舰船、飞机、移动通讯、石油钻井平台等独立系统中有许多交直流电力并存的场合,需要实现发供电系统的小型化、高功率密度、高可靠性以及高品质。常规的电励磁发电机因为带有电刷使供电系统的运行安全存在隐患,并且励磁机的使用增加了电机的体积和损耗。为使系统节能高效,本文设计并制作了应用于独立交直流电力系统的交直流永磁同步发电机。永磁电机定子上带有三套三相绕组,一套绕组用于提供交流电力,其余的两套绕组相位互差30度电角度,接整流器为直流负载供电。文中对电机的设计以及电机的基本性能进行探讨。为了减小永磁发电机的电压调整率,在电机的交轴与电机的永磁磁极尾部之间加一软磁材料,通过增加电机负载时的交轴电抗压降,来改善电机的电压调整率。 首先,针对永磁电机设计的特殊性,应用二维有限元法计算电机的电磁场以确定电机的主要尺寸,并讨论了不同软磁材料尺寸对电机的影响。文中还根据电磁场的计算结果,应用傅立叶级数计算了电机的空载感应电动势以用于预测电机的性能,使用能量摄动法计算了计及饱和、槽影响下的电机电感参数。考虑到永磁材料的温度性能问题,应用电磁场和温度场耦合的方式计算了电机稳态时的温度场。 然后,为了了解永磁同步发电机的主要电磁关系,研究了电机的数学模型,推导了考虑漏磁时具有三套互差一定电角度三相绕组的永磁发电机在dq0坐标系下的方程,可以看到,在dq0坐标系下电机的电感参数为常数。这样,利用这个特性,在对电机运行性能进行研究时,可以得到简化电磁方程。根据电机稳态运行时的方程,得到了电机的向量图。 因为带有多套绕组的永磁电机中含有较多的谐波,而采用dq0坐标系下的方程会忽略掉气隙磁场中的谐波分量,为了对电机的仿真更加精确,电机仿真时采用电机在ABC坐标系下的基本电磁方程。应用Matlab/SimPowerSystems中的模块搭建电机的仿真模型,永磁体的影响用感应电动势来表示。根据仿真结果与样机试验结果的比较发现,两者吻合良好。 另外,本文还设计了一台电励磁的交直流发电机,电磁设计结果表明,永磁电机在体积、重量、效率方面都很有优势。
上传时间: 2013-04-24
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直驱永磁同步风力发电机去掉了风力发电系统中常见的齿轮箱,让风力机直接拖动电机转子运转在低速状态,这就没有了齿轮箱所带来的噪声、故障率高和维护成本大等问题,提高了运行可靠性。它不同于电励磁的凸极同步发电机,而是采用高磁能积的永磁材料作为磁极,就省去了励磁绕组产生的损耗,使得电机的结构变得简单,效率也随之提高。 直驱永磁同步风力发电机运行转速低,一般定子外径都比较大。为了电机的运输方便和良好的冷却效果,本文选择内转子永磁同步发电机作为设计类型。首先提出了电机设计的目标,即在满足电机设计要求的基础上提高运行的可靠性和降低成本。然后根据等效磁路法编制了电磁计算程序,据此进行了电机的初始设计。然后使用有限元的方法分析了电机在各种运行状态下的性能,最后设计了电机的通风系统并进行了通风计算。
上传时间: 2013-07-06
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无刷直流电机是随着电力电子技术的发展和高性能永磁材料的出现而迅速发展起来的一种新型机电一体化电机。随着无刷直流电机在各个领域的广泛应用,无位置传感器控制方法的优势越来越明显,特别是“反电势法”无刷直流电机控制方法已经发展成为最实用的无位置传感器控制方法。 论文在介绍常用的无位置传感器无刷直流电机控制方法的基础上,详细分析了“反电势法”无刷直流电机控制原理。深入研究了两种反电势过零检测方法,采用“直接反电势法”设计了反电势过零检测电路。该方法不需要引出电机中性点,通过选择PWM和导通控制策略,就能直接从电机端电压获得反电势过零点信号。它避免了开关高频调制产生的干扰,不需要对端电压进行滤波。建立了基于PSPICE软件的仿真模型并对其进行了仿真验证。以按摩椅用无刷直流电机为样机,设计了“直接反电势法”无刷直流电机控制系统的硬件电路,详细介绍了电路各个组成部分,同时给出了控制系统中所采用的软硬件抗干扰措施。 论文介绍了“直接反电势法”无刷直流电机控制常用的起动方法,深入讨论了“三段式”起动技术,对“三段式”起动技术中转子预定位、外同步加速和外同步到自同步的切换进行了详细的分析,并围绕“三段式”起动技术详细介绍了“直接反电势法”控制软件设计流程。 最后,通过实验验证了这种方法的可行性和正确性。
