随着焊接技术、控制技术以及计算机信息技术的发展,对于数字化焊机系统的研究已经成为热点,本文开展了对数字化IGBT逆变焊机控制系统的研究工作,设计了数字化逆变焊机的主电路和控制系统的硬件部分。 本文首先介绍了“数字化焊机”的概念,分析了数字化焊机较传统的焊机的优势,然后结合当前数字化焊机的国内外发展形势,针对数字信号处理技术的特点,阐明了进行本课题研究的必要性和研究内容。文章随后列出了整个数字化逆变焊机的设计思路和方案,简要介绍了数字信号处理器(DSP-Digital SignalProcessing)的特点,较为详细地解释了以DSP为核心的控制系统设计过程。根据弧焊电源控制的要求,选择了控制器的DSP型号。 逆变焊机的主电路采用输出功率较大的IGBT全桥式逆变结构(逆变频率20KHz),由输入整流滤波电路、逆变电路、中频变压器、输出整流电路和输出直流电抗器组成。文中简略介绍了主电路的设计要点及元件的选型和参数的计算,并对所设计的主电路进行了Matlab计算机仿真研究。 在控制系统的设计中,采用TI(美国德州仪器)公司的DSP(TMS320LF2407)芯片作为CPU,由于其速度快(40MHz)、精度高(16bits)等特点,为弧焊逆变器控制系统真正实现数字化提供了条件。在DSP最小系统、电压电流采样调理模块、保护模块、键盘与显示模块等主要模块的作用下对整个焊接电源进行了实时的闭环控制与焊接过程的实时监控。控制电路采用脉宽调制方式(PWM)进行输出控制,即:控制IGBT的导通时间来实现焊机输出功率与输出特性的控制。设计了专门的“分频电路”,DSP输出的控制脉冲经过“分频电路”分成两路后,再经IGBT专用驱动模块M57959L,进行功率放大后,触发IGBT。DSP对输出电流和电弧电压进行实时采样,采用离散的PI控制算法计算后,输出相应的控制量来实时调节IGBT驱动脉冲的脉宽,进而调制输出电流,达到控制焊机输出的目的。 经过实验,得到了相应的输出电压电流波形、PWM波形和IGBT门极驱动的实验波形,该控制系统基本符合逆变焊机的工作要求。 最后,在对本文做简要总结的基础上,对于本逆变焊机的进一步完善工作提出了建议,为数字化焊机控制系统今后更加深入的研究奠定了良好的基础。
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超声波电机(Ultrasonic Motor简称USM)是八十年代发展起来的新型微电机。本文针对超声波电机及其控制技术的研究现状和发展趋势,以我国研究技术相对比较成熟并有产业化前景的行波超声波电机(Traveling-wave Ultrasonic Motor简称TUSM)的伺服控制技术为研究对象,以直径60mm的行波超声波电机TUSM60为研究实例,在特性测试、动稳态性能分析,辨识模型建立、控制策略与控制算法的选择与实现等方面展开研究。本论具体的研究内容为: 在分析超声波电机研究历史和现状的基础上,结合国内外超声波电机特别是行波超声波电机控制技术的发展趋势,重点论述了行波超声波电机及其驱动控制技术的研究进展。 介绍行波超声波电机的基本结构,并从该电机的主要理论基础--压电原理、行波合成、接触模型出发,分析了行波超声波电机定子质点的运动方程.并结合定转子摩擦接触特点,分析了行波超声波电机的运行机理。 根据对行波超声波电机测试和高精度控制的要求,研制出基于双DSP和FPGA的超声波电机高性能测试控制平台。其中控制核心采用了双DSP结构,可以在对行波超声波电机进行控制的同时,将必要的参数读取出来进行分析和研究。为行波超声波电机瞬态特性分析以及控制策略、控制算法的深入研究打下了基础。 对电机的瞬态、稳态特性进行的测试,可以分析驱动频率、电压以及相位差等调节量对电机输出的影响。在此基础上进一步对行波超声波电机的调节方式、控制算法选择方面进行分析,并得到相应结论。 通过对实验数据的总结和归纳,利用系统辨识中的非参数方法,建立在特定频率条件下的近似线性模型。在行波超声波电机工作范围内,辨识若干组不同频率条件下的近似线性模型,将这些模型的参数进行二维或三维拟合,可以得到一个关于行波超声波电机传递函数的模型。辨识模型的建立为合理的选择和优化控制参数,控制效果的验证等提供了行之有效的手段。 