能对A/D采样通道起到很好的保护作用。
图2电流采样电路图频率采样电路如图3所示。
该电路采用MCP6002双运放进行两级放大,初级放大倍数较小,且在初级与次级之间进行滤波处理,次级运放将交流信号整形为方波信号,通过边沿触发方式捕捉,然后在CPU内部计算测量频率。
图3频率采样电路图1.4人机交互界面人机交互界面的显示采用数码管或液晶两,用户可以根据实际需要选择显示方式,输入采用按键方式。
其中,数码管显示采用动态扫描方式,其驱动电路采用74HC595和三极管构成;液晶显示采用拓普威公司LM12832BCW的128点阵中文液晶,其数据传输采用SPI串口,可极大地节省CPU资源。
同时,LED和LCD显示采用同一个SPI接口控制,使得两种显示方式可以通用。
1.5控制模块控制模块主要由开关量输入、输出组成,如图4所示。
其中,开关量输入用于监测断路器、接触器的开关状态和采集现场的工业联锁状态,也可根据客户要求用于电动机的起停控制;开关量输出主要用于输出脱扣信号、报警信号和远程起/停信号。
图4开关量输入输出电路1.6通讯/变送模块通讯模块采用RS-485模块Modbus RTU通讯规约,能实现遥测、遥控、遥信等功能。
而变送是将我们需要的电流信号转换为DC4~20mA模拟量输出,方便与PLC、PC等控制机组成网络系统,实现电动机运行的远程监控。
2软件设计ARD2L的软件设计主要采用嵌入式C语言,其中保护器软件设计包括每次上电系统配置的初始化,按键寄存器复位,判断显示单元是数码还是液晶,继电器置位初始状态,A/D采样初始化以及电参量的计算与保护等。
软件的主函数如下:void main(void){DisableInterrupts;MCU_initi();//CPU初始化if(_RES==0)//判断是数码管或液晶显示led_or_lcd=0;else{led_or_lcd=1;PTBDD_PTBDD2=1;PTDDD_PTDDD4=1;lcd_init2();}recover_FIRSTFLAG();//恢复内存校表数据if(FIRSTFLAG!=0x1234){init_flash();}else recover_byte();initi_uart2();relay_all_initi();//继电器至位初始状态EnableInterrupts//启动中断Vref_init();sampling_init();//AD采样初始化for(;;){__RESET_WATCHDOG();if(over_flag==1)//计算及保护{over_flag=0;measure_ABC();protect();sent();//变送输出}measure_frequency_a();//测频rtc_time_deal();warning_deal();trouble_deal();program1();//继电器可编程处理event_deal();getkey();DI_read();reset();//复位lamp_deal();stat();//统计总运行时间、停车时间display();//测量数据和保护事件显示}}ARD2L的软件流程主要包括A/D信号采集程序、TPM测频程序、电参量计算程序、保护处理程序、各种通讯协议处理程序等,部分程序流程如图5。
图5主程序流程图(部分)3测试结果与精度验证3.1电流准确度测试结果电流准确度测试源采用南京丹迪克的DK-34B1交流采样变送器,其中对基波的测试是通过加40%畸变率的3次谐波进行的。
表1测试了6.3A规格的ARD2L智能电动机保护器三相电流的有效值与基波值,由表中数据可看出,ARD2L智能电动机保护器在10%~120%Ie测量范围内的精度满足0.5级,Ie为电机额定功率[5]。
表1ARD2L智能电机保护器三相电流测试结果指标标准值6.3A规格A相B相C相有效值基波有效值基波有效值基波电流0.630.620.590.640.590.620.586.3 6.29 5.91 6.31 5.92 6.29 5.897.567.547.057.557.067.547.033.2保护时间测试结果ARD2L智能电机保护器具备起动超时、过载、欠载、短路、断相、不平衡、接地/漏电、堵转、阻塞、外部故障等保护功能,根据JB/T10736-2007标准进行了保护时间测试,见表2。
表2ARD2L保护时间测试结果起动超时:脱扣延时(S)0.110.0999.9第二次0.1179.965993.859第三次0.1199.961993.872阻塞保护:脱扣域值(250%)脱扣延时(S)0.1 5.0600.0第一次0.122 5.031596.455第二次0.128 5.037596.458第三次0.134 5.043596.431欠载保护:脱扣域值(50%)脱扣延时(S)0.1 5.0600.0第一次0.130 5.012596.401第二次0.134 4.996 5.96.393第三次0.129 5.015596.349不平衡保护:脱扣域值(30%)脱扣延时(S)0.1 5.0600.0第一次0.126 5.003596.400第二次0.131 5.009596.362第三次0.121 5.007596.354接地/漏电保护:脱扣域值(80%或30mA)脱扣延时(S)0.10.5600.0第一次0.1170.519596.444第二次0.1240.528596.432第三次0.1350.517596.416短路保护:脱扣域值(500%)脱扣延时(S)0.110.0600.0第一次0.1359.973596.564第二次0.1339.969596.472第三次0.1369.967596.526断相保护:脱扣延时(S)0.1 1.0600.0第一次0.124 1.036596.456第二次0.138 1.033596.382第三次0.132 1.035596.179外部故障:脱扣延时(S)0.1 5.0600.0第二次0.112 4.989595.801第三次0.124 4.988595.836由表2可知,该保护器满足脱扣延时保护时间误差为±10%或100mS的精度要求[6]。
4典型应用采用直接起动模式的ARD2L智能电动机保护器接线如图6所示。
其中,电机的起停是通过现场按钮来控制的(保护器本身不控制电机起停),接触器KM的吸引线圈串进脱扣继电器的常闭触点。
通电后,按下起动按钮SF时,KM吸引线圈得电,使KM主触头闭合,电动机开始工作;按下停车按钮SS时,KM吸引线圈失电,使KM主触点释放,电机停止工作。
远程起动必须要由上位机来控制,保护器本身不控制。
图6ARD2L电机保护器直接起动模式接线图5结束语本文采用EM256设计了一款高性能、多功能的ARD2L智能电机保护器,并对其电源、信号采集、输入输出控制等硬件电路进行了详细介绍,通过软件主函数和流程图分析了保护器运行过程。
电流准确度与保护时间的测试结果表明,该保护器具有优异的测量与保护功能。
文章来源:《电工技术》2014年第3期参考文献:[1]马新军,电机保护器设计,硕士学位论文,东北大学,2005.[2]丁金磊,基于ARM的电动机综合保护器装置设计,硕士学位论文,2008.[3]安科瑞电气股份有限公司,ARD2智能电动机保护器选型手册,2013.[4]任志程,周中,电力电测数字仪表原理与应用指南,中国电力出版社,2007.[5]ARD3系列智能电动机保护器,上海市企业标准,Q/TDEI27-2011[6]JB/T10736-2007低压电动机保护器.作者简介:袁燕,女,江苏安科瑞电器制造有限公司,主要研究方向为智能电力监控与电能管理系统。