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
上传用户:一诺88
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
上传用户:zsjzc
汽车从批量生产到现在已经有100多年的历史,其中,车辆电子化、电动化取得了惊人的进展,伴随而来的是汽车用电量的迅速增加。专家预计到2010年电气方面功率会达到10kW,电流将会增加3倍以上,如不增加电流,最有效的方法是尽量提高汽车电源供电电压。电压最好能在人体安全电压范围(DC60V)以下,42V是一种解决办法。采用42V电源,可以直接减小导线尺寸和实现轻量化,从而降低成本。 在新的42V电源系统中,采用42V/14V双电压方案,对目前的电气系统冲击较小,过渡平缓。本文在综合国内外相关研究的基础上,对42V/14V双电压电气系统的技术发展以及现状进行了较系统的研究。主要研究内容如下: 首先,本文分析了汽车电源升压的原因,介绍了国内外的现状。研究探讨新型42V电源系统对汽车蓄电池的影响,介绍了混合动力车用蓄电池的特点,比较目前混合动力车用几种蓄电池的方案。因为42V/14V双电压共存,存在多种直流电压变换器,本文分析了DC/DC变换器的结构和原理,设计了高频斩波型和二重软开关两种DC/DC变换器模块方案。 其次,介绍了混合动力汽车42V一体化启动发电机系统装置的特点,叙述其工作原理和系统组成。提出了一种基于永磁同步电机ISG系统的设计方案。在对永磁同步电机理论研究的基础上,本文完成了对永磁同步电机起动的实验和调试。通过对实验样机做起动实验,验证了本文设计的ISG系统及电机的硬件驱动的可行性。 最后,汽车电源系统升压会产生更高的瞬态高压和更强的电磁干扰,本文简要分析了其产生的原因,阐述了基本的抑制方法。 目前汽车电源系统由14V电源向42V电源发展已经是必然的趋势。作为过渡阶段,对42V/14V双电压系统的研究将会是汽车界最近时期的一个重要内容。42V汽车电源系统标准的实施,将对汽车电器和电子设备带来巨大的冲击,同时也会给整个汽车界带来新一轮的电气技术革命。
上传时间: 2013-07-23
上传用户:wkchong
双向DC/DC变换器(Bi-directionalDC/DCconverters)是能够根据需要调节能量双向传输的直流/直流变换器。随着科技的发展,双向DC/DC变换器的应用需求越来越多,正逐步应用到无轨电车、地铁、列车、电动车等直流电机驱动系统,直流不间断电源系统,航天电源等场合。一方面,双向DC/DC变换器为这些系统提供能量,另一方面,又使可回收能量反向给供电端充电,从而节约能量。 大多数双向DC/DC变换器采用复杂的辅助网络来实现软开关技术,本文所研究的Buck/Boost双向的DC/DC变换器从拓扑上解决器件软开关的问题;由于Buck/Boost双向DC/DC变换器的电流纹波较大,这会带来严重的电磁干扰,本文结合Buck/Boost双向DC/DC变换器拓扑与磁耦合技术使电感电流纹波减小;由于在同一频率下不同负载时电流纹波不同,本文在控制时根据负载改变PWM频率,从而使轻载时的电流纹波均较小。 本文所研究的双向DC/DC变换器采用DSP处理器进行控制,其原因在于:目前没有专门用于控制该Buck/Boost双向DC/DC变换器的控制芯片,而DSP具有多路的高分辨率PWM,通过对DSP寄存器的配置可以实现Buck/Boost双向DC/DC变换器的控制PWM;DSP具有多路高速的A/D转换接口,并可以通过配合PWM完成对反馈采样,具备一定的滤波功能。 本文所研究的数字双向DC/DC变换器实现了在Buck模式下功率MOSFET的零电压开通及零电压关断,电感电流的交迭使其电感输出端电流纹波明显变小,轻载时PWM频率的提升也使得电流纹波变小。
上传时间: 2013-06-08
上传用户:cy_ewhat
随着计算机和微电子技术的飞速发展,基于数字信号处理的示波器、信号发生器、逻辑分析仪和频谱分析仪等测量仪器已经应用到各个领域并且发挥着重要作用,但这些仪器昂贵的价格阻碍了它们的普遍使用。 本文针对电子测量仪器技术发展和普及的情况,结合用FPGA实现数字信号处理的优势,研究一种基于FPGA的辅助性独立电予测量仪器的软件系统。这种仪器可以作为数模混合电路测试和验证的工具,用来观察模拟信号波形、数字信号时序波形、模拟信号的幅度频谱,也可以用来产生DDS信号。在硬件选择上,使用具有Altera公司CycloneⅡ器件的平台来实现单片DSP系统,这种芯片成本低廉、工作速度快、技术兼容性好;在软件设计上,采用基于FPGA的可编程数字逻辑设计方法,这种方法具有开发难度小、功能扩展简单等优点。设计中采用的关键技术包括:基于FPGA和IP Core的Verilog HDL设计、数据采集、数据存储、数据处理以及数据波形的实时显示。对这些技术的研究探讨不仅有理论研究价值,在科学实验和产品设计中同样具有重要的实用价值。系统的设计以低资源、高性能为目标,设计中采用了科学的模块划分、设计与集成的方法,在保持原四种信号处理功能不变的前提下,尽量多的节约各种FPGA资源,为实现低成本的辅助电子测量仪器提供了可能。
