基于S12X的断路器智能控制器设计

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1、基于S12X的断路器智能控制器设计作者：指导教师：殷建强李宣东教授荣国平讲师南京大学研究生毕业论文(申请工程硕士学位)南京大学软件学院2010年7月南京大学硕士论文TheDesignof$12XBreakerintelligentControllerYIN，Jianqiang，．一lIIIIIIIlUIIIIUIIIIllUIIfY2377957SubmittedinpartialfulfillmentoftherequirementsforthedegreeofMasterofEngineeringSuper

2、visedbyLI，XuandongRONGGuopingSoftwareInstituteNANJlNGUNIVERSITYNanjing，ChinaJuly，2010南京大学硕士论文摘要低压断路器是一种用于分配电能和保护线路的电力设备，目前呈现了智能化、网络化的发展趋势。国外最新的低压断路器产品，其智能控制器电流精度达到了I．5％，功率、功率因素精度达2．5％，并具有谐波分析及多种保护功能。另外，这些新产品已实现了现场总线通信，可与上位计算机组网形成先进的监控网络。而在国内一直沿用20世纪90年代开发的DW

3、45系列产品。这些产品使用了微处理器为控制核心，具有基本的过电流保护功能，但电流测量精度仅为10％左右，并且无谐波分析及现场总线通信等功能，整体可靠性也不理想。因此，进行具有测量三相电流、电压、功率、功率因素及谐波分析等功能的新一代高性能、高可靠性的智能控制器的研发具备了现实意义。国外的智能控制器一般采用专用集成电路的设计方法，具有集成度高、可靠性好、体积小等优点，但是也有开发周期长、价格高等缺点。而国内的控制器一般采用通用微控制器或DSP，降低成本的同时，无法满足新一代智能控制器对可靠控制、实时计算、低功耗与

4、小体积的实际要求。本文提出了一种新颖的基于S12X双核处理器的智能控制器设计方案，使用XGate协处理器负责频繁的数据采集、通信收发等中断请求任务，使用S12X主处理器完成测量保护、谐波分析及现场总线等工作，实现了智能控制器的高性能与高可靠，并且降低了整机成本。在实现时，硬件采用了可靠的双芯互感器供电方式，软件开发使用了CodeWarrior开发工具完成了双核工程的建立，使用了BDM方法完成了相关的调试与测试。利用双核处理器的内置12位ADC提高了电力参数的测量精度，使用代码在RAM中运行的策略提高了程序运行速

5、度，通过捕获比较器编程实现了电压频率测量，通过对双核处理器串口编程实现了Modbus总线通信。此外还采用软件看门狗、CRC校验等手段提高了智能控制器的抗电磁干扰水平。上述方案提高了配电系统的可靠性与自动化水平，并且具有价格适中、扩展性强等特点，己成功应用在CW2000／5000系列断路器智能控制器产品中。关键词：智能控制器，谐波分析，双核处理器，电磁兼容南京大学硕士论文AbstractLowvoltagebreakersareelectricequipmentusedfordistribuingpowerand

6、protectingwires．Nowadaysithaspresentedatrendofintelligenceandcyberization．Thenewestlowvoltagebreakersabroadhavedevelopedtoanewgeneration，inwhichthecurrentmeasurementaccuracyoftheintelligentcontrollerreaches1-5％．thepowerandpowerfaclotaccuracyreaches2．5％。andth

7、econtrollerhasfunctionsofharmonicanalysisandvariousprotections．Besides，theintelligentcontrollercanrealizeanadvancedmonitornetworkwiththemonitoringcomputerthroughthefieldbus．However，theDW45seriesIntelligentUniversalCircuitBreakerswhicharedevelopedin20century9

8、0yearshavebeenusedinourcountryuntilnow．IthasadoptedMCUascontrolcoreandcontainsbasicover-loadprotection．Unfortunately，only10％currentmeasurementaccuracy、lackofharmonicanalysisandfieldbuscommunicat