智能型漏電斷路器的設計

作者：時間：2013-07-23 來源：網絡

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2．2．1 單片機電路
單片機選用PIC24FJ64，它是由Micrchip公司設計的一款改進型哈佛架構的高性能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、數據處理、報警輸出、與上位機通信、液晶顯示及按鍵等功能。Microchip公司開發(fā)、研制和生產單片機技術性能具有以下優(yōu)點：1)哈佛總線結構；2)精簡指令集(RISC)技術；3)尋址方式簡單；4)代碼壓縮率高；5)運行速度高；6)功耗極低；7)PIC16F877芯片具有A／D、MSSP、USART串行總線端口等，并有外接電路簡潔、開發(fā)方便、可用C語言編程、程序保密性強等特點。
2．2．2 剩余電流檢測電路
剩余電流檢測電路是一個零序電流互感器。被保護的相線、中性線穿過環(huán)形鐵心，構成了互感器的一次線圈，纏繞在環(huán)形鐵芯上的繞組構成了互感器的二次線圈，如果沒有漏電發(fā)生，這時流過相線、中性線的電流向量和等于零，因此在二次線圈上也不能產生相應的感應電動勢。如果發(fā)生了漏電，相線、中性線的電流向量和不等于零，就使二次線圈上產生感應電動勢，這個信號就會被送到中間環(huán)節(jié)進行進一步
的處理，如圖3所示。

本文引用地址：http://www.butianyuan.cn/article/159307.htm

交流信號經過絕對值放大電路處理后，得到全波整流，處理后的信號送入到單片機中。單片機每個周期采樣36個點，根據式(1)可以計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
電流檢測由二三相交流互感器、運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換為電壓信號，經運算放大器構成的電路調理后整流濾波輸入到單片機的A／D轉換器進行轉換。
傳統(tǒng)的電壓檢測方法是采用電壓互感器或者線性光隔器，采用電壓互感器進行電壓檢測的缺點是互感器體積偏大，而很多時候設計的產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是電壓檢測精度不高。本系統(tǒng)采用電流互感器與電阻串聯的方法對電壓進行檢測，既大大減小了控制器的體積，也可以保證電壓檢測的高精度。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最大允許的采樣電壓，互感器副邊電壓經過整流橋后變成單相全波，單片機的A／D轉換器可對全波進行采樣分析。
電源相序檢測采用峰值檢測法，A、B、C三相電壓的相位相差120°。檢測的方法是當檢測到A相的最大值是開始計時，當檢測到B相的最大值時停止計時，A、B兩相峰值之間的時間間隔就可以得到，設為△t，根據△t可以求出A、B兩相的相位差φ，其計算公式為：

如果計算出來的相位差110°≤φ≤130°，可認為相序正常，如果超出這個范圍，則判定為相序錯誤。