基于DSP和CPLD的低壓斷路器智能控制器

2．2 脫扣電路模塊設(shè)計(jì)

脫扣電路分為數(shù)字脫扣與模擬脫扣數(shù)字脫扣電路較為簡(jiǎn)單，DSP通過(guò)I／O口輸出脫扣信號(hào)，經(jīng)過(guò)光耦隔離放大驅(qū)動(dòng)磁通線圈。模擬脫扣電路采用比較器電平鑒幅電路實(shí)現(xiàn)，每一相電流采用兩個(gè)比較器來(lái)完成，當(dāng)微處理器沒(méi)有發(fā)出脫扣信號(hào)且電流信號(hào)的幅值在參考基準(zhǔn)電壓范圍內(nèi)，則比較器并聯(lián)輸出一高電平，否則為低電平。低電平信號(hào)通過(guò)脈寬檢測(cè)電路，進(jìn)行抗干擾處理。如果低脈沖維持一定的寬度則單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器被觸發(fā)，同時(shí)輸出一定寬度的脈沖通過(guò)驅(qū)動(dòng)電路使磁通變換器打開(kāi)，從而分?jǐn)鄶嗦菲鳌ＤM脫扣電路如圖3所示。

比較器電平鑒幅電路在實(shí)際應(yīng)用中，由于干擾的存在，比較器的輸出會(huì)出現(xiàn)一些不必要的窄脈沖，因此設(shè)計(jì)了脈寬檢測(cè)電路用于濾除干擾尖峰引起誤觸發(fā)脫扣動(dòng)作。在設(shè)計(jì)時(shí)，當(dāng)輸入脈沖寬度大于1ms時(shí)，輸出32．9ms的脫扣信號(hào)；當(dāng)小于1ms時(shí)，不輸出脫扣信號(hào)。

模擬脫扣電路在實(shí)際應(yīng)用中，上電初期的短路電流只在100 ms內(nèi)起作用，其后即在DSP初始化完畢開(kāi)始正常運(yùn)行，模擬脫扣電路則進(jìn)行特大短路電流的判斷，兩種不同情況，其電流定值不同。因此設(shè)計(jì)了可切換參考基準(zhǔn)電壓，即MCR分?jǐn)嘟油娐?。MCR分?jǐn)嘟油娐吩谏想姵跗冢珻408兩端電壓較低，通過(guò)比較器輸出高電平，使得T401飽和導(dǎo)通，因此參考基準(zhǔn)電壓降低，即模擬脫扣動(dòng)作值較低，出現(xiàn)短路故障時(shí)，實(shí)現(xiàn)MCR脫扣。上電穩(wěn)定后，C408兩端電壓升高，通過(guò)比較器輸出低電平，使得T401截止，此時(shí)參考基準(zhǔn)電壓較高，在出現(xiàn)特大短路電流時(shí)，實(shí)現(xiàn)模擬脫扣，MCR脫扣電路如圖4所示。

2．3 GPRS通信模塊與DSP硬件接口設(shè)計(jì)

GPRS通信模塊采用SIEMENS公司的MC55GPRS模塊，軟件原理圖如圖5所示。DSP芯片F(xiàn)2812通過(guò)外部總線接口XINTF擴(kuò)展了一塊帶雙異步串口(UART)的TL16C752B芯片，和MC55 GPRS模塊相連。DSP芯片主要實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)所需的協(xié)議以及監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的采集、中心主站的命令的解析；GPRS模塊則完成無(wú)線通信功能。

3 控制器軟件設(shè)計(jì)

系統(tǒng)軟件主要完成信號(hào)采樣，脫扣算法，通信處理和按鍵顯示等功能。控制器的軟件設(shè)計(jì)采用匯編語(yǔ)言和C語(yǔ)言混合編程的方法進(jìn)行程序結(jié)構(gòu)優(yōu)化，以確保實(shí)時(shí)性。程序具有模塊化和子程序化的特點(diǎn)，同時(shí)在程序設(shè)計(jì)中加入了抗干擾處理。主程序流程圖如圖6所示。

4 結(jié)語(yǔ)

本文詳細(xì)敘述了智能控制器系統(tǒng)各組成部分的設(shè)計(jì)過(guò)程，并給出了具體的電路圖。通過(guò)軟件與硬件系統(tǒng)測(cè)試表明，該智能控制器能夠較好地完成信號(hào)采集、無(wú)線通信和線路通斷控制功能。在后續(xù)的研究中，可采用嵌入式實(shí)時(shí)多任務(wù)操作系統(tǒng)μC／OS-Ⅱ作為系統(tǒng)軟件平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)μC／OS-Ⅱ在F2812上的移植。