上传时间: 2013-05-24
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随着电力电子技术的发展,高压换流设备在工业应用中日益广泛。其核心元件晶闸管(SCR)的电压与电流越来越高(已达到10KV/10KA以上),应用场合要求也越来越高。在国际上,晶闸管的光控技术发展日益成熟。根据对国内晶闸管技术发展前景和需求的展望,本文采用自供电驱动技术与光控技术相结合,研发光控自供电晶闸管驱动控制板,然后与晶闸管本体相结合即形成光控晶闸管工程化实现模型,其可作为光控晶闸管的替代技术。 在工程应用中,光控晶闸管的典型应用场合为四象限高压变频器和国家大型直流输变电系统等。随着国家节能工程的实施,高压变频器的应用范围越来越广泛,已成为工业节能中的重要环节。高压直流换流系统难度大,技术复杂,要求高,本论文研究的光控晶闸管替代技术只作为其储备技术之一。本论文以电流源型高压变频器作为该光控晶闸管替代技术的应用背景重点阐述。 电流源型高压变频器为了提高单机容量,通常是数个SCR串联使用。随着系统容量越来越大,装置对高压开关器件的要求也越来越高。如果一组串联SCR中某一个SCR该导通时没有导通,那么加在该组SCR上的电压都将加到该SCR上形成过电压,造成该器件的击穿损坏,甚至于一组串联SCR都被烧坏。为了克服上述问题,保证高压变频器中串联晶闸管能够安全可靠的工作,提高系统可靠性,有必要为晶闸管配备后备驱动系统。本文提出了给SCR驱动电路增设自供电驱动系统——SPDS (Self—Powered Drive System)的解决办法。SPDS基本功能是通过高位取能电路利用RC缓冲电路中的能量为监测电路和后备触发电路提供正常工作所需要的能量。它的优点是由于缓冲电路与晶闸管同电位,自供电驱动系统要求的电压隔离水平可以从几千伏降低到几百伏,节省了高压隔离变压器,节省了成本和体积,提高了系统可靠性。国外对相关内容已经有了深入研究,并将其应用在高压变频器产品中。在国内,目前还没有查到相关文献。本文为基于晶闸管的电流源型高压变频器设计了一种高压晶闸管自供电驱动系统,填补了国内空白,为自供电驱动系统的推广应用和其他高压开关器件自供电驱动系统的研制提供了参考。 本文详细介绍了串联高压晶闸管驱动系统的要求和RC缓冲电路的工作特 点,进而提出了SPDS的工作原理和具体实现方式,阐述了SPDS各部分组成及其功能。SPDS的核心技术是取能回路和触发方式的设计。本文在比较各种高压取能方式和触发方式优缺点的基础上,选择采用RC缓冲取能方式和光纤触发方式。 论文基于Multisim10仿真软件,结合高压晶闸管自供电驱动系统取能电路的原理,对高压晶闸管自供电驱动系统的核心部分——SPDS取能电路进行了仿真。通过搭建带SPDS取能电路的单相晶闸管仿真电路和电流源型高压变频器前侧变流电路的仿真模型,详细讨论了影响RC取能回路正常工作的各种因素。同时,通过设定仿真电路的参数,分析了其工作状况。根据得到的仿真波形图,证明了高压晶闸管自供电驱动系统可以达到有效触发晶闸管导通的设计目标,具有可行性。 为考察SPDS的实际工作性能,本文搭建了简易的SPDS低压硬件实验平台,为其高压条件下的工程化应用打好了基础。 在论文的最后,对高压晶闸管自供电驱动系统的发展方向进行了展望。 关键词:高压变频器;晶闸管驱动;自供电系统;高压换流;光控晶闸管