在对行波超声波电机的速度控制、位置控制展开的研究中.首先利用遗传算法对常规PI恒转速控制的控制参数整定及修正方法进行了研究;利用神经元的在线自学习能力,研究和设计单神经元PID-PI转速控制器,提高控制系统对电机非线性和时变性的适应能力;为了消除在伺服控制中,单一调节量(驱动频率)情况下,低转速的跳跃问题,研究和讨论了多调节量分段控制方法,并利用模糊控制对控制方法的有效性进行了验证;在位置控制中,利用转速控制研究的结果,研究和设计了位置--速度双环(串级)控制器,实现了电机高精度位置伺服控制。 通过对已有控制系统的改进和简化,设计和研制了具有实用化价值行波超声波电机控制器:并将研究成果应用于针对核磁成像设备而设计的行波超声波电机随动控制系统中,同时尝试了将该控制器用于高精度X-Y两维定位平台。
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装备多个电机的分布式驱动电动车,由于其特殊的布置形式而在提高汽车操纵稳定性方面具有令人瞩目的潜力。本课题针对双电机分布式驱动电动车中速度位置传感器信号的处理,以及实施车体稳定性控制的上位机与电机控制器间信息交换开展了研究。 双电机分布式驱动电动车中使用了旋转变压器作为电机转子(车轮)速度位置传感器。本文采用旋转变压器/数字转换器(RDC)芯片AD2S90实现旋变信号的解调,此方案成功应用在分布式驱动电动车永磁同步电机控制系统中;同时提出了使用TMS320F2812,运用过采样、数字滤波技术直接解调旋变信号的软件方案,此方案的优点在于省去了RDC芯片的成本,同时可以方便的改变算法参数,在系统硬件、软件算法时间耗费和滤波特性之间做出灵活的选择。 采用CAN总线通讯技术实现上位机与两电机控制器间的转矩和速度信息交换。课题进行了车体CAN通讯软硬件设计。基于CAN总线的分布式驱动电动车运行稳定,电机转矩响应迅速。CAN通讯满足了车体稳定性控制的实时性和可靠性要求,同时具有极佳的扩展能力。
上传时间: 2013-07-07
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变电站自动化系统在我国应用发展十多年来,为保障电网安全经济运行发挥了重要作用。但目前也多少存在着二次接线复杂,自动化功能独立、堆砌,缺少集成应用和协同操作,数据缺乏有效利用等问题。这些问题大多是由变电站整体数字化水平不高、缺乏能够完备实现信息标准化和设备之间互操作的变电站通信标准造成的。 电力工业发展和市场化改革的深入对供电质量和电网安全经济运行的要求不断提高,作为输配电系统的信息源和执行终端,变电站数字化、信息化的要求越发迫切,数字化变电站成为变电站自动化系统的发展方向。电子式电流/电压互感器、智能开关等智能化一次设备的诞生使建设数字化变电站成为可能,高速、可靠和开放的通信网络以及完备的通信系统标准是数字化变电站实现的保障,特别是最新颁布的变电站通信网络与系统的国际标准-IEC 61850为建设数字化变电站提供了全面规范。本文以IEC 61850和基于IEC 61850的数字化变电站通信网络为研究对象,结合新架构的全网络化数字保护平台与试验系统研制的具体实践,展开专门研究,主要内容包括: ◇ IEC 61850的理论分析①揭示了IEC 61850与数字化变电站的内在关联。 ②总结了IEC 61850的内涵,通过分析说明IEC 61850不再是简单的通信协议,更多意味的是变电站自动化系统的功能建模方法。 ③归纳了IEC 61850的主要技术特征,包括功能分层的变电站、面向对象的信息模型、功能与通信的解耦、变电站配置语言和面向对象的数据自描述等。 ④从“类”的角度入手分析了IEC 61850信息模型,指出信息模型具备了类的共性和特性。以合并单元为例,对信息模型的属性和服务进行了具体分析。 ◇ IEC 61850的应用研究①从系统和设备两个层面总结了实践IEC 61850的一般步骤。 ②分析了采样值传输(SVC)和通用变电站事件(GSE)2类重要的通信服务。 ③研究了核心ACSI、GOOSE、SMV、GSE管理、GSSE,时间及时间同步等通信模型的特殊通信服务映射。 ④讨论了信息模型实体的构建方法,即如何让设备的实际功能、运行机制和数据能够准确和完备的实现设备对应信息模型的所有细节。