基于

DSP 的智能电机保护器设计

前言

      由于生产自动化及各种自动控制、顺序控制设备的出现，要求电机经常运行在频繁

的起动、制动、正反传、间歇以及变负荷等各种方式。电机的运行要求越来越高。同时，由于电
机与配套机械连在一起，当电机发生故障时，经常波及生产系统。因此，对电机实行有效的
保护是保证生产系统正常工作的一项重要任务。
       随着科学技术的发展，电机保护装置中逐渐使用了电子保护装置。在国外，目前电子保
护装置已在电力系统和电机保护装置中获得了广泛应用，国内也开始推广

[1]。电子保护装

置的优点是：基本上由静止元件组成。它动作速度快，不存在机械位移和磨损，精度和寿命
一般均比有触点继电器高，耐冲击和振动，可靠性好。另外，电子电路动作功率小，灵敏度
高。
       数字信号处理器（DSP）具有流线型操作功能和单周期完成乘法的结构，由其组成的
系统能实时进行频谱分析。高速

14 位 A/D 转换器 MAX126 带多路开关和采样保持器，非常

适用电机信号的采集。为了实现对电机的可靠保护，提出了以

TMS320LF2407 的为核心，

对过载、轻载、不平衡、断相、过压和欠压等常见故障具有综合检测保护功能的智能电机保护
器。
1 系统基本原理和设计思想
       电机运行中常常会出现不正常的运行状态。这些不正常的运行状态包括：过载、堵转、短
路、轻载、不平衡、断相、过压、欠压和漏电。电机保护是在检测三相电压

UA、UB、UC，三相电

流

IA、IB、IC 和漏电流 IL 的基础上做出的。具体过程如下：

       （1）  设置各个参数，由 PC 机发出控制信号；
       （2）  采样三相电压、三相电流和漏电流，得到实时值；
       （3）  利用 FFT 算法对数据进行处理和计算，得到三相电压、电流的有效值、有功功率、
无功功率以及功率因数；
       （4）  判断电机是否处于不正常的运行状态；
       （5）  通过 RS-485 接口把数据发送到显示部分，显示在 LCD 上。
       系统的硬件框图如图 1 所示。CPU 选用 TI 公司的 TMS320LF2407，其丰富的硬件资源
在系统中得到了充分的应用，加上少量的外围器件，就构成了一个功能完善、简便适用的系
统。

2 系统硬件设计
       2.1 TMS320LF2407
       TMS320LF2407 也
称为

DSP 控制器，是

TI 公司专门针对电机、
逆变器、机器人、数控机