0 前言
　　　伴随着电子信息技术的发展趋势，电机保护装置正方向根据计算机接口的全智能方位发展趋势。我公司设计的ARD3电机保护装置着眼于中国领先水准，是具备智能化防护和可通讯作用的电机保护装置。商品系列产品电流量范畴齐备，商品系列产品额定电压范畴1.6～800A；可检测的工作电流范畴宽，能够做到10倍电动机额定电压；选用专业的手机软件优化算法和靠谱的硬件开发，对电机的负载、断相、三相不平衡、匝间、堵塞、过电压、欠压保护等常见故障开展合理分辨和靠谱维护，过压保护选用测算剖析当今电机的热导率的方式 ，依据比热状况分辨电机的负载情况，此类办法能够较大充分发挥电机的负载工作能力；装有可编程控制器开关量键入、汽车继电器輸出，用以完成远程控制主网对电机运转情况的遥调监控和立即启动、自耦降血压、星-三角等启动方法；含有规范RS-485接口ModBus通信协议完成电子计算机连接网络。
　　1 硬件开发
　　　ARD3电机保护装置用H8/3687FP单片机设计完成电机的保障作用。在硬件配置层面关键由三相电流数据信号取样、泄露电流取样、工作电压数据信号取样、键盘接口、表明一部分、操纵輸出、警报輸出、通信协议等几部份组成，下边各自对这其中的核心一部分作简单详细介绍：
　　1.1 数据信号收集模块
　　　ARD3电机保护装置选用沟通交流取样优化算法测算被测数据信号。取样方法是按一定周期时间（称之为取样周期时间）持续即时取样被测数据信号一个完全的波型（针对正弦波形只需取样大半个周期时间就可以），随后将取样获得的离散变量数据信号开展真有效值计算，进而获得被测讯号的真有效值，那样就规避了被测数据信号波型崎变对取样值的危害。
　　　数据信号收集模块的作用抽样、整流器、变大电压互感器二次测的输入输出数据信号，将这类数据信号变换为单片机设计可解决的数据信号。ARD3电机保护装置中解决三相电流数据信号、漏电保护数据信号、工作电压讯号的数据信号收集运算放大器基本原理都同样，现以一路电流量数据信号收集运算放大器为例子表明电源电路原理。
　　　数据信号收集运算放大器如图所示1所显示。在图上二极管A1、A7是双重二极管，对后续电源电路具有过电压保护功效。当导入的讯号在正常的范畴内，A1、A7失灵，当输进数据信号超过正常的范畴（或有单脉冲电磁干扰发生）时，A1、A7通断，避免超过后续电源电路端口范围的数据信号进入到后续电源电路，毁坏后续A/D电源电路。CR1为取样电阻，将从CT1輸出的电流量数据信号转换为电流数据信号。LM324和CR4，CR7，CR10，CR13构成同相运算放大器将电流数据信号扩大后键入A/D变换电源电路。
　　　图1中LM324选用双回路供电系统，那样还可以确保LM324输出电压做到5V灵活运用A/D变换提升表明精密度。图1中根据运算放大器将键入数据信号开展划档解决，小数据信号从P1.0輸出大数据信号从P1.1輸出。那样解决是由于：电机保护装置要处置的工作电流范畴很宽（要从电机1倍额定电压到10倍额定电压），划档解决还可以增强测量精度。
　　1.2 I/O模块
　　 开关量键入解决电源电路如图2所显示。电源电路开关量由IN1～IN7键入，根据光藕后造成IS1～IS7，并行处理数据信号IS1～IS7键入到74HC165，根据74HC165将并行处理数据信号变换为串行通信无线传输数据赠给CPU。电阻器R11～R18具有过流保护功效维护光电耦合器中的二极管不被毁坏。RS1～RS8是上拉电阻与电容器CS～CS8相互配合应用既能够平稳光电耦合器輸出脉冲信号又可以在通电时对光电耦合器具有保障功效。
　　　汽车继电器控制回路如图所示3所显示。JDQ1～JDQ4与CPU联接，三极管QJ11～QJ14的供电系统工作电压是 5V，三极管QJ1～QJ4的供电系统工作电压是 24V。现以QJ11，QJ1这条路控制回路来表明电源电路原理，当CPU輸出上拉电阻时三极管QJ11不通断，OUT11不容易輸出电流量光藕不容易通断，JT1也輸出上拉电阻，QJ1不容易通断汽车继电器不容易姿势。当CPU輸出高电平时三极管QJ11通断，OUT1輸出上拉电阻使光电耦合器通断， JT1变成低电频，三极管QJ1通断OUT1輸出低电频使汽车继电器产生姿势。图3中二极管DJ1～DJ4做为汽车继电器续流二极管。
