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智能电网的快速发展,使传统低压配电设备不再满足用户的所有需求,低压配电系统的智能化发展成为必然趋势。电器作为电网中的重要节点,除具备传统功能外,也应具备数字化、信息化、自动化和互动化的基本特征,以适应智能电网的发展需求。随着电网智能化概念的普及,配电网中低压断路器智能化的研究受到越来越多的关注。本文针对智能低压配电微系统(该系统中所采用的断路器均为小型断路器),提出了一种能够实现载波通讯的集中供电系统,它由电源模块和载波通讯模块两部分组成。断路器脱扣时需要供给24V直流电,传统的方式是将电源模块集成到断路器壳体内,而该微系统采用断路器壳体外集中供电的模式,在一定程度上减小了断路器的体积。电源在为断路器供电的同时,也为信息传递提供了通道,替代了原有的现场总线,减少了微系统中的布线。本课题来源于国家自然科学基金项目:新型热电磁混合式智能小型断路器及智能低压配电微系统研究(项目编号为51777129)。本文主要研究内容如下:设计了利用变压器取电方式的主电源,硬件电路以STC89C52和MOSFET驱动为核心,软件控制利用增量式PI算法实现对PWM信号占空比的调整。对主电源进行了基于Proteus软件的仿真调试,验证了有输入扰动时供电的稳定性。进行了实际测试,验证了设计的正确性。为了使短路故障时仍有稳定充足的电能供给,设计了利用电流互感器取电方式的辅助电源,硬件电路以脉宽调控芯片TL494和三级管驱动为核心。对辅助电源进行了基于Proteus软件的仿真调试,验证了设计的正确性。主电源和辅助电源功率均为48W。考虑到通讯对实时性、快速性等方面的需求,本文针对直流信道特点提出了一种以FPGA数据处理芯片为核心的基于RS485链路标准的载波通讯方案,FPGA型号为带有锁相环(PLL)的EP4C6E22C8。设计了整体的硬件电路,包括耦合电路、RS485载波接口电路等,并给出了耦合变压器等相关元件的参数选取。为解决差分信号中存在直流分量等问题,分析了信号调制方式并最终采用了差分曼彻斯特编码。基于Quartus II软件对编码解码和CRC校验功能进行了仿真调试,搭建试验平台对通讯系统进行了实际测试,实现了60米长24V电源线上的数字载波通讯,传输速率为10Mbps,验证了设计的正确性和可行性。