基于单片机家用和类似用途剩余电流动作断路器的研究

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1、ThesisSubmittedtoHebeiUniversityofTechnologyforTheMasterDegreeofElectricalEngineeringRESEARCHONRESIDUALCURRENTOPERATEDCIRCUIT-BREAKERSFORHOUSEHOLDUSESBASEDONMCUByBaiLongwenSupervisor:Prof.LiKuiNovember2012河北工业大学硕士学位论文基于单片机的家用和类似用途剩余电流动作断路器的研究摘要家用和类似用

2、途剩余电流动作断路器是一种广泛应用于低压配电网的重要低压保护电器。随着工作环境的要求以及相应国家标准的规定，剩余电流动作断路器不仅要精确检测工频正弦波形的剩余电流，还需准确检测正弦半波（半波）、90°触发角正弦(90°波)和135°触发角正弦（135°波）等脉动直流剩余电流。故本文对能满足上述要求的家用和类似用途剩余电流动作断路器进行了研究。首先对剩余电流保护技术发展现状进行了相关介绍，描述了国家标准对家用和类似用途剩余电流动作断路器性能参数的设计要求，并简述剩余电流动作断路器的工作原理。设计了

3、硬件电路，包括电源、信号调理电路、单片机外围电路、脱扣电路等。对其中涉及的原理图、器件型号和参数选择进行了详细描述，并对部分电路进行仿真和实测。同时对电磁兼容问题进行研究，分析了相关测试要求及解决方案。软件上采用门限值算法，包括阈值算法和有效值阈值算法。建立阈值算法数学模型，并进行了数学推导。建立基于有效值阈值算法的Matlab/Simulink仿真模型，并对仿真模型进行详细描述。通过实际测试，发现有效值阈值算法满足要求。同时和Matlab/Simulink仿真模型的仿真动作值进行对比，验证仿真

4、模型的正确性。关键词：剩余电流动作断路器，脉动直流，单片机，Matlab/Simulink，阈值算法i基于单片机的家用和类似用途剩余电流动作断路器的研究RESEARCHONRESIDUALCURRENTOPERATEDCIRCUIT-BREAKERSFORHOUSEHOLDUSESBASEDONMCUABSTRACTResidualcurrentoperatedcircuit-breakersforhouseholdusesisanimportantkindoflow-voltageprotec

5、tivedevice,whichiswidelyusedinlowvoltagedistributionpowergrid.Withthedemandofworkingenvironmentandthecorrespondingnationalstandards,Theresidualcurrentoperatedcircuit-breakercannotonlyaccuratelydetecttheresidualcurrentof50Hzsinewave,butalsodectectapul

6、satingDCresidualcurrent,whichcontainsahalfsinewave(half-wave)、a90°triggeranglesinewave(90°-wave)anda135°triggeranglesinewave(135°-wave).So,thepaperstudystheresidualcurrentoperatedcircuit-breakersforhouseholduses,whichcanmeettheabovedemands.Firstly,an

7、introductionofthedevelopmentoftheresidualcurrentoperatedprotectivedeviceisgiven.Thedesignrequirementsofthenationalstandarsfortheresidualcurrentoperatedcircuit-breakers’performanceispresented.Andthebreaker’sprincipaldiagramisbrieflyintroduced.Thepaper

8、givesthedesignofhardwarecircuitthatcontainspowersupply,signalprocessingcircuit,MCUanditsperipheralcircuit,tripcircuit.Andtheinvolvedschematics,devices,parametersaredescribedindetail,somecircuitsaresimulatedandmeasured.Atthesametime,Thepaperdiscussest