智能型漏電斷路器的設(shè)計(jì)
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2．2．1 單片機(jī)電路
單片機(jī)選用PIC24FJ64，它是由Micrchip公司設(shè)計(jì)的一款改進(jìn)型哈佛架構(gòu)的高性能CPU，是智能斷路器的核心，它完成智能斷路器的各種控制功能，包括三相電壓、三相電流和漏電電流的采樣、數(shù)據(jù)處理、報(bào)警輸出、與上位機(jī)通信、液晶顯示及按鍵等功能。Microchip公司開發(fā)、研制和生產(chǎn)單片機(jī)技術(shù)性能具有以下優(yōu)點(diǎn)：1)哈佛總線結(jié)構(gòu)；2)精簡(jiǎn)指令集(RISC)技術(shù)；3)尋址方式簡(jiǎn)單；4)代碼壓縮率高；5)運(yùn)行速度高；6)功耗極低；7)PIC16F877芯片具有A／D、MSSP、USART串行總線端口等，并有外接電路簡(jiǎn)潔、開發(fā)方便、可用C語(yǔ)言編程、程序保密性強(qiáng)等特點(diǎn)。
2．2．2 剩余電流檢測(cè)電路
剩余電流檢測(cè)電路是一個(gè)零序電流互感器。被保護(hù)的相線、中性線穿過(guò)環(huán)形鐵心，構(gòu)成了互感器的一次線圈，纏繞在環(huán)形鐵芯上的繞組構(gòu)成了互感器的二次線圈，如果沒(méi)有漏電發(fā)生，這時(shí)流過(guò)相線、中性線的電流向量和等于零，因此在二次線圈上也不能產(chǎn)生相應(yīng)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。如果發(fā)生了漏電，相線、中性線的電流向量和不等于零，就使二次線圈上產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，這個(gè)信號(hào)就會(huì)被送到中間環(huán)節(jié)進(jìn)行進(jìn)一步
的處理，如圖3所示。本文引用地址：http://m.butianyuan.cn/article/159307.htm
交流信號(hào)經(jīng)過(guò)絕對(duì)值放大電路處理后，得到全波整流，處理后的信號(hào)送入到單片機(jī)中。單片機(jī)每個(gè)周期采樣36個(gè)點(diǎn)，根據(jù)式(1)可以計(jì)算出剩余電流的有效值，其中X為采樣值。
2．2．3 三相電壓電流及相序檢測(cè)
電流檢測(cè)由二三相交流互感器、運(yùn)算放大器和整流濾波電路組成。其中三相交流互感器把電流轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)，經(jīng)運(yùn)算放大器構(gòu)成的電路調(diào)理后整流濾波輸入到單片機(jī)的A／D轉(zhuǎn)換器進(jìn)行轉(zhuǎn)換。
傳統(tǒng)的電壓檢測(cè)方法是采用電壓互感器或者線性光隔器，采用電壓互感器進(jìn)行電壓檢測(cè)的缺點(diǎn)是互感器體積偏大，而很多時(shí)候設(shè)計(jì)的產(chǎn)品要求控制器的體積小巧，從而安裝使用方便，而采用線性光隔的缺點(diǎn)是電壓檢測(cè)精度不高。本系統(tǒng)采用電流互感器與電阻串聯(lián)的方法對(duì)電壓進(jìn)行檢測(cè)，既大大減小了控制器的體積，也可以保證電壓檢測(cè)的高精度。其原理圖如圖4所示。
電流互感器采用耀華電子生產(chǎn)的1：1的電流互感器TV16，由于電流互感器的原邊和副邊變比相等，所以副邊電壓等于原邊電壓．通過(guò)選擇合適的電阻R1，使電流互感器副邊輸出電壓峰值不超過(guò)最大允許的采樣電壓，互感器副邊電壓經(jīng)過(guò)整流橋后變成單相全波，單片機(jī)的A／D轉(zhuǎn)換器可對(duì)全波進(jìn)行采樣分析。
電源相序檢測(cè)采用峰值檢測(cè)法，A、B、C三相電壓的相位相差120°。檢測(cè)的方法是當(dāng)檢測(cè)到A相的最大值是開始計(jì)時(shí)，當(dāng)檢測(cè)到B相的最大值時(shí)停止計(jì)時(shí)，A、B兩相峰值之間的時(shí)間間隔就可以得到，設(shè)為△t，根據(jù)△t可以求出A、B兩相的相位差φ，其計(jì)算公式為：
如果計(jì)算出來(lái)的相位差110°≤φ≤130°，可認(rèn)為相序正常，如果超出這個(gè)范圍，則判定為相序錯(cuò)誤。
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