基于DSP和CPLD的低壓斷路器智能控制器

0 引言

智能電網(wǎng)的發(fā)展，對低壓電器的智能化提出了較高的要求，目前國內使用較多的小型斷路器的智能化穩定性不夠，在于其體積較小，將信號采集電路、動(dòng)作執行和智能脫扣器都安裝在本體內，開(kāi)關(guān)內的強電場(chǎng)產(chǎn)生的電磁干擾和高溫，使得斷路器可靠性降低。本文介紹的智能控制器脫離于斷路器本體，并且能夠連接多個(gè)斷路器，實(shí)現對多個(gè)斷路器的監控。

1 控制器的總體結構

群組智能控制器的核心采用DSP TMS320F2812芯片，輔以CPLD EPM3128芯片來(lái)實(shí)現鍵盤(pán)和液晶的時(shí)序邏輯，減少擴展芯片帶來(lái)的體積問(wèn)題，外圍電路主要包括信號調理電路和脫扣控制電路等。為適應智能電網(wǎng)的無(wú)線(xiàn)通信，在智能控制器中添加GPRS模塊，使得斷路器能夠更好地融入到智能電網(wǎng)中。

2 控制器的硬件設計

所采集的多個(gè)斷路器的電壓、電流等信號，經(jīng)過(guò)信號調理電路進(jìn)行調理后送入DSP處理器，經(jīng)過(guò)信號的變換、運算和判斷等處理，斷路器有故障時(shí)通過(guò)脫扣電路實(shí)現脫扣。系統總體結構框圖如圖1所示。

2．1 信號調理電路模塊設計

信號調理模塊的主要功能，一是低通濾波，濾除高頻噪聲；二是信號放大，由于檢測電流范圍較大，為適應較大的動(dòng)態(tài)范圍，提高A／D采樣分辨率，使變換后的數字信號盡可能準確反映模擬信號的大小，設計了兩路放大環(huán)節。一路有較大的放大倍數，放大小電流時(shí)的信號；另一路放大倍數較小，進(jìn)行大電流時(shí)的信號放大。因為A／D轉換器的信號輸入范圍有限，為防止大電流信號時(shí)產(chǎn)生過(guò)高的輸入電壓，對檢測電路和A／D轉換器造成損壞，設計了電平限幅保護電路。

圖2為每一相大電流信號濾波、平移、放大和限幅電路。由于A(yíng)／D轉換器輸入電壓范圍為0～3 V；而輸入信號是直流偏移電平為0 V的交變正弦波，所以設計電平偏移電路抬高電流信號。低通濾波和信號放大由兩級運放組成。