基于MSP430F413單片機(jī)的零序過電流保護(hù)系統(tǒng)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上一、硬件組成圖1.1 系統(tǒng)硬件組成信號采集系統(tǒng)1、電壓形成回路：圖1.2 電壓形成回路由于電流不能直接由A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換，因此必須先將其轉(zhuǎn)變成電壓信號，然后才能轉(zhuǎn)換。所以，電流/電壓轉(zhuǎn)換在測試系統(tǒng)中占有很重要的地位。微機(jī)保護(hù)要從保護(hù)的電力線路或設(shè)備的電流互感器、電壓互感器上取得信息，但這些互感器的二次數(shù)值輸入范圍對典型的微機(jī)電路卻不適用，故需要降低和變換。本文中采用電流變換器將電流信號變換為電壓信號。改變電阻值可以改變輸出范圍的大小，具體并聯(lián)電阻的大小取決于保護(hù)系統(tǒng)參數(shù)和后續(xù)電路的綜合阻抗參數(shù)。一般中間變換器要求輸出信號為5V或 10V，具體決定于A/D芯片的型號2、

2、二階有源低通濾波器電力系統(tǒng)故障時，故障初瞬的電壓電流里常含有高頻分量，其頻率往往高達(dá)2KHZ以上。為防止頻率混疊微機(jī)保護(hù)系統(tǒng)的采樣頻率就得高達(dá)4KHZ以上。如果在AD轉(zhuǎn)換之前，用一個模擬低通濾波器將高頻分量濾掉，僅讓以下的頻率分量通過就可以降低采樣頻率的值，從而降低對微機(jī)系統(tǒng)硬件過高的要求。圖1.3 二階有源低通濾波器本系統(tǒng)采用的是如圖1.3的二階有源低通濾波器，電路中各參數(shù)為C1=C2 =0.01u, R1=5.63K, R2=11.25K, R3=R4=33.76K, 截止頻率=1KHZ，增益系數(shù)=2，品質(zhì)因數(shù)Q=0.707，這種濾波器具有結(jié)構(gòu)簡單、所有RC元件少，當(dāng)運(yùn)算放大器頻率特性偏離

3、濾波器頻率特性時不易引起振蕩等優(yōu)點(diǎn)。MSP430F413單片機(jī)系統(tǒng)1、MSP430F413單片機(jī)簡介MSP430F413單片機(jī)是一款超低功率MCU，具有16位RISC結(jié)構(gòu)，CPU的16個寄存器和常數(shù)發(fā)生器能使MSP430微控制器達(dá)到最高的代碼運(yùn)行效率；具有靈活的時鐘源，可以使器件達(dá)到最低的功率消耗；數(shù)字控制的振蕩器(DCO)使MCU從低功耗模式被激活到正常工作模式的時間小于6uS。圖1.4 MSP430F4132電源變換器圖1.5 LM2576-3.3穩(wěn)壓電路MSP430F413的低電壓范圍是1.8-3.6V，所以從穩(wěn)壓電路出來的5V不能直接給單片機(jī)供電，需要DC/DC變換。本文采用LM257

4、6-3.3降壓穩(wěn)壓器將24V直流電變換為3.3V直流電。輸入電壓范圍是：+7V-40V，選擇24V，輸出電壓是+3.3V。開關(guān)量輸出系統(tǒng)1、光電耦合TLP521是可控制的光電藕合器件，光電耦合器廣泛作用在電腦終端機(jī)，可控硅系統(tǒng)設(shè)備，測量儀器，影印機(jī)，自動售票，家用電器，如風(fēng)扇，加熱器等。電路之間的信號傳輸，使之前端與負(fù)載完全隔離，目的在于增加安全性，減小電路干擾，減化電路設(shè)計。圖1.6 TLP521-1光電耦合電路圖1.7 TLP521-1光電耦合內(nèi)部原理圖2、繼電器驅(qū)動電路單片機(jī)是一個弱電器件,本文中MSP430F413工作在3.3V。驅(qū)動電流在mA級以下.而要把它用于一些大功率場合顯然是不

5、行的。所以，就要有一個環(huán)節(jié)來銜接,這個環(huán)節(jié)就是所謂的"功率驅(qū)動"。繼電器驅(qū)動就是一個典型的、簡單的功率驅(qū)動環(huán)節(jié)，繼電器本身對于單片機(jī)來說就是一個功率器件，繼電器驅(qū)動對繼電器進(jìn)行驅(qū)動。當(dāng)NPN晶體管基極被輸入高電平時，晶體管飽和導(dǎo)通，集電極變?yōu)榈碗娖?，因此繼電器線圈通電，觸電吸合，動作跳閘。當(dāng)晶體管基極輸入低電平時，晶體管截止，繼電器線圈斷電，觸點(diǎn)斷開，動作合閘。圖1.8 繼電器驅(qū)動電路3、LCD圖1.9 LCD9013-2本系統(tǒng)采用，lcd9013-2作為顯示，當(dāng)被保護(hù)的電力系統(tǒng)出現(xiàn)單相接地短路或兩相短路接地時，根據(jù)單片機(jī)已變好的程序在lcd上會顯示故障相，并閃爍報警。最右

6、面4個管腳為COM端。穩(wěn)壓系統(tǒng)穩(wěn)壓電源是單片機(jī)、繼電器驅(qū)動電路等系統(tǒng)的重要組成部分，它不僅為系統(tǒng)提供多路電源電壓，還直接影響到系統(tǒng)的技術(shù)指標(biāo)和抗干擾性能。本系統(tǒng)是有220V交流電通過整流穩(wěn)壓電路對各系統(tǒng)模塊進(jìn)行供電。采用的是LM78XX芯片，LM78XX系列是三端正電源穩(wěn)壓電路，它有一系列的電壓輸出。每種類型由于內(nèi)部電流的限制以及過熱保護(hù)和安全工作區(qū)的保護(hù)，使它基本上不會損壞。圖1.10 LM78XX系列穩(wěn)壓電路圖1.11 LM78XX系列穩(wěn)壓器典型應(yīng)用電路其中LM7805的輸入電壓為35V，輸出電壓為+5V ；LM7824的輸入電壓為40V，輸出電壓為24V二、數(shù)字濾波輸電線路發(fā)生故障后，在最初的瞬變過程中，電壓和電流信號由于混有衰減的直流分量和復(fù)雜的諧波成分而發(fā)生嚴(yán)重畸變，所以選擇一種合適的濾波算法對于輸電線路的微機(jī)保護(hù)具有很重要的意義。數(shù)字濾波具有精度高，可靠性高，靈活性高的優(yōu)點(diǎn)。常用的傅里葉算法具有很強(qiáng)的濾出諧波能力，但它無法濾除衰減的直流分量。本文采用改進(jìn)的傅里葉濾波算法，能夠?yàn)V除衰減的直流分量。全周傅氏算法中，輸入信號x(t)的n次諧波分量及其系數(shù)為由、求出各次波的幅值和相角； 假設(shè)信號在基頻周期下采樣點(diǎn)數(shù)N