IEC 61850没有对实现标准的具体方法作出规定,这给各厂商在技术实现上留出了足够的自由发挥空间。但同时我们注意到若仅在“形态”层面上实践IEC 61850,而不顾及IEC 61850的内涵和应用价值,则可能无法实现IEC 61850的预定目标或使IEC 61850的有益效果大打折扣。出于如此考虑,在提出3种可能的构建方案的基础上,经过分析从中选择出作者认为最优的方案,并给出了示例。 ◇基于IEC 61850的数字化变电站通信网络(CNDS)的研究①在分析以太网介质访问控制方法的基础上,针对标准以太网存在延时不确定的问题,总结了提高以太网实时性能的主要措施,并从中选择出适用于CNDS的措施。 ②分析了CNDS的特征,特别是与同样基于以太网的一般局域网的区别,针对CNDS在网络可靠性和安全性等方面的特殊要求,提出了应对措施和解决方案。 ③提出了过程子网和全站惟一网络2种组网方案。通过分析各自的特点与实现难度,指出过程子网目前较易实现,而全站惟一网络将凭借信息高度共享等优势成为CNDS的最终形态。阐述了VLAN、由交换机实现网络冗余等组网技术在SAS中的应用方法及IED自身通信冗余的实现方法。 ④归纳了CNDS数据流的类型和到达时间规律:建立了简单数据流模型为表征数据流、研究数据流业务特征和分析CNDS性能提供了有用工具;分析了TcP协议及其运行机制,提出了TcP应用于CNDS的优化方法。 ⑤利用OPNET网络仿真技术,建立了EMAC和TCP/IP仿真节点模型,对以太网、TCP和交换式以太网的基本特征等进行了仿真研究;依据CNDS实际承载的功能,建立了过程子网和站级网络的动态仿真模型,围绕网络延时和端到端延时等网络性能指标,对不同组网方式和应用功能下的网络性能进行了考察,得出了具有普遍适用性的结论和建议,为分析解决此类问题提供了通用方法。 ◇可接入CNDS的全网络化数字保护平台与试验系统的设计与实现①阐述了一种新架构的、能够无缝接入CNDS并具有多种运行方式的全网络化数字保护平台与试验系统的软硬设计和实现方法。提出了适用于数字保护的RTOS多任务划分方法。 ②以馈线保护测控装置为例,建立了平台的IEC 61850信息模型。以此为基础,在平台内部实现了利用SMV和GOOSE报文传输采样值和开入/开出信息,即实现了遵循IEC 61850的过程层通信,为平台接入IEC 61850系统和数字化变电站做好了准备。 ③进行了保护测量功能和过程层通信试验,验证了平台的可用性和过程层通信的可靠性,为类似设计方法在间隔层IED上的应用提供了可信依据。
上传时间: 2013-05-28
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电子式互感器与传统电磁式互感器相比,在带宽、绝缘和成本等方面具有优势,因而代表了高电压等级电力系统中电流和电压测量的一种极具吸引力的发展方向。随着信息技术的发展和电力市场中竞争机制的形成,电子式互感器成为人们研究的热点;越来越多的新技术被引入到电子式互感器设计中,以提高其工作可靠性,降低运行总成本,减小对生态环境的压力。本文围绕电子式互感器实用化中的关键技术而展开理论与实验研究,具体包括新型传感器、双传感器的数据融合算法、数字接口、组合式电源、低功耗技术和自监测功能的实现等。 目前电子式电流互感器(ECT)大多数采用单传感器开环结构,对每个环节的精度和可靠性的要求都很高,严重制约了ECT整体性能的提高,影响其实用化。本文介绍了新型传感器~铁心线圈式低功率电流传感器(LPET)和印刷电路板(PCB)空心线圈及其数字积分器,在此基础上设计了一种基于LPCT和PCB空心线圈的组合结构的新型电流传感器。该结构具有并联的特点,结合了这两种互感器的优点,采用数据融合算法来处理两路信号,实现高精度测量和提高系统可靠性,并探索出辨别LPET饱和的新方法。试验和仿真结果表明,这种新型电流传感器可以覆盖较大的电流测量范围,达到IEC 60044-8标准中关于测量(幅值误差)、保护(复合误差)和暂态响应(峰值)的准确度要求,能够作为多用途电流传感器使用。 在电子式电压互感器方面,基于精密电阻分压器的新型传感器在原理、结构和输出信号等方面与传统的电压互感器有很大不同,本文设计了一种可替代10kV电磁式电压互感器的精密电阻分压器。