上传时间: 2013-06-05
上传用户:love_stanford
集成了传感器、嵌入式计算、网络和无线通信四大技术而形成的ZigBee技术是一种全新的信息获取和处理技术,能够协作实时监测、感知和采集各种环境或监测对象的信息,并对信息进行处理,传送到需要的用户。ZigBee技术作为一个全新的领域,对国内外的研究者提出了大量的挑战性课题。时钟同步是所有分布式系统的重要组成部分,也是ZigBee技术的一项重要支撑技术,大多数ZigBee技术应用比如环境监测系统,导航系统等都需要所搜集的传感数据具有准确时间信息,否则采集的信息就是不完整的。 本论文介绍了国内外在ZigBee技术的发展与现状,对IEEE802.15.4/ZigBee的协议栈做了分析,对现存的几种主要的时钟同步算法做了研究。本太阳能航标灯同步闪课题中,为了便于太阳能给航标灯供电,需要通过休眠机制来降低功耗;为了保证ZigBee网络中各设备协同工作,时钟同步显得更为重要,它为本系统中的每个航标灯提供正确的时钟信息,不但提高系统的传输质量和效率,而且让航标灯的同步闪光,在航道中起到很好的助航作用。接着,给出了系统的具体实现过程,包括各硬件模块的设计原理、电路原理图及主要模块的详细实现过程。最后,指出本文的不足及需要改进的地方。其中本文重点包括以下三个方面: 1.针对网络拓扑结构、协议体系结构以及干扰抑制技术进行深入分析,并与其它无线通信技术进行比较及对其相互干扰进行研究。 2.对ZigBee节点时钟同步算法工作原理做了详细的研究,总结了这些算法的优缺点,并在对比现有的几种时钟同步算法的基础上对泛洪时间同步协议多跳时钟同步算法的改进。 3.设计了太阳能航标灯同步闪光系统,给出了硬件原理图及软件流程,并且在制PCB板中电磁兼容问题的解决进行了详细描述。 结果表明,该系统稳定、可靠、高效,具有很高的实用价值。
上传时间: 2013-04-24
上传用户:海陆空653
随着环境污染和能源短缺问题的日趋严重,寻找一种储备大、无污染的新能源已经上升到世界各国的议事日程。太阳能作为当今最理想环保的能源之一,已经得到了人类越来越广泛的应用。本文以光伏(Photovoltaic—PV)并网发电系统为研究对象,以最大限度利用太阳能、无污染回馈电网为主要目标,开展了光伏并网发电系统的理论研究和仿真,具有重要的现实意义。光伏并网逆变器是光伏并网发电系统中必不可少的设备之一,其效率的高低、可靠性的好坏将直接影响整个光伏发电系统的性能和投资。本文主要研究适用于并网型光伏发电系统的逆变器。 本文以一个完整的光伏并网发电系统为研究对象,重点对单相光伏并网系统进行了全面的分析,并从并网系统的主电路拓扑、控制策略、孤岛效应以及系统的可靠性分析几个方面做了详细的分析和仿真实验。 首先,介绍了国内外光伏并网发电产业的现状,并对光伏并网发电系统的组成结构、优缺点、发展趋势及光伏并网发电系统对逆变器的要求做了简单介绍,对光伏并网发电系统建立了总体认识。 其次,讨论研究了逆变器主电路的拓扑形式,并根据实际情况,选择了无变压器的两级结构,即前级DC/DC变换器和后级DC/AC逆变器,两部分通过DClink连接。前级的DC/DC模块采用Boost拓扑结构,后级的DC/AC逆变器采用逆变全桥实现逆变,向电网输送功率。讨论确定了逆变器输出电流的控制方式,并最终确定了光伏并网发电系统的总体方案。高性能的数字信号处理器芯片(Digital Signal Processor—DSP)的出现,使得一些先进的控制策略应用于光伏并网的控制成为可能。本文以TI公司的数字信号处理器芯片TMS320F2812为核心,设计了控制电路并给出了驱动电路、保护电路的设计以及系统的电磁兼容设计思想。应用MATLAB/Simulink中的工具箱搭建了整个电路模型,进行了仿真实验研究。 再次,我们已经知道孤岛效应问题关系到光伏并网发电系统的安全问题。本文分析了孤岛效应产生的原因、对电网的危害和目前各种常用的被动和主动及外部孤岛效应的检测方法。根据本文涉及的光伏并网发电系统的特点,采用了电压前馈正反馈检测孤岛的方法,然后详细介绍了该方法的原理和实现过程, 并给出了逆变器的反孤岛效应模型和仿真实验结果。仿真结果证明,该方法是可行的,并且达到了IEEE Std.2000—929标准的规定。 光伏系统的可靠性研究对整个系统的经济运行乃至投资决策产生了重要影响。本论文以光伏并网发电系统的基本组成为线索,对各部分进行可靠性分析,对满足一定可靠性水平的光伏并网发电系统进行分析,从而对其的推广使用起到了理论指导作用。 关键词:光伏并网发电系统;逆变器;孤岛效应;DSP;可靠性分析
