2017届毕业设计（论文）开题报告PDF转WORD:https:/smallpdf.com/cn/pdf-to-word二级学院：电气与光电工程学院班级：学生：学号：指导教师：职称：课题名称基于比较器的低成本双线圈欠压脱扣器设计课题类型毕业设计毕业论文起止时间2017.2.136.18开题报告（毕业设计：含课题来源及现状、设计要求、工作内容、设计方案、技术路线、预期目标、时间安排及参考文献等。字数为3000以上。）1课题简介本次设计课题是基于比较器的低成本双线圈欠压脱扣器设计，它将应用于各类电网的供配电系统的生产中。脱扣器的性能关系着断路器是否能够以准确、高效的动作来实现对线路的控制和保护作用。促进脱扣器的发展与推广有助于我国低压电器设备总体水平的提高。2课题的来源及现状2.1课题的来源脱扣器应保护电路的需要而产生并随着断路器的发展而发展。断路器是指一类能够关合、承载和开断正常回路条件下的电流，并能在规定时间内关合、承载和开断异常回路条件（包括短路条件）下的电流的开关装置。断路器作为电力系统中一种非常重要的开关器件，被广泛的应用于各类电网的供配电系统的生产中，起核心的器件即为脱扣器。脱扣器在断路器中负责采集信号与控制执行元件来完成线路接通和断开的操作，所以脱扣器的性能关系着断路器是否能够以准确、高效的动作来实现对线路的控制和保护作用。2.2课题的国内外现状1885年世界上最早的断路器产生，它是一种刀开关结构的基础上加装过电流的保护装置-脱扣器而来的。那时的脱扣器是电磁式过电流脱扣器，其具有断电自动复位功能，那时的脱扣器还只能实现对电路的瞬时保护功能。1905年，具有自由脱扣装置的空气断路器诞生。1930年以来，随着科技的进步，电弧原理的发现和各种灭弧装置的发明，逐渐形成了目前的机构。由于电子元件的兴起，50年代末又产生了电子脱扣器，到了单片机的普及，又问世了SJ003-1智能型断路器。脱扣器发展历史可分为三代：第一代的电磁式过电流脱扣器，这种脱扣器功能非常的简单，精度较低，动作单元为热继电器，靠双金属片随着温度的升高来产生弯曲变形，来实现脱扣信号的发出，但在通过过大的电流或机械碰撞时，容易使双金属片产生永久性变形，这让脱扣器的工作非常的不稳定，在生产生活中容易出现事故。第二代的电子式脱扣器，它是通过阻容回路的充放电来调整动作时间，通过调整电位器来设定动作电流的整定值，在很大程度上提高了断路器的保护性能，但是其动作时间的整定精度不高而且也不具备显示、联网通信和监控等功能，所以很快被市场淘汰。第三代的智能脱扣器，它不仅具有第二代脱扣器的保护功能，还增加了显示、网络通信和监视等功能，用户可以借助网络通信的功能来实现对脱扣器的远程控制。同时由于微处理器在脱扣器中的应用，使得脱扣器能够更加的智能化，脱扣器的功能也变得越发的强大，它可以显示电路中的各种参数，可监视、设定和修改各种保护功能的动作参数；也可保存电路动作时的故障值。欠压脱扣器从根本上来说应该属于第二代电子脱扣器。90年代中国国内出现了电子式脱扣器，90年代后期开发出基于单片机的多功能脱扣器，可实现过电流、短路等故障的保护，做到了运行、故障集中监视处理，大大提高了供电系统运行的可靠性和安全性。但是和当今国际领先水平还是有一定的差距，有待进一步的研究与设计。我国低压电器经过50年的发展已经形成了比较完善的体系，在低压电器的种类、规格、性能来看，基本上满足了我国国民经济发展的需求。目前，市场上销售的低压电器产品可大致分为三代产品。