通过试验研究与计算分析,得出其性能主要受电阻特性和杂散电容的影响,并给出了减小其误差的方法。测试结果表明,设计的10kV精密电阻分压器的准确度满足IEC 60044-7标准要求,可达0.2级。 电子式互感器的关键技术之一是内部的数字化以及其标准化接口,本文以10kV组合型电子式互感器为对象设计了一种实用化的数字系统。以精密电阻分压器作为电压传感器,电流传感器则采用基于数据融合算法的LPCT和PCB空心线圈的组合结构。本文首先解决了互感器间的同步与传感器间的内部同步问题,进而依照IEC61850-9-1标准,实现了组合型电子式互感器的100M以太网接口。 电子式电流互感器在高电压等级的应用研究中,ECT高压侧的电源问题是关键技术之一。论文首先分析了两种电源方案:取电CT电源和激光电源。取电CT电源通过一个特制的电流互感器(取电CT),直接从高压侧母线电流中获取电能。在取电CT和整流桥之间设计一个串联电感,大大降低了施加在整流桥上的的感应电压并限制了取电CT的输出电流,起到了稳定电压和保护后续电路的作用。激光电源方案以先进的光电转换器、半导体激光二极管和光纤为基础,单独一根上行光纤同时完成供能和控制信号的传输,在不影响光供能稳定性的情况下,数据通信完成在短暂的供能间隔中。在高电位端控制信号通过在能量变换电路中增加一个比较器电路被提取出来。本文还提出了一种将两种供能方式结合使用的组合电源,并设计了这两种电源之间的切换方法,解决了取电CT电源的死区问题,延长了激光器的使用寿命。作为综合应用实例,设计并完成了以LPCT为传感器、由组合电源供能、采用低功耗技术的高压电子式电流互感器。互感器高压侧的一次转换器能够提供两路传感器数据通道,并且具有温度补偿和采集通道的自校正功能,在更宽温度、更大电流范围内保证了极高的测量精度:互感器低电位端的二次转换器具有数字和模拟接口,可以接收数据并发送命令来控制一次转换器,包括同步和校正命令在内的数据信号可以通过同一根供能光纤传送到一次转换器。该互感器具有在线监测功能,这种预防性维护和自检测功能够提示维护或提出警告,提高了可靠性。系统测试表明:具有低功耗光纤发射驱动电路的一次转换器平均功耗在40mw以下:上行光纤中通信波特率可以达到200kb/s,下行光纤中更是高达2Mb/s;系统准确度同时满足IEC6044-8标准对0.2S级测量和5TPE级保护电子式互感器的要求。
上传时间: 2013-06-09
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多功能遥控小车的硬件软件设计程序 对于学习和研究单片机很有用的
上传时间: 2013-08-02
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基于51单片机的低价型远程多用途无线遥控模块.rar
上传时间: 2013-04-24
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由于电动助力转向(EPS)系统具有高性能、高效率、低成本、节能环保等优点,随着汽车电子技术的发展,电动助力转向技术逐渐取代传统的液压助力转向(HPS),成为转向助力技术的主流。 @@ 本文在详细了解EPS系统性能要求和工作原理的基础上,对各种已有的EPS助力电机进行了总结和比较。对比结果表明,无刷直流电机(BLDC)凭借其显著的优点,成为EPS助力电机的较优选择。 @@ 无刷直流电机作为一种由电动机本体和驱动器组成的机电一体化产品,与传统的直流电机一样,具有良好的起动和调速性能,并且由于用电子换向取代了机械换向,不存在传统直流电机的换向火花和机械噪声,在许多性能要求比较高的场合已得到普遍应用。随着电力电子技术、计算机技术的发展,其应用范围还在进一步扩展。然而,BLDC电机作为EPS系统的助力电机也并非全无缺点。永磁电机中固有的齿槽转矩的存在,以及由于采用120°换向工作模式造成的转矩波动,都会严重影响EPS系统的操控性能。 @@ 本课题针对无刷直流电机在汽车电动助力转向系统中的应用,根据EPS系统对助力电机的要求,设计了一台转向助力用永磁无刷直流电动机,并使用有限元方法对电机性能进行了分析。为了反映参数变化对电机性能的影响,从而为电机的设计提供指导,我们还用场路耦合的解析算法对电机性能进行了分析。在分析结果的基础上,对永磁电机中的齿槽转矩进行了研究,并针对样机提出了齿槽转矩的削弱方法,然后使用三维有限元的方式对所提出的方法进行了仿真验证。 @@ 根据EPS系统的工作原理,探讨了助力电机的控制策略,并设计了带传感器的无刷直流电机的控制系统。分别完成控制系统硬件和软件的设计,并进行了相关实验,结果表明基本达到了设计的目标。 @@关键词:EPS、无刷直流电机、电机设计与优化、有限元、控制器设计
