基于fpga的永磁机构智能控制器的研究与设计

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1、万方数据中图分类号!丛§21UDC鱼2Q硕士学位论文学校代码!Q三三3密级公珏基于FPGA的永磁机构智能控制器的研究与设计ResearchandDesignonthePermanentMagneticActuatorControllerBasedonFPGA作者姓名：学科专业：研究方向：学院(系、所)：指导教师：副指导教师：屠振宇电气工程电力系统及其自动化信息科学与工程学院欧阳昌华副教授廖力清教授论文答辩日期殓比￡盈答辩委员会主席丝多中南大学二零一四年四月学位论文原创性声明嘲嬲万方数据本人郑重声明，

2、所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了论文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得中南大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我共同工作的同志对本研究所作的贡献均已在论文中作了明确的说明。申请学位论文与资料若有不实之处，本人承担一切相关责任。作者签名：骂孥日期：业年上月巫日学位论文版权使用授权书本学位论文作者和指导教师完全了解中南大学有关保留、使用学位论文的规定：即学校有权保留并向国家有关部门或机构送

3、交学位论文的复印件和电子版；本人允许本学位论文被查阅和借阅；学校可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用复印、缩印或其它手段保存和汇编本学位论文。保密论文待解密后适应本声明。作者签名：蜃啦日期：!!生年上月盟日导师签名鱼缒晋日期：—业年二[月至艮日万方数据基于FPGA的永磁机构智能控制器的研究与设计摘要：断路器是电力系统中的重要设备，在电力系统线路及设备的保护中担任着极其重要的角色。永磁机构的出现为断路器实现智能化操作及高可靠提供了物质基础，永磁机构控制器的作用是使配永磁机构

4、断路器在最佳时机分合闸，可以大大减小合闸涌流和分闸过电压。永磁机构控制器采用分立元件设计，全硬件实现，但功能少、性能受限、电路复杂、缺乏灵活性；采用单片机设计，存在飞程序问题，即CPU的指令地址指针在外部干扰下，这种模式容易发生指令脱离正常轨道使运行陷入不可预测的非法循环中，为减少这一问题的发生，需要付出很大的硬件和软件开销；采用FPGA是以纯硬件的方式实现全部的电子控制功能，没有任何软件控制，把一个线路系统放在一片很小的芯片里面，以芯片代替电路板，这个特点非常适合永磁操动机构的控制，是一个先进而可

5、靠的方案。本文在对介绍了课题的研究背景和国内外研究现状的基础上，分析了永磁机构断路器的工作原理、分类及其智能控制器的智能选相开关控制技术，比较了传统MCU处理器、DSP处理器及以FPGA为核心处理器的控制方式的异同点，论证了设计基于FPGA的永磁机构断路器智能控制器方案的可行性并制定了总体设计方案。以FPGA为控制器核心处理器，加强了硬件结构的灵活性，使得多种控制算法以及外设集成在片上系统，提高了智能控制器的性能和功能扩展性，控制器在硬件以及软件方面均采用了模块化设计，在完成对永磁机构控制的基本功能

6、之外，加入了通信模块、人机接口模块等，让控制器的数据实时性和可操作性大大的提升，在软件方面，核心控制程序采用了硬件描述语言进行编程，并用Matlab进行了分合闸模块进行了理想化建模仿真，详细介绍了控制器各个模块的设计原理及其功能实现。最后，在课题组实验室调试环境下，对永磁机构智能控制器，进行了调试和试验。试验结果显示，本文设计的控制器可完成预期功能，达到预期性能指标。图39幅，表5个，参考文献70篇关键字：永磁机构现场可编程门阵列智能选相控制器分类号：TM571II万方数据ResearchandDe

7、signonthePermanentMagneticControllerBasedonFPGAAbstract：Theimportantequipmentcalledcircuitbreakerplaysaessentialroleinprotectingthecircuitandfacilitiesoftheelectricalpowersystem．TheinventionofPMA(permanentmagneticactuator)suppliedthesubstantialbasefort

8、heachievementofthehighreliabilityandintellectualizeofthecircuitbreaker．Thefunctionoft11eintelligentcontroilerforthecircuitbreakerwithpermanentmagneticactuatoriScontrollingtheswitchonandoffatminimizetheclosingsurgeandthemostsuitabletime，