智能电机保护器关键硬件电路设计和分析

智能电机保护器是由三相电流检测、信号处理、输入输出控制3部分来完成的。系统原理框图如图1所示，系统通过测量电机保护互感器输出的有效值。将其经过交流转直流后送入A／D转换输入端。单片机可以根据A／D转换后的数据及其转换关系，根据软件控制算法的规律计算与处理后，自动显示被测量和发生故障的部位。并且当电机发生任何一种故障时，系统自动输出报警信号及时触发继电器开关对电机进行保护等，系统工作的同时还将各种数据通过RS - 232/RS- 485通信传动上位机实现集中监控系统的整个运转状态。方便了数据的统计管理。由于单片机ATmga16L片内具有512B的E2PROMf电可擦写可编程只读存储器），所以可以用来存储电机保护的有关设定值。

2关键硬件电路设计和分析

2 1线性整流滤波电路

电机综合保护器利用互感器在电源处进行信号采集，为了尽量消除周围环境的干扰，必须将工业现场采集到的互感器输出的交流信号，经过AC- DC线性整流滤波以及线性模拟光电隔离处理，增强保护器对外界的抗干扰能力。只要电机各相有工作电流。电机保护和零序互感器就会感应出与三相主电流及漏电流成比例的交流电压，经过线性整流滤波电路f如图2所示），转化成电压信号电平送入ATmegal6L的A/D口。

2 2线性光耦电路

电机的工作环境非常复杂，为了提高电机保护系统的抗干扰能力，输入信号在进入单片机系统之前必须进行光电隔离。对于数字信号的传输，可以使用光电耦合器进行彻底隔离。但是，普通的光电耦合器具有较大的非线性，直接用来传输模拟量时，精度较差，再加上非线性补偿电路既复杂又庞大，也很不适用。虽已有线性度好的隔离放大器，但成本很高。为此，设计了一种精度较高，电路简单的隔离传输电路，可以较好地完成模拟信号的不共地传输。

电路的核心是两个光电耦合器，光耦2和Ra。组成输出级；光耦1和R，模仿输出形式，组成负反馈电路。由于两同信号的光电耦合器或是同一封装的双光电耦合器，则他们的传输函数的温度特性和电流非线性是完全一致的。两个光电耦合器一个作为输出，一个作为负反馈，可以巧妙地补偿他们的非线性。

由于光电耦合器初、次级之间存在着传输时延，光耦1和R，组成的负反馈电路显得迟缓，容易引起自激振荡。电容C．可以消除自激振荡，其容量可根据电路频率特性来选取。由于该电路的输入与输出之间仅有光的耦合。而没有电的联系。所以能很好地隔断共模干扰，解决了模块之间模拟信号的不共地传输。