作者：施慧莉 張雪娟

    前言

    由于生產自動化及各種自動控制、順序控制設備的出現，要求電機經常運行在頻繁的起動、制動、正反傳、間歇以及變負荷等各種方式。電機的運行要求越來越高。同時，由于電機與配套機械連在一起，當電機發生故障時，經常波及生產系統。因此，對電機實行有效的保護是保證生產系統正常工作的一項重要任務。

    隨著科學技術的發展，電機保護裝置中逐漸使用了電子保護裝置。在國外，目前電子保護裝置已在電力系統和電機保護裝置中獲得了廣泛應用，國內也開始推廣[1]。電子保護裝置的優點是：基本上由靜止元件組成。它動作速度快，不存在機械位移和磨損，精度和壽命一般均比有觸點繼電器高，耐沖擊和振動，可靠性好。另外，電子電路動作功率小，靈敏度高。

    數字信號處理器(dsp)具有流線型操作功能和單周期完成乘法的結構，由其組成的系統能實時進行頻譜分析。高速14位a/d轉換器max126帶多路開關和采樣保持器，非常適用電機信號的采集。為了實現對電機的可靠保護，提出了以tms320lf2407的為核心，對過載、輕載、不平衡、斷相、過壓和欠壓等常見故障具有綜合檢測保護功能的智能電機保護器。

    1 系統基本原理和設計思想

    電機運行中常常會出現不正常的運行狀態。這些不正常的運行狀態包括：過載、堵轉、短路、輕載、不平衡、斷相、過壓、欠壓和漏電。電機保護是在檢測三相電壓ua、ub、uc，三相電流ia、ib、ic和漏電流il的基礎上做出的。具體過程如下：

    (1) 設置各個參數，由pc機發出控制信號；

    (2) 采樣三相電壓、三相電流和漏電流，得到實時值；

    (3) 利用fft算法對數據進行處理和計算，得到三相電壓、電流的有效值、有功功率、無功功率以及功率因數；

    (4) 判斷電機是否處于不正常的運行狀態；

    (5) 通過rs-485接口把數據發送到顯示部分，顯示在lcd上。

    系統的硬件框圖如圖1所示。cpu選用ti公司的tms320lf2407，其豐富的硬件資源在系統中得到了充分的應用，加上少量的外圍器件，就構成了一個功能完善、簡便適用的系統。

    圖1 硬件框圖

    2 系統硬件設計

    2.1 tms320lf2407

    tms320lf2407也稱為dsp控制器，是ti公司專門針對電機、逆變器、機器人、數控機床等控制而設計的[2-4]。tms320lf2407采用高性能靜態cmos技術，使得供電電壓降為3.3v，減小了控制器的功耗；30mips的執行速度使得指令周期縮短到33ns（30mhz），從而提高了控制器的實時控制能力。它包括了兩個事件管理器模塊eva和evb，能夠實現：三相反相器控制；pwm的對稱和非對稱波形；3個捕獲單元；16通道a/d轉換器。事件管理器模塊適用于控制交流感應電機、無刷直流電機、開關磁阻電機、步進電機、多級電機和逆變器。

    2.2 tms320lf2407和max126的接口電路

    tms320lf2407芯片內部雖然包含雙10位的a/d轉換模塊，但只能同時采樣和轉換兩個輸入通道，不滿足電機監控系統同時采樣多路的要求。max126是maxim公司生產的高速14位逐次比較型a/d轉換芯片，4路同步采樣/保持器可以對4個通道的信號同時采樣。

    本系統采樣7路信號，所以使用兩片max126芯片，且都工作于a組多路開關、4路采樣，轉換時間為12ms。dsp和max126的接口電路如圖2所示[5]。通過不同的i/o操作就可以控制max126正常工作。

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