一种风力发电用低压断路器的控制器制造技术

本实用新型专利技术公开了一种风力发电用低压断路器的多功能智能控制器，模拟量输入通道包括电流信号输入通道和电压信号输入通道，电压信号输入通道电流、电流信号输入通道与电能计量芯片和多功能智能相连，分合闸控制模块输入端分别与模拟脱扣模块输出端及ＤＳＰ处理器分合闸控制信号的输出端相连，ＤＳＰ处理器与外扩存储器相连，ＤＳＰ处理器经网络通信模块与以太网相连，ＤＳＰ处理器与ＴＣＰ／ＩＰ网络通信模块相连，ＤＳＰ内嵌ＣＡＮ控制器与ＣＡＮ总线通信模块相连，ＣＡＮ总线通信模块与ＣＡＮ现场总线网相连。本实用新型专利技术集高速采集、实时处理、参数设置、网络监控、电能计量和谐波分析功能于一体，具有实时性好、可靠性高和成本低的特点。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术属于用于风力发电的低压电器领域，尤其涉及用于风力发电的低压断 路器。
技术介绍
随着风力发电的推广，其相关的低压电器亦得到了迅速的发展。风力发电用低压 断路器除了具有常规低压断路器的主要功能外，由于风力发电的特点还应具有一般断路器 所不具备的电能计量、谐波分析等功能。随着微电子技术、计算机技术以及网络技术的发展，智能设备的集成度提高及具 有通信功能成为可能。目前，具有电能计量、谐波分析功能的风力发电用低压断路器实现方 法的相关文献未见报道。
技术实现思路
为了适应风力发电的特殊要求，本技术的目的在于提供具有电能计量、谐波 分析、现场总线CAN及Internet通信的一种风力发电用低压断路器多功能智能控制器。本技术的技术方案是模拟量输入通道包括电流信号输入通道和电压信号输 入通道，电压信号输入通道电流、电流信号输入通道与电能计量芯片相连，电流信号输入通 道与模拟脱扣模块相连，分合间控制模块的输入端分别与模拟脱扣模块的输出端及DSP处 理器分、合间控制信号的输出端相连，DSP处理器与DSP的外扩存储器相连，DSP处理器经网 络通信模块与以太网相连，DSP处理器与TCP/IP网络通信模块相连，DSP内嵌的CAN控制器 与CAN总线通信模块相连，CAN总线通信模块与CAN现场总线网相连。本技术集高速采集、实时处理、参数设置、网络监控、电能计量和谐波分析功 能于一体，具有实时性好、可靠性高、成本低等特点。附图说明图1是本技术结构组成框图；图2是图1中电流信号输入通道5、电压信号输入通道4电路原理图；图3是图1中电能计量芯片3的电路原理图；图4是图1中模拟脱扣模块6的电路原理图；图5是图1中分合闸控制模块7的电路原理图；图6是图1中CAN总线通信模块11的电路原理图；图7是图1中TCP/IP网络通信模块10的电路原理具体实施方式如图1所示，本技术由电源模块2、DSP处理器1及外扩存储器8、电压信号输 入通道4、电流信号输入通道5、电能计量芯片3、模拟脱扣模块6、分合闸控制输出模块7、节点设置模块9、CAN总线通信模块11和TCP/IP网络通信模块10组成。电流信号输入通道 5、电压信号输入通道4与电能计量芯片3相连，电流信号输入通道5与模拟脱扣模块6相 连，分合闸控制模块7的输入端分别与模拟脱扣模块6的输出端及DSP处理器1的分合闸 控制信号的输出端相连，断路器的分、合状态经分合间控制模块7传与DSP处理器1，DSP处 理器1与DSP的外扩存储器8相连，DSP处理器1经TCP/IP网络通信模块10与以太网12 相连。DSP处理器1与TCP/IP网络通信模块10相连。