上传时间: 2013-04-24
上传用户:daoxiang126
数字技术、电力电子技术以及控制论的进步推动弧焊电源从模拟阶段发展到数字阶段。数字化逆变弧焊电源不仅可靠性高、控制精度高而且容易大规模集成、方便升级,成为焊机的发展方向,推动了焊接产业的巨大发展。针对传统的埋弧焊电源存在的体积大、控制电路复杂、可靠性差等问题,本文提出了双逆变结构的焊机主电路实现方法和基于“MCU+DSP”的数字化埋弧焊控制系统的设计方案。 本文详细介绍了埋弧焊的特点和应用,从主电源、控制系统两个方面阐述了数字化逆变电源的发展历程,对数字化交流方波埋弧焊的国内外研究现状进行了深入探讨,设计了双逆变结构的数字化焊接系统,实现了稳定的交流方波输出。 根据埋弧焊的电弧特点和交流方波的输出特性,本文采用双逆变结构设计焊机主电路,一次逆变电路选用改进的相移谐振软开关,二次逆变电路选用半桥拓扑形式,并研究了两次逆变过程的原理和控制方式,进行了相关参数计算。根据主电路电路的设计要求,电流型PWM控制芯片UC3846用于一次逆变电路的控制并抑制变压器偏磁,选择集成驱动芯片EXB841作为二次逆变电路的驱动。 本课题基于“MCU+DSP”的双机主控系统来实现焊接电源的控制。其中主控板单片机ATmega64L主要负责送丝机和行走小车的速度反馈及闭环PI运算、电机PWM斩波控制以及过压、过流、过热等保护电路的控制。DSP芯片MC56F8323则主要负责焊接电流、焊接电压的反馈和闭环PI运算以及控制焊接时序,以确保良好的电源外特性输出。外部控制箱通过按键、旋转编码器进行焊接参数和焊接状态的给定,预置和显示各种焊接参数,快速检测焊机状态并加以保护。 主控板芯片之间通过SPI通讯,外部控制箱和主控板之间则通过RS—485协议交换数据。通过软件设计,实现焊接参数的PI调节,精确控制了焊接过程,并进行了抗干扰设计,解决了影响数字化埋弧焊电源稳定运行的电磁兼容问题。 系统分析了交流方波参数的变化对焊接效果的影响,通过对焊接电流、焊接电压的波形分析,证明了本课题设计的埋弧焊电源能够精确控制引弧、焊接、 收弧等焊接时序,并可以有效抑制功率开关器件的过流和变压器的偏磁问题,取得了良好的焊接效果。 最后,对数字化交流方波埋弧焊的控制系统和焊接试验进行了总结,分析了系统存在的问题和不足,并指出了新的研究方向。 关键词:埋弧焊;交流方波;数字化;逆变;软开关技术
上传时间: 2013-04-24
上传用户:kjgkadjg
变频器在各行各业中的各种设备上迅速普及应用,已成为当今节电、改造传统工业、改善工艺流程、提高生产过程自动化水平、提高产品质量以及推动技术进步的主要手段之一,是国民经济和生活中普遍需要的新技术。但是现有变频器的调制算法尚存在一些缺点,如开关损耗大和共模电流大等,因此有必要研究和设计高性能调制算法的变频控制器。鉴于此,开展了以下工业变频器高性能调制算法为对象的研究内容: 在阐述了工业变频器系统的结构、调制算法、调速算法的基础上,结合数学模型,分析了共模电压产生的原理、共模电流其影响和危害,给出了共模电压和共模电流的关系。总结其他的抑制共模电压的方案基础上,提出一种新的共模电压抑制SVPWM;还阐述了死区产生的原因及其影响,以及死区补偿的原理并将上述两个调制算法利用MATLAB/SIMULINK软件对该系统给予了全面的仿真分析。 变频器硬件部分设计包括整流滤波电路、逆变器功率电路、上电保护电路、DSP控制系统及其外围电路、IGBT驱动及保护电路以及反激式开关电源,对于传感器检测滤波电路的具体电路参数设计,是在PSPICE上仿真基础上得出。并在考虑成本、EMC、效率等因素后考虑完成了所有硬件相关的原理图绘制和PCB绘制; 变频器软件部分设计包括主程序、键盘扫描程序、系统状态处理程序、PWM发送中断程序、电机启动函数、电压调整程序、AD采样中断程序以及故障保护中断程序。在实现一般SVPWM的基础上,根据之前理论