電弧故障斷路器(ArcFaultCircuitInterrrupters，通稱AFCI)技術(shù)是一種全新的電源電路保護(hù)技術(shù)，其關(guān)鍵作用是避免故障電弧引起的火災(zāi)。伴隨著在我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展,生產(chǎn)制造及住戶耗電量日益提高,電氣設(shè)備安全事故也更為高發(fā),在其中因故障電弧造成的電氣設(shè)備安全事故所占占比愈來(lái)愈高,對(duì)故障電弧的科學(xué)研究及保護(hù)己經(jīng)造成了普遍關(guān)心。因?yàn)楫a(chǎn)生電弧故障時(shí)的電弧電流量小于過(guò)電流保護(hù)設(shè)備所設(shè)置的姿勢(shì)電流量,另外故障產(chǎn)生時(shí)也無(wú)對(duì)地泄露,因此傳統(tǒng)式的保護(hù)設(shè)備沒(méi)法對(duì)故障電弧給予合理的安全防護(hù)。因此,對(duì)故障電弧特點(diǎn)的科學(xué)研究并在這個(gè)基礎(chǔ)上研發(fā)出新式的電弧故障斷路器具備十分關(guān)鍵的實(shí)際意義。文中較先從電力學(xué)和物理的視角討論了電弧的誘因及產(chǎn)生全過(guò)程。以后討論了電弧數(shù)字信號(hào)處理的數(shù)學(xué)軟件,包含短時(shí)間傅里葉變換和小波分析。

比照后得到小波分析更合適剖析包含故障電弧以內(nèi)的離散系統(tǒng)數(shù)據(jù)信號(hào)。故障電弧的檢測(cè)方式是AFCI設(shè)計(jì)取得成功的基本。檢測(cè)方式的明確提出要根據(jù)故障電弧的特點(diǎn)。文中關(guān)鍵從時(shí)域頻域2個(gè)視角科學(xué)研究故障電弧的特性。較先根據(jù)比照不一樣負(fù)荷電弧電流量的波型,匯總出故障電弧頻域特點(diǎn),并根據(jù)此明確提出頻域檢測(cè)優(yōu)化算法。以后將故障電弧在matlab下開(kāi)展小波分解,匯總出故障電弧時(shí)域特點(diǎn),根據(jù)此明確提出時(shí)域檢測(cè)優(yōu)化算法。在故障電弧檢測(cè)方法的基本上開(kāi)展AFCI的硬件開(kāi)發(fā)和軟件開(kāi)發(fā)。AFCI總體上而言是一個(gè)規(guī)范的嵌入式操作系統(tǒng)。關(guān)鍵的硬件配置控制模塊包含了開(kāi)關(guān)電源電路控制模塊、數(shù)據(jù)信號(hào)收集控制模塊、高通濾波控制模塊、脫口推動(dòng)控制模塊、走電保護(hù)控制模塊及其單片機(jī)設(shè)計(jì)最小系統(tǒng)。硬件配置的設(shè)計(jì)方案不但要考慮到作用的完成,還需要考慮到線路板的EMC難題。

PCB的設(shè)計(jì)方案要從關(guān)鍵點(diǎn)下手提高控制模塊的抗干擾性。手機(jī)軟件選用C語(yǔ)言撰寫(xiě)編碼,開(kāi)發(fā)工具為MDK4.0。手機(jī)軟件關(guān)鍵包含AD收集、信號(hào)分析、故障檢測(cè)和看門(mén)狗1等控制模塊。軟件開(kāi)發(fā)要達(dá)到數(shù)據(jù)處理方法的實(shí)用性和優(yōu)化算法的穩(wěn)定性等規(guī)定。AFCI樣品設(shè)計(jì)方案完成后，本文根據(jù)國(guó)內(nèi)電弧故障斷路器頒布的GB/T31143-2014規(guī)定，對(duì)電弧故障斷路器的姿態(tài)特性進(jìn)行了試驗(yàn)。主要是認(rèn)證所設(shè)計(jì)方案的AFCI能不能在不一樣規(guī)定的電源電路配備中,檢測(cè)到故障電弧后,在要求時(shí)間內(nèi)進(jìn)行脫口姿勢(shì),及其在繁雜自然環(huán)境下是不是具有抗干擾性和清除錯(cuò)誤操作的工作能力。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示,本畢業(yè)論文所設(shè)計(jì)方案的AFCI試品做到了姿勢(shì)特性規(guī)范的規(guī)定。