DSP内嵌的CAN控制器与CAN总线 通信模块11相连，CAN总线通信模块11与CAN现场总线网13相连，实现基于现场总线CAN 的通信功能；以AT89S8252与RTL8019AS相结合构成的TCP/IP网络接口模块，与DSP之间 通过串行通信进行数据交换，可实现网络组态、远程集中监控和管理。电源模块2分别与上 述各相应模块和处理器连接，为其提供电源。低压断路器的电流互感器和电压互感器输出信号经电流信号输入通道5、电压信 号输入通道4至电能计量芯片3的输入端，其中电流信号输入通道5采样电路前的信号还 接至模拟脱扣模块6的输入端，当正常运行状态下出现特大短路电流或断路器由断开合闸 到短路电路上，模拟脱扣模块6的输入信号超过规定的值，比较环节发出脱扣信号，经分闸 控制电路将断路器断开，而不经过DSP处理器1的处理；DSP自电能计量芯片3读取瞬时电 流值、瞬时电压值、瞬时功率值、电能值、电流有效值和电压有效值进行处理并判断是否报 警或保护动作和谐波分析；DSP读取节点设置模块9所设置的值，用于设置本智能控制单元 在网络中的编号，以识别不同的断路器。如图2所示，模拟量输入通道包括电流信号输入通道5和电压信号输入通道4。电 流信号输入通道5由移相电路、限幅电路和采样电路等组成，电压信号输入通道4由限幅电 路、采样电路等组成。电流互感器输出信号经移相电路、限幅电路后接模拟脱扣模块6输入 端，同时经采样电路、去耦电路接至电能计量芯片3的15脚和16脚；电压互感器输出信号 经限幅电路、采样电路和去耦电路接至电能计量芯片3的9脚和10脚。具体为电流互感 器输出信号一端接电阻R22，电阻R22经电容C8接地，同时电阻R22接模拟脱扣模块6的 XI、电阻R23、稳压管D8的阴极；电阻R23经电阻R26和电容C9接地，电阻R23同时接电能 计量芯片3的芯片CS5460A的16脚；稳压管D8的阳极接稳压管DlO的阳极，稳压管DlO的 阴极接地；电流互感器输出信号的另一端接地，同时电流互感器的该输出端接电能计量芯 片3的芯片CS5460A的第15脚。电压互感器输出信号的一端接稳压管D4的阴极，同时电 压互感器的该输出端经电阻R18接电能计量芯片3的CS5460A的第9脚；电能计量芯片3 的芯片CS5460A的第9脚经电阻R20、电容C6接地；稳压管D4的阳极接稳压管D6的阳极， 稳压管D6的阴极接地；电压互感器输出信号的另一端接地，同时电压互感器的该输出端接 电能计量芯片3的CS5460A的第10脚。如图3所示，电能计量芯片3由芯片CS5460A构成。电流信号输入通道5的采样电 路输出信号接至CS5460A的第15脚、第16脚，电压信号输入通道4的采样电路输出信号接 至CS5460A的第9脚、第10脚；CS5460A通过其双向串行口 SDI, SDO, SCLK与DSP的PBOO, PB01、PB02相连。具体是电能计量芯片Ul的第9脚接A相电压输入通道中采样电路的输 出信号；电能计量芯片Ul的第16脚接A相电流输入通道中采样电路的输出信号；电能计 量芯片Ul的第10脚、第15脚、第13脚、第4脚接地；电能计量芯片Ul的第11脚、第12脚 同时经电容C13接地；电能计量芯片Ul的第1脚经晶振C5接电能计量芯片Ul的第24脚；电能计量芯片Ul的第14脚经电阻R3接电源VCC，电源VCC经电容Cl接地；电能计量芯片 Ul的第3脚接电阻R4的一端，电阻R4的另一端同时经电容C2接地、电阻Rl接VCC ；电能 计量芯片Ul的第17脚分别经电阻R31接地、经电阻R30接电源VCC;电能计量芯片Ul的 第19脚接复位电路的输出信号RSTOUT ；电能计量芯片Ul的第7脚、第23脚、第6脚、第5 脚分别接信号处理器TMS320F2812的第48脚、第45脚、第46脚、第47脚。