毕业设计（论文）开题报告-备分励保持功能的DW450分励脱扣器设计.doc

SJ003-1 2017 届毕业设计（论文）开题报告二级学院： 电气与光电工程学院 班 级： 13电二 学 生： 学 号： 13021207 指导教师： 职 称： 教授 课题名称具备分励保持功能的DW450分励脱扣器设计课题类型 毕业设计 毕业论文起止时间2016.2.222016.6.24开题报告 （毕业设计：含课题简介、课题来源及现状、设计要求、工作内容、设计方案、时间安排、参考文献等） 1.课题简介 本次设计课题为具备分励保持功能的DW450分励脱扣器设计，它将应用于各类电网的供配电系统的生产中。脱扣器的性能关系着断路器是否能够以准确、高效的动作来实现对线路的控制和保护作用。促进脱扣器的发展与推广有助于我国低压电器设备总体水平的提高。2课题的来源及现状 2.1课题的来源 脱扣器应保护电路的需要而产生并随着断路器的发展而发展。断路器是指一类能够关合、承载和开断正常回路条件下的电流，并能在规定时间内关合、承载和开断异常回路条件（包括短路条件）下的电流的开关装置。断路器作为电力系统中一种非常重要的开关器件，被广泛的应用于各类电网的供配电系统的生产中，起核心的器件即为脱扣器，脱扣器在断路器中负责采集信号与控制执行元件来完成线路接通和断开的操作，所以脱扣器的性能关系着断路器是否能够以准确、高效的动作来实现对线路的控制和保护作用。 2.2发展现状世界上最早的断路器产生于1885年，它是一种刀开头和过电流脱扣器的组合。 1905年，具有自由脱扣装置的空气断路器诞生。1930年以来，随着科技的进步，电弧原理的发现和各种灭弧装置的发明，逐渐形成了机构。50年代末，由于电子元件的兴起，又产生了电子脱扣器，到了今天，由于单片机的普及又有了智能型断路器的问世。 常见的有低压断路器和真空断： 低压断路器是用于交流电压1200V，直流电压1500V的电路中起通断、控制或保护等作用的电器。低压断路器是电器工业的重要组成部分，在机械行业中是基础配套件，在配电系统中低压成套开关设备主要由各种低压断路器元件构成，低压断路器的功能及性能对低压成套开关设备起着至关重要的作用。发电设备所发出电能的80%以上是通过低压断路器分配使用的。每增加1万kW发电设备，约需2万件左右的各类低压断路器与之配套。在工业自动化系统中，也需要由低压断路器构成的各种控制屏、控制台、控制器等产品。中国低压断路器行业自1949午后，是在一些修理、装配简单电器工厂的基础上逐步发展成能独立设计、生产的行业，到1979共有生产企业600多家，经过19851986年、19901991年两个发展高峰，1995年低压断路器行业已有生产企业约1500家。 经过50年的发展我国低压电器已经形成了比较完善的体系，在低压电器的种类、规格、性能来看，基本上满足了我国国民经济发展的需求。目前，市场上销售的低压电器 产品可大致分为三代产品。第一代产品主要包括DW10、DZ10，现已列入行业淘汰产品， 技术特征是性能指标低，体积大，耗材耗能；第二代是70年代至80年代开发的产品，产品包括自行开发和技术引进的，其特征是技术指标明显提高，保护特性较完善，体积缩 小，结构上适应成套设备的要求；90年代开发的产品为第三代产品，开发方针为抓住主 要系列，跟踪国外先进技术，系列产品DW45等，其特征是高性能、小型化、电子化、智 能化、组合化、多功能化，但此类产品市场占有率仅为5%10%。因此，促进此代产品 的推广，从而促进我国低压电器设备总体水平的提高已刻不容缓。 3设计任务及要求 3.1设计任务 本次设计为DW450分励脱扣器研究与设计。主要完成断路器功能特性涉及一种分励脱扣器，其包括：电源滤波电路、整流电路、半波整流电路、电源采样电路、单片机、拨码开关电路、驱动电路和电磁铁。本实用新型的分励脱扣器过编写单片机中的程序，实现交流/直流电压的精确测量，实现交流过零点的检测；通过检测拨码开关状态，确定设定的动作电压等级；在交流电源系统中，当满足动作电压时，在交流过零点通过驱动电路启动电磁线圈工作，延时数个周波后，同在过零点撤除动作；在直流电源系统中，当满足动作电压时，直接驱动电路启动电磁线圈工作，延时一段时间后撤除动作；无论是交流或直流电源系统，动作完成后进入低功耗（“休眠”或“停止”模式），大大降低待机电流。 3.2设计任务和要求 目标（指标）要求通过研究与设计，基本达到如下要求。 （1）额定电压Ue：220V20%。 （2）吸合点电压 07Ue，动作准确度2V。 （3）脱扣点电压 0.3Ue，动作准确度2V。 （4）额定电压脱扣力 16N。 （5）最小可动作间隔时间：0.3s。 3.3工作内容 （1） 掌握断路器内部“附件”分励脱扣器原理、国标等内容。 （2）学习STM8S003F3单片机原理，掌握IDE工作环境，掌握C语言编程。 （3）学习电子Protel99软件、Visio软件、multisim软件，并能熟练运用。4设计方案 4.1总体思路 本实用新型要解决的技术问题在于提供一种简单可靠、发热量较小、可靠性较高 且智能化的分励脱扣器， 为解决上述技术问题，本实用新型的分励脱扣器的包括 ： 与交流电源相连的电源 滤波电路、与该电源滤波电路的电流输出端相连的整流电路和半波整流电路，与整流电路 的直流输出端相连的电源采样电路，与该电源采样电路相连的单片机，与该单片机的控制 信号输入端相连的用于设定分励脱扣器的动作电压等级的拨码开关电路、与该单片机的控 制信号输出端相连的驱动电路，以及与该驱动电路的输出端相连的电磁铁 ； 半波整流电路 的电源输出端与稳压电路和驱动电路的电源端相连，稳压电路的直流电源输出端与单片机 的电源端相连。 