上传时间: 2013-05-26
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变频电源具有低损耗和高效率等显著优点,其性能的优劣直接关系到整个系统的安全性和可靠性指标,随着工业上变频电源的广泛应用,对其性能参数的检测也越来越重要,因此对变频电源设备输出电参数进行测量方面的研究具有重要的意义。 论文综述了国内外各种交流变频电参数测量系统的研究现状和应用技术,根据变频设备的工作机理和输出特性,提出了系统的总体设计方案。由于变频设备的输出范围广且变化快,并且国内大部分参数测量设备都是针对工频进行设计的,基于此本文采用高速的数字处理器和改进的算法来进行控制实现。 论文首先给出了各电参数测量的国际标准和理论基础,重点分析了如何通过希尔波特变换来实现频率的测量。为了滤除不需要的高次谐波并精确的测量频率,建立了FIR滤波器模型,通过MATLAB编程进行了数字仿真,验证了算法的正确性;利用周期法进行了其它电参数的测量实现,并在Labview 中进行了仿真,作为辅助分析软件具有快速直观的特点并有很大的通用性。 在理论分析和仿真的基础上,论文设计了基于TMS320F2812 DSP的控制系统,并结合原理图介绍了各模块运行原理;重点分析了如何利用CPLD来实现时序控制的功能,并给出了VHDL设计的程序和仿真结果。最后进行软件程序上的设计,对各部分进行了程序分析和设计,各模块结构相互关联,具有很好的扩展性和移植性。
上传时间: 2013-04-24
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本文内容来源于实际工程项目,属于FPGA技术在航空电子系统中的应用范畴。该项目的主要任务是通过设计—总线适配器将嵌入式航路控制器接入航电总线,使之成为航空电子系统的一部分。本文主要介绍航电总线适配器的设计,包括总线适配器接口协议分析、系统总体规划、主控制器的FPGA实现、硬件设计和软件设计等内容。 首先,本立在对项目背景、项目需求和总线适配器接口协议进行分析的基础上,规划了系统的总体结构。并且根据此系统结构制定了相应的转换协议,以规范数据传输。其次,根据系统设计要求选择主控制器和外围器件,并以此搭建硬件平台,完成系统硬件设计。本部分内容包括主控制器的FPGA实现分析以及系统硬件各功能模块如MIL-STD-1553B协议控制器模块、RS-422电平转换模块、FPGA配置模块和电源模块等的设计。最后介绍了系统的软件开发,此部分主要完成了软件的总体设计、功能模块的划分以及各功能模块的软件实现,包括BU-61580接口模块、异步串口模块和协议控制模块等的具体设计。
上传时间: 2013-05-22
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如何在PCB的设计中注意到电磁兼容的问题,这里有你需要的问题
上传时间: 2013-11-25
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提出了一种以现代化的单片机控制技术为基础,结合D/A转换、模拟电子开关、功率放大、液晶显示和串行通信等技术实现对铁磁材料的磁滞回线进行测量的新方法,并在该方法的基础上成功设计并研制出一种新型智能励磁仪,将新仪器与分析仪、上位机等进行联机试验,结果表明新仪器具有更加友好的用户界面,所得实验数据的精度高、可靠性好。同时新仪器具有手动/自动两种工作模式,且可以实现与上位机的数据通信,自动化和智能化程度大大提高。
上传时间: 2013-11-20
