基于fpga的永磁機(jī)構(gòu)智能控制器的研究與設(shè)計(jì)

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1、萬方數(shù)據(jù)中圖分類號(hào)!叢§21UDC魚2Q碩士學(xué)位論文學(xué)校代碼!Q三三3密級(jí)公玨基于FPGA的永磁機(jī)構(gòu)智能控制器的研究與設(shè)計(jì)ResearchandDesignonthePermanentMagneticActuatorControllerBasedonFPGA作者姓名：學(xué)科專業(yè)：研究方向：學(xué)院(系、所)：指導(dǎo)教師：副指導(dǎo)教師：屠振宇電氣工程電力系統(tǒng)及其自動(dòng)化信息科學(xué)與工程學(xué)院歐陽昌華副教授廖力清教授論文答辯日期殮比￡盈答辯委員會(huì)主席絲多中南大學(xué)二零一四年四月學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明嘲嬲萬方數(shù)據(jù)本人鄭重聲明，

2、所呈交的學(xué)位論文是本人在導(dǎo)師指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的研究成果。盡我所知，除了論文中特別加以標(biāo)注和致謝的地方外，論文中不包含其他人已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研究成果，也不包含為獲得中南大學(xué)或其他教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或證書而使用過的材料。與我共同工作的同志對(duì)本研究所作的貢獻(xiàn)均已在論文中作了明確的說明。申請(qǐng)學(xué)位論文與資料若有不實(shí)之處，本人承擔(dān)一切相關(guān)責(zé)任。作者簽名：罵孥日期：業(yè)年上月巫日學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書本學(xué)位論文作者和指導(dǎo)教師完全了解中南大學(xué)有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定：即學(xué)校有權(quán)保留并向國家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送

3、交學(xué)位論文的復(fù)印件和電子版；本人允許本學(xué)位論文被查閱和借閱；學(xué)?？梢詫⒈緦W(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行檢索，可以采用復(fù)印、縮印或其它手段保存和匯編本學(xué)位論文。保密論文待解密后適應(yīng)本聲明。作者簽名：蜃啦日期：!!生年上月盟日導(dǎo)師簽名魚縋晉日期：—業(yè)年二[月至艮日萬方數(shù)據(jù)基于FPGA的永磁機(jī)構(gòu)智能控制器的研究與設(shè)計(jì)摘要：斷路器是電力系統(tǒng)中的重要設(shè)備，在電力系統(tǒng)線路及設(shè)備的保護(hù)中擔(dān)任著極其重要的角色。永磁機(jī)構(gòu)的出現(xiàn)為斷路器實(shí)現(xiàn)智能化操作及高可靠提供了物質(zhì)基礎(chǔ)，永磁機(jī)構(gòu)控制器的作用是使配永磁機(jī)構(gòu)

4、斷路器在最佳時(shí)機(jī)分合閘，可以大大減小合閘涌流和分閘過電壓。永磁機(jī)構(gòu)控制器采用分立元件設(shè)計(jì)，全硬件實(shí)現(xiàn)，但功能少、性能受限、電路復(fù)雜、缺乏靈活性；采用單片機(jī)設(shè)計(jì)，存在飛程序問題，即CPU的指令地址指針在外部干擾下，這種模式容易發(fā)生指令脫離正常軌道使運(yùn)行陷入不可預(yù)測(cè)的非法循環(huán)中，為減少這一問題的發(fā)生，需要付出很大的硬件和軟件開銷；采用FPGA是以純硬件的方式實(shí)現(xiàn)全部的電子控制功能，沒有任何軟件控制，把一個(gè)線路系統(tǒng)放在一片很小的芯片里面，以芯片代替電路板，這個(gè)特點(diǎn)非常適合永磁操動(dòng)機(jī)構(gòu)的控制，是一個(gè)先進(jìn)而可

5、靠的方案。本文在對(duì)介紹了課題的研究背景和國內(nèi)外研究現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，分析了永磁機(jī)構(gòu)斷路器的工作原理、分類及其智能控制器的智能選相開關(guān)控制技術(shù)，比較了傳統(tǒng)MCU處理器、DSP處理器及以FPGA為核心處理器的控制方式的異同點(diǎn)，論證了設(shè)計(jì)基于FPGA的永磁機(jī)構(gòu)斷路器智能控制器方案的可行性并制定了總體設(shè)計(jì)方案。以FPGA為控制器核心處理器，加強(qiáng)了硬件結(jié)構(gòu)的靈活性，使得多種控制算法以及外設(shè)集成在片上系統(tǒng)，提高了智能控制器的性能和功能擴(kuò)展性，控制器在硬件以及軟件方面均采用了模塊化設(shè)計(jì)，在完成對(duì)永磁機(jī)構(gòu)控制的基本功能

6、之外，加入了通信模塊、人機(jī)接口模塊等，讓控制器的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)性和可操作性大大的提升，在軟件方面，核心控制程序采用了硬件描述語言進(jìn)行編程，并用Matlab進(jìn)行了分合閘模塊進(jìn)行了理想化建模仿真，詳細(xì)介紹了控制器各個(gè)模塊的設(shè)計(jì)原理及其功能實(shí)現(xiàn)。最后，在課題組實(shí)驗(yàn)室調(diào)試環(huán)境下，對(duì)永磁機(jī)構(gòu)智能控制器，進(jìn)行了調(diào)試和試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果顯示，本文設(shè)計(jì)的控制器可完成預(yù)期功能，達(dá)到預(yù)期性能指標(biāo)。圖39幅，表5個(gè)，參考文獻(xiàn)70篇關(guān)鍵字：永磁機(jī)構(gòu)現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列智能選相控制器分類號(hào)：TM571II萬方數(shù)據(jù)ResearchandDe

7、signonthePermanentMagneticControllerBasedonFPGAAbstract：Theimportantequipmentcalledcircuitbreakerplaysaessentialroleinprotectingthecircuitandfacilitiesoftheelectricalpowersystem．TheinventionofPMA(permanentmagneticactuator)suppliedthesubstantialbasefort

8、heachievementofthehighreliabilityandintellectualizeofthecircuitbreaker．Thefunctionoft11eintelligentcontroilerforthecircuitbreakerwithpermanentmagneticactuatoriScontrollingtheswitchonandoffatminimizetheclosingsurgeandthemostsuitabletime，