4.2具体实施方式 以下结合附图 , 通过具体实施方式，对测量原理进一步说明，更深入介绍本实用 新型的技术手段及功能，但所附图及具体实施方式仅是提供参考与说明，并非用于对本实 用新型加以限制。如图 1 所示，本实施例的分励脱扣器的包括 ： 与交流电源相连的电源滤波电路、 与该电源滤波电路的电流输出端相连的整流电路和半波整流电路，与整流电路的直流输出 端相连的电源采样电路，与该电源采样电路相连的单片机，与该单片机的控制信号输入端 相连的用于设定分励脱扣器的动作电压等级的拨码开关电路、与该单片机的控制信号输出 端相连的驱动电路，以及与该驱动电路的输出端相连的电磁铁 ； 半波整流电路的电源输出 端与稳压电路和驱动电路的电源端相连，稳压电路的直流电源输出端与单片机的电源端相连。 4.3硬件设计 电源滤波电路包括了两个电阻和一个电容组成，有两个电阻分压后产生与电 网同相位、适合于单片机转换的电平信号，一个电容进一步降低电网输入噪声。 本发明中，电网电压经滤波电路，由整流桥（BG1）整流，获得脉动直流。单片机及 程序技术通过采样交流，实现交流有效值采样的同时，检测过零信号，实现电磁铁零点启动 到零点关闭的“柔性”控制，在大大提高检测电网精度的同时，有效避免功率管开关时的应 力，提高可靠性。拨码开关电路确定对应的电压等级。驱动电路接受来自单片机发出的控制信号，进行电平转换、电流放大后 驱动功率开关功率管。 单片机 U1 对采样电压进行采样，一方面计算出有效值电压，另一方面检测出过零 点。电阻 R3 为单片机复位端的上拉电阻。上述实施例仅仅是为清楚地说明本实用新型所作的举例，而并非是对本实用新型 的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出 其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而这些属于本 实用新型的精神所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型的保护范围之中。 具体电路如图1 所示。 图1图2 4.4软件设计 软件设计主要包括软件结构的设计和程序的设计，结合硬件电路的设计特点，为了实现上面的问题，设计如下流程图图3 5.时间安排 （1）第1周：和毕业设计老师讨论选择自己的毕设课题。 （2）第2-5周：查找并阅读相关资料，在导师指导下完成开题报告并提交导师评阅。 （3）第5-9周：依据导师指导修改后的开题报告，进一步理淸思路，整理资料撰写论文初稿，并提交初稿交导师评阅。 （4）第10周：中期检查与答辩，对存在的问题及时解决，保证毕业顺利进行。 （5）第10-16周：根据导师提出的论文修改和完善意见，在导师的指导下对论文做进一步的充实、修改与完善。并将修改稿提交导师评阅。根据导师最后提出的定稿意见做最后的完善，检查论文的格式和文字等细节，按照论文的统一格式排版并将最终的论文定稿打印、装订，同时提交论文定稿的电子版给导师。 （6）第16-18周：准备并参加论文答辩。 6参考文献 1吴志祥.基于ATtiny单片机的永磁型欠压脱扣器的设计J.工矿自动化，2008：119-121；2本健.永磁操动机构磁路及控制系统设计学位论文.华中科技大学，2003；3童诗白.模拟电子技术基础M.高等教育出版社，2006； 4周志敏.我国智能电器的现状与发展趋势J.2002:1-4； 5游一民.关于永磁机构中永磁工作点的讨论J.高压电器，2002：39-41； 6钱家骊.中压断路器用永磁机构中线圈不同布置的分析J.高压电器，2000：22-28； 7GB 14048.12006/IEC 60947-1:2001低压开关设备和控制设备第1部分:总则S； 8GB 14048.22008/IEC 60947-2:2006低压开关设备和控制设备第2部分:断路器S； 9李文卓.一种新型永磁电动操作机构J.上海交通大学学报，2007:492-496； 10邹积岩.王毅，开关智能化的概念与相关的理论问题J.高压电器，2000； 11陈德桂.电磁机构的计算机辅助设计M.西安交通大学教材供应科，1987； 12尹勇，李林清.Multisim电路仿真入门与进阶M.科学出版社，2005； 13毛灵通.浅谈PIC单片机及其数据存储器J.华章，2007； 14杨益伟.低压断路器及其电流参数的选择J.安徽电气工程职业技术学院学报，2011；15王兆安，黄俊.电力电子技术M.机械工业出版社，2000； 16吕晨旭.浅谈智能电网及发展趋势J.数字技术与运用，2011； 17高敏.基于SOC永磁型欠压脱扣器的设计学位论文硕士，2009； 18王仁祥.常用低压电器原理及其控制技术.机械工业出版社，2002； 19张静，孙建军.一种单稳态永磁操动机构智能装置的研制J.上海电器技术，2007：20吴志祥.高可靠永磁型欠压脱扣器的研究与设计J.低压电气，2013； 21范通让.低压断路器网络化关键技术的研究学位论文.河北工业大学，2001； 22许蓉.我国智能电网的发展及其关键技术浅析J.科技致富向导，2012；