電弧故障斷路器(ArcFaultCircuitInterrrupters，通稱AFCI)技術是一種全新的電源電路保護技術，其關鍵作用是避免故障電弧引起的火災。伴隨著在我國社會經濟的飛速發展,生產制造及住戶耗電量日益提高,電氣設備安全事故也更為高發,在其中因故障電弧造成的電氣設備安全事故所占占比愈來愈高,對故障電弧的科學研究及保護己經造成了普遍關心。因為產生電弧故障時的電弧電流量小于過電流保護設備所設置的姿勢電流量,另外故障產生時也無對地泄露,因此傳統式的保護設備沒法對故障電弧給予合理的安全防護。因此,對故障電弧特點的科學研究并在這個基礎上研發出新式的電弧故障斷路器具備十分關鍵的實際意義。文中較先從電力學和物理的視角討論了電弧的誘因及產生全過程。以后討論了電弧數字信號處理的數學軟件,包含短時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的離散系統數據信號。故障電弧的檢測方式是AFCI設計取得成功的基本。檢測方式的明確提出要根據故障電弧的特點。文中關鍵從時域頻域2個視角科學研究故障電弧的特性。較先根據比照不一樣負荷電弧電流量的波型,匯總出故障電弧頻域特點,并根據此明確提出頻域檢測優化算法。以后將故障電弧在matlab下開展小波分解,匯總出故障電弧時域特點,根據此明確提出時域檢測優化算法。在故障電弧檢測方法的基本上開展AFCI的硬件開發和軟件開發。AFCI總體上而言是一個規范的嵌入式操作系統。關鍵的硬件配置控制模塊包含了開關電源電路控制模塊、數據信號收集控制模塊、高通濾波控制模塊、脫口推動控制模塊、走電保護控制模塊及其單片機設計最小系統。硬件配置的設計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的設計方案要從關鍵點下手提高控制模塊的抗干擾性。手機軟件選用C語言撰寫編碼,開發工具為MDK4.0。手機軟件關鍵包含AD收集、信號分析、故障檢測和看門狗1等控制模塊。軟件開發要達到數據處理方法的實用性和優化算法的穩定性等規定。AFCI樣品設計方案完成后，本文根據國內電弧故障斷路器頒布的GB/T31143-2014規定，對電弧故障斷路器的姿態特性進行了試驗。主要是認證所設計方案的AFCI能不能在不一樣規定的電源電路配備中,檢測到故障電弧后,在要求時間內進行脫口姿勢,及其在繁雜自然環境下是不是具有抗干擾性和清除錯誤操作的工作能力。

實驗結果顯示,本畢業論文所設計方案的AFCI試品做到了姿勢特性規范的規定。