　　　操纵輸出部份可选用机电式汽车继电器或固态汽车继电器。前面一种价格低，销售市场商品丰富多彩，推动路线也非常简单，但稳定性和使用期限比较有限，且在接触点姿势的时候会造成“火苗”，比较严重时可危害操作系统的常规工作中。因而，在PCB板合理布局时要将汽车继电器尽可能避开单片机设计并挨近仪表盘的输入输出端口号。此外，在汽车继电器电感线圈两边应串联续流二极管，不然在汽车继电器电磁线圈关闭电源一瞬间会形成较高的感应电压，进而毁坏电源电路。中间继电器具备使用寿命长、特性平稳，无火苗等特性，本设备中充分考虑商品的稳定性规定选用中间继电器。
　　1.3 通信模块
　　 通信电源电路如图4所显示。通信电源电路完成将CPU串口通信輸出脉冲信号变换到RS485脉冲信号。本线路的精妙之处取决于数据信息收取和发送立即由硬件配置来操纵，无需CPU参加操纵，那样能够节约CPU資源简单化编程设计。
　　1.4 CPU模块
　　　CPU模块是电动机保护器的关键模块。数据信号收集，各种各样警报解决，通讯作用，表明作用……全是由它来实现的。本设备运用的CPU集成ic是瑞萨企业的H8/3687集成ic，该集成ic作用以下：62条基本上命令； RTC（上面实时时钟，可做为随意计算电子计数器应用），SCI（多线程或是时钟同步串口通信插口）2路，1路IIC插口，8路10位A/D，８位计时器２个（TImer B1,TImerV），16位计时器１个（TImerZ），看门狗1计时器，14位PWM，4五个I/O脚位（H8/3687N有43个I/O脚位），包含八个可立即推动LED的大电流量脚位（IOL=20mA,@VOL=1.5V），上面校准开关电源POR电源电路，上面低压检验电源电路（LVD）。该集成ic有二种封装类型：LQFP-64（10mm×10mm）FP-64(14mm×14mm) 。CPU模块电源电路如图所示5所显示。
　　　由于A/D作用，IIC作用，RTC，计时器，看门狗1等作用都早已集成化到处理器內部，因此CPU模块的外围电路十分简约，各脚位只需外接提升端口号推动功能的上拉电阻和平稳数据信号的耦合电容就可以。
　　2 软件开发
　　　系统要进行三相电流、1路漏电保护、三路工作电压A/D，各种各样维护计算，维护作用分辨解决，表明工作电压、电流量，常见故障纪录，功能键解决，通信，变送等作用。仅有科学安排操作程序来进行这种作用，保护装置才可以靠谱工作中，。程序流程图如图所示6所显示：
　　3 抗干扰性对策
　　 电机保护装置做为维护电机设备要具备较强的抗干扰能力。在本商品硬件软件设计过程中采用以下对策提升企业产品的抗干扰能力：1硬件配置层面：开关电源一部分加EMC过滤器，变压器线圈次级线圈与初中级加高压电容，輸出一部分加低通滤波器；数据信号数据采集一部分提升低通滤波器；在作信号分析的各集成ic输入口加端口号维护电源电路；在各集成ic开关电源键入间加去藕电容器；汽车继电器两边串联续流二极管，加光电耦合器与CPU端口号防护；不应用的CPU端口号界定为輸出情况；PCB板合理布局时仿真模拟一部分与数据一部分作系统分区解决，脉冲信号在仿真模拟范围内走线，模拟信号数据地区内走线，二者不进到彼此之间地区内；走线时尽可能字体加粗电源插头与接地线，电源线布线时走145º线，不动斜角线；应用CPU內部看门狗1监管程序执行。2手机软件层面：各界数据信号收集都采用手机软件过滤，提升取样值的精确性。根据采用一系列的对策，商品的抗干扰能大幅度提高，本商品一次性顺利根据3C安全验证型式检验。
　　4 结果
　　　ARD3电机保护装置选用专业的方案设计，集精确测量、维护、操纵、通信于一身，商品特性可以信赖，能够对电机执行靠谱合理的维护。ARD3电机保护装置在具体应用中彻底能够替热继器、温度继电器等传统式的电机维护商品，取代各种各样指南针用电量表、信号指示灯、电量变送器等基本元器件，简单化电机控制回路，降低柜里电缆线联接及当场作业量。
　　论文参考文献
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　　批注：
　　赵波（1982—），男，大学本科，关键从业电机控制板的制定与运用；E-mail:ZHAOBOQY11@163.COM
　　本周（1968—），男，学土，关键从业智能化配电系统的科学研究及运用；
　　黄少杰（1968—），男，学土，关键从业电器设备项目风险管理。