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P C B 可测性设计布线规则之建议― ― 从源头改善可测率PCB 设计除需考虑功能性与安全性等要求外,亦需考虑可生产与可测试。这里提供可测性设计建议供设计布线工程师参考。1. 每一个铜箔电路支点,至少需要一个可测试点。如无对应的测试点,将可导致与之相关的开短路不可检出,并且与之相连的零件会因无测试点而不可测。2. 双面治具会增加制作成本,且上针板的测试针定位准确度差。所以Layout 时应通过Via Hole 尽可能将测试点放置于同一面。这样就只要做单面治具即可。3. 测试选点优先级:A.测垫(Test Pad) B.通孔(Through Hole) C.零件脚(Component Lead) D.贯穿孔(Via Hole)(未Mask)。而对于零件脚,应以AI 零件脚及其它较细较短脚为优先,较粗或较长的引脚接触性误判多。4. PCB 厚度至少要62mil(1.35mm),厚度少于此值之PCB 容易板弯变形,影响测点精准度,制作治具需特殊处理。5. 避免将测点置于SMT 之PAD 上,因SMT 零件会偏移,故不可靠,且易伤及零件。6. 避免使用过长零件脚(>170mil(4.3mm))或过大的孔(直径>1.5mm)为测点。7. 对于电池(Battery)最好预留Jumper,在ICT 测试时能有效隔离电池的影响。8. 定位孔要求:(a) 定位孔(Tooling Hole)直径最好为125mil(3.175mm)及其以上。(b) 每一片PCB 须有2 个定位孔和一个防呆孔(也可说成定位孔,用以预防将PCB反放而导致机器压破板),且孔内不能沾锡。(c) 选择以对角线,距离最远之2 孔为定位孔。(d) 各定位孔(含防呆孔)不应设计成中心对称,即PCB 旋转180 度角后仍能放入PCB,这样,作业员易于反放而致机器压破板)9. 测试点要求:(e) 两测点或测点与预钻孔之中心距不得小于50mil(1.27mm),否则有一测点无法植针。以大于100mil(2.54mm)为佳,其次是75mil(1.905mm)。(f) 测点应离其附近零件(位于同一面者)至少100mil,如为高于3mm 零件,则应至少间距120mil,方便治具制作。(g) 测点应平均分布于PCB 表面,避免局部密度过高,影响治具测试时测试针压力平衡。(h) 测点直径最好能不小于35mil(0.9mm),如在上针板,则最好不小于40mil(1.00mm),圆形、正方形均可。小于0.030”(30mil)之测点需额外加工,以导正目标。(i) 测点的Pad 及Via 不应有防焊漆(Solder Mask)。(j) 测点应离板边或折边至少100mil。(k) 锡点被实践证实是最好的测试探针接触点。因为锡的氧化物较轻且容易刺穿。以锡点作测试点,因接触不良导致误判的机会极少且可延长探针使用寿命。锡点尤其以PCB 光板制作时的喷锡点最佳。PCB 裸铜测点,高温后已氧化,且其硬度高,所以探针接触电阻变化而致测试误判率很高。如果裸铜测点在SMT 时加上锡膏再经回流焊固化为锡点,虽可大幅改善,但因助焊剂或吃锡不完全的缘故,仍会出现较多的接触误判。
上传时间: 2014-01-14
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AFDX( Avionics Full Duplex Switch Ethernet)是空客公司首先提出的, 在商用以太网技术的基础上,通过增加特殊功能来保证航空应用的确定性和可靠性,是目前最先进的机载通信网络。文中针对航电设备与总线网络通信出现的故障,设计了某型号飞机AFDX总线监控器,该设备是一个便携式工控机,通过扩展AFDX总线接口卡,实时、高速、可靠的对总线上的数据进行记录、分析、显示,并依照航电总线标准ICD(接口控制文件)库进行解析,快速准确的定位故障,避免设备的无故障拆装,提高维护效率。仿真实验表明:该监控器可实时监控航电AFDX 总线上的所有动态信息,对信息的分析处理正确,能满足设计需求。
上传时间: 2013-10-17
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