基于ISPLSI及單片機的電動機保護裝置的研究

1引言

高壓大容量電動機是各發電廠及工礦企業的重要動力設備，由于電動機本身質量問題以及啟動頻繁、工作條件惡劣等各種原因，其故障率相當高。原電力部“發電廠國產高壓電動機質量調查報告”表明：在所調查的34個電廠中，高壓電動機總共681臺，損壞103臺，占15.1%；帶缺陷運行183臺，占36.9%；由于設備質量問題引起的占78.03%。在損壞的103臺中，相間和接地故障損壞15臺，占14.5%；定子繞組開路引起不平衡運行故障25臺，占24.34%；其他原因引起的故障63臺，占61.1%，僅就定子繞組故障統計，開路故障臺數約占45.4%。

由統計資料可知，不但電動機故障率較高，而且傳統的甚至目前各用戶采用的保護裝置都有不盡完善之處，因此應進一步研制新型的電動機保護裝置，本文所介紹的基于ISPLSI及單片機的新型微機保護裝置具有一系列新的特點。

2裝置硬件組成及工作原理

裝置的硬件電路原理框圖如圖1所示。

在原理圖中，采用主從式單片機結構，主單片機采用80C196KB，完成數據的采集、分析、處理及故障判斷。雖然80C196KB片內含10位A/D轉換器，但為了提高精度，本裝置采用了2片16位TLC320AD58芯片。從單片機采用AT89C52，完成整定值設置、信號顯示、機間通信等功能。為了提高電源的可靠性，電源采用臺灣明偉T—40B型開關電源。

電路采用Lattice公司生產的在系統可編程器件ISPLSI—1032E配合主從單片機協同工作，其等效邏輯電路如圖2虛線框內所示。

裝置中的ISPLSI主要由以下四部分組成：

(1)DMA控制器

本裝置采用高速數據采集系統，數據采集量很大。在數據采集完成時，CPU讓出總線，由ISPLSI將采集到的數據直接傳送到RAM。數據存儲完畢，ISPLSI將總線交還給CPU。在此過程中，CPU處理數據過程不受影響，也就是說，采樣過程對CPU是透明的。

(2)串并轉換組件

采集到的串行數據在ISPLSI內部完成串并轉換，并在DMA控制器的控制下，以并行方式傳送至RAM中由地址發生器指定的位置。

以下是用ABEL語言描述的DMA控制器及串并轉換組件