上传时间: 2013-07-29
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选相控制开关又称同步开关或相控开关,其实质就是控制开关在电压或电流的期望相位完成合闸或分闸,以主动消除开关过程所产生的涌流和过电压等电磁暂态效应,提高开关的开断能力。本论文首先分析了提高断路器可靠性的途径,介绍了相控开关的研究意义及其优点;相控开关的基本原理和分合闸操作过程,为同步开关选相控制器的设计提供了理论依据。 永磁操动机构是近几年正在发展的一种新型操动机构,它利用永久磁铁产生的磁力将真空断路器保持在分合闸位置,而无需任何传统机械脱扣锁扣装置。它机构零部件少,结构简单,使断路器动作的可靠性大大提高。二次控制回路采用电子控制模块,动作迅速并可以实现精确时间控制,采用开关电源输入范围宽,输入输出用光耦隔离,功耗低,极大地提高了可靠性,使永磁机构真空断路器成为真正意义的免维护智能化断路器。单线圈永磁机构结构简单、体积小,在中压领域得到越来越广泛的应用。相控真空开关采用三相独立操动的单线圈永磁机构,其操作电源为由大功率电力电子器件控制的储能大容量电容器,通过多次的测试结果表明单线圈永磁机构能很好地满足相控开关的要求,是相控开关的理想选择。 本文详细介绍了以Mega16为控制核心的单线圈永磁机构智能控制器,这种控制系统集保护、控制、开关量监测等功能于一体。可实现对电容电压实时显示,具有过电流速断保护、过电压和欠电压保护、闭锁以及报警等功能。 通过相关试验测试,表明本系统已经初步达到了设计所要达到的预期效果,为以后的研究以及同步控制系统的完善和优化提供了有益的经验和参考。
上传时间: 2013-07-02
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在电力系统容量日益扩大和电网电压运行等级不断提高的潮流下,传统电磁式互感器在运行中暴露出越来越多的弊端,难以满足电力系统向自动化、标准化和数字化的发展需求,电子式互感器取代传统电磁式互感器已经成为一种必然的趋势,并成为人们研究的热点。本文围绕电子式电流互感器高压侧数据采集系统进行了研究与设计。 Rogowski线圈是电流传感元件,本文总绐了Rogowski线圈的基本原理,其中包括线圈的等效电路和相量图,线圈的电磁参数计算。在理论研究的基础上,结合实际设计一款高精度PCBRogowski线圈。电容分压器是电压传感元件,文章中介绍了传感器的原理、传感器的模型结构,针对其自身结构缺陷和工作环境的电磁干扰,提出具有针对性的电磁兼容设计方法。 积分器的性能一直是影响Rogowski线圈电流传感器的精度和稳定性的重要因素之一。模拟积分器具有结构简单、响应速度快、输入动态范围大等优点;数字积分器具有性能稳定,精度高等优点。后者的优势使其成为近年来Rogowski线圈电流互感器实用化研究的一个热点问题。本文设计了一套数字积分器设计的方法,其中包括了积分算法的选择,积分输入采样率和分辨率的确定,数字积分器的通用结构,积分初值的选择方法等。 为了保证系统的运行稳定,文章中的系统只采用激光供电模式,降低数据采集系统的功耗就成了系统设计的一个重要环节。文章中介绍了一些实用的低功耗处理方法,分析了激光器的特性,光电池的特性和光电转换器件的特性,并根据这些器件的特性,改进了数据发送激光器的驱动电路,大幅度降低了系统的功耗,保证了系统在较低供电功率条件下的正常运行。 论文最后对全文工作进行总结,提出进一步需要解决的问题。
上传时间: 2013-07-10
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