第一代产品主要包括DW10、DZ10，现已列入行业淘汰产品，技术特征是性能指标低，体积大，耗材耗能；第二代是70年代至80年代开发的产品，产品包括自行开发和技术引进的，其特征是技术指标明显提高，保护特性较完善，体积缩小，结构上适应成套设备的要求；90年代开发的产品为第三代产品，开发方针为抓住主要系列，跟踪国外先进技术，系列产品DW45等，其特征是高性能、小型化、电子化、智能化、组合化、多功能化，但此类产品市场占有率仅为5%10%。因此，促进此代产品的推广，从而刻不容缓促进我国低压电器设备总体水平的提高。3设计任务及要求3.1设计任务本次设计课题为基于比较器的低成本双线圈欠压脱扣器研究与设计。主要完成断路器功能特性、使用场合、内部结构等知识的学习，开展基于比较器的低成本双线圈欠压脱扣器研究与设计，包括电路设计与仿真。3.2设计任务和要求目标（指标）要求通过研究与设计，基本达到如下要求。（1）额定电压Ue：220V20%（2）吸合点电压：0.85Ue，动作准确度2V。（3）脱扣点电压：0.5Ue，动作准确度2V。（4）最小可动作间隔时间：0.3s。（5）额定电压脱扣力：F16N。3.3工作内容（1）学习电磁型电磁铁相关知识，基本掌握电磁型电磁铁参数计算。（2）掌握断路器内部“附件”欠压脱扣器原理、国标等内容。（3）学习电子Protel软件、Visio软件、Multisim软件，并能熟练运用。4设计方案4.1总体思路目前欠压脱扣器可分永磁型和电磁型二大类。前者因无“复位弹簧”，在控制板故障时，不能自复位脱扣。后者虽然形式多样，但多半是单线圈工作方式制。由电磁铁特性可知，电磁铁吸合时的始动电压高（功率大），保持电压低（功率小）。因此，以单线圈欠压脱扣电磁铁为主体的欠压脱扣器，要么采用较为复杂的控制线路，实现“高低”控制，进而保证其可靠性；要么采用直接PWM控制，对于单线圈欠压脱扣器，当电网电压在120%至50%范围内波动时，由于单线圈线径粗、电感小，PWM控制脉冲的占空比变化极大，电网电压高时，控制脉宽极窄，同时还由于斩波电压高，瞬时电流大等问题存在，特别容易引起功率输出电路发热、过压击穿或失控。电磁型欠压脱扣器中的一种双线圈欠压脱扣器，基于微处理器技术，采用临界震荡的整体方案，思路清晰、效果良好。但实现较为困难，制造工艺要求严，制作成本较高，尤其是采用微处理器之后，特别容易受电磁辐射等干扰。本发明提供一种的电源电路串联于第一开关电路中之后，在充分优化整体电路的前提下，有效提高电路能效，成本极为低廉、抗干扰能力强、极易制造等优点的双线圈欠压脱扣器。4.2具体方案本次设计主要由EMC滤波电路、整流电路、取样电路、PWM电路、第一开关电路、电源电路、比较电路、门栓电路、微分电路、第二开关电路和双线圈欠压电磁铁部分组成。4.2.1硬件设计整流电路将电网输入的交流电压整流为直流电压，取样电路对直流电压进行分压取样，PWM电路根据取样电压的大小输出占空比随变的方波信号，第一开关电路驱动双线圈欠压电磁铁中的保持绕组并向电源电路供电同时接受门栓电路的控制，比较电路将电网电压取样信号和基准电压信号进行比较后输出电平信号，门栓电路将比较器输出的低电平信号转换为高电平脉冲信号封锁PWM脉冲信号，微分电路将电平信号转换为脉冲信号驱动第二开关电路，第二开关电路驱动双线圈欠压电磁铁中的强启动绕组，电源电路将第一开关电路中的主功率器件导通时段内的电流整定为直流电压供比较电路及PWM电路使用，双线圈欠压电磁铁由保持绕组、强启动绕组和动铁芯等相关部件组成。