如图4所示，模拟脱扣模块6由基准电压形成电路和窗口比较电路组成。电流信号输入通道5中采样电路前的电流信号XI、X2、X3分别接运算放大器U18的5、7脚，运算 放大器U18的9、11脚及运算放大器U19的5、7脚；运算放大器U19与电阻R59 R66、电 容C66、C67、二极管D16、三极管T5相结合，提供合间瞬间及稳态下的基准电压，输入到运 算放大器U20的3脚，运算放大器U20的1脚输出接运算放大器U18的7、11及运算放大器 U19的11脚，同时经电阻R57接运算放大器U20的6脚进行反相，运算放大器U20的7脚 输出接到运算放大器U18的4、8及运算放大器U19的4脚本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种风力发电用低压断路器的控制器，包括模拟量输入通道、ＤＳＰ处理器和电源模块，其特征是：模拟量输入通道包括电流信号输入通道（５）和电压信号输入通道（４），电流信号输入通道（５）、电压信号输入通道（４）与电能计量芯片（３）相连，电流信号输入通道（５）与模拟脱扣模块（６）相连，分合闸控制模块（７）的输入端分别与模拟脱扣模块（６）的输出端及ＤＳＰ处理器（１）分合闸控制信号的输出端相连，ＤＳＰ处理器（１）与ＤＳＰ的外扩存储器（８）相连，ＤＳＰ处理器（１）经网络通信模块（１０）与以太网（１２）相连，ＤＳＰ处理器（１）与ＴＣＰ／ＩＰ网络通信模块（１０）相连，ＤＳＰ内嵌的ＣＡＮ控制器与ＣＡＮ总线通信模块（１１）相连，ＣＡＮ总线通信模块（１１）与ＣＡＮ现场总线网（１３）相连。

【技术特征摘要】
一种风力发电用低压断路器的控制器，包括模拟量输入通道、DSP处理器和电源模块，其特征是模拟量输入通道包括电流信号输入通道(5)和电压信号输入通道(4)，电流信号输入通道(5)、电压信号输入通道(4)与电能计量芯片(3)相连，电流信号输入通道(5)与模拟脱扣模块(6)相连，分合闸控制模块(7)的输入端分别与模拟脱扣模块(6)的输出端及DSP处理器(1)分合闸控制信号的输出端相连，DSP处理器(1)与DSP的外扩存储器(8)相连，DSP处理器(1)经网络通信模块(10)与以太网(12)相连，DSP处理器(1)与TCP/IP网络通信模块(10)相连，DSP内嵌的CAN控制器与CAN总线通信模块(11)相连，CAN总线通信模块(11)与CAN现场总线网(13)相连。2.根据权利要求1所述的一种风力发电用低压断路器的控制器，其特征是电流信号 输入通道(5)由移相电路、限幅电路和采样电路组成，电压信号输入通道⑷由限幅电路、 采样电路组成，电流互感器输出信号经移相电路、限幅电路后接模拟脱扣模块(6)输入端， 同时经采样电路、去耦电路接至电能计量芯片⑶；电压互感器输出信号经限幅电路、采样 电路和去耦电路接至电能计量芯片(3)。3.根据权利要求1所述的一种风力发电用低压断路器的控制器，其特征是电能计量 芯片(3)由芯片CS5460A构成，电流信号输入通道(5)和电压信号输入通道(4)的采样电 路输出信号分别接至CS5460A，CS5460A通过其双向串行口 SDI、SDO、SCLK与DSP的ΡΒ00、 PB01、PB02 相连。4.根据权利要求1所述的一种风力发电用低压断路器的控制器，其特征是模拟脱扣 模块(6)由基准电压形成电路和窗口比较电路组成，电流信号输入通道(5)中采样电路前 的电流信号...

【专利技术属性】
技术研发人员：曾庆军，黄巧亮，刘利，陈伟，陆逸，
申请(专利权)人：江苏科技大学，
类型：实用新型
国别省市：32[中国|江苏]