这种双线圈欠压脱扣器既保证了电网电压在高于额定电压85%时的可靠吸合，又保证了电网电压低于额定电压50%时的可靠脱扣。吸合时，由强启动绕组提供较大电磁力但通电时间极短，以实现高可靠吸合；吸合后，由工作电流较小的维持绕组保持吸合状态。强启动绕较大功率与保持绕组较小功率，两者特点相结合，既可以实现高可靠吸合，又兼顾了低功率运行保持，可有效避免电磁铁发热。此外，这种双线圈欠压脱扣器的电源电路串联于第二开关电路中之后，在充分简化整体电路的前提下，有效提高了电路能效。电路整体简单，成本低廉、抗干扰能力强等优点。具体模块如图1所示。图1欠压脱扣器模块图5.进度序号内容周时备注1查阅资料，学习相关知识。下载安装并实践相关软件，完成开题报告及任务书，申报表。（方案确定）2周（第1-2周）2总体设计、硬件电路分析计算。6周（第3-8周）3仿真与调试3周（第9-11周）4数据分析及撰写论文3周(第12-14周）5答辩准备及答辩1周（第15周）6参考文献1童诗白.模拟电子技术基础M.高等教育出版社，2006；2吴志祥.基于ATtiny单片机的永磁型欠压脱扣器的设计J.工矿自动化，2008：119-121；3本健.永磁操动机构磁路及控制系统设计学位论文.华中科技大学，2003；4周志敏.我国智能电器的现状与发展趋势J.2002:1-4；5游一民.关于永磁机构中永磁工作点的讨论J.高压电器，2002：39-41；6钱家骊.中压断路器用永磁机构中线圈不同布置的分析J.高压电器，2000：22-28；7GB 14048.12006/IEC 60947-1:2001低压开关设备和控制设备第1部分:总则S；8GB 14048.22008/IEC 60947-2:2006低压开关设备和控制设备第2部分:断路器S；9李文卓.一种新型永磁电动操作机构J.上海交通大学学报，2007:492-496；10邹积岩.王毅，开关智能化的概念与相关的理论问题J.高压电器，2000；11陈德桂.电磁机构的计算机辅助设计M.西安交通大学教材供应科，1987；12尹勇，李林清.Multisim电路仿真入门与进阶M.科学出版社，2005；13毛灵通.浅谈PIC单片机及其数据存储器J.华章，2007；14杨益伟.低压断路器及其电流参数的选择J.安徽电气工程职业技术学院学报，2011；15王兆安，黄俊.电力电子技术M.机械工业出版社，2000；16吕晨旭.浅谈智能电网及发展趋势J.数字技术与运用，2011；17高敏.基于SOC永磁型欠压脱扣器的设计学位论文硕士，2009；18王仁祥.常用低压电器原理及其控制技术.机械工业出版社，2002；19张静，孙建军.一种单稳态永磁操动机构智能装置的研制J.上海电器技术，2007：53-56；20吴志祥.高可靠永磁型欠压脱扣器的研究与设计J.低压电气，2013；21范通让.低压断路器网络化关键技术的研究学位论文.河北工业大学，2001；22许蓉.我国智能电网的发展及其关键技术浅析J.科技致富向导，2012；23卓惠荣.新一代经济型智能型万能式断路器-1SW15HHJ.机床电器，2002；24左全璋，胡双.双稳态永磁操动机构的结构设计和性能计算J.华通科技；2002:13-17；指导教师意见（对课题的深度、广度及工作量的意见，设计的结果预测或论文的可行性评价）：指导教师：2017年3月5日系部意见：系主任：2017年3月7日注：开题报告作为毕业设计（论文）答辩委员会对学生答辩资格审查的依据材料之一，应在导师的指导下，由学生填写，经导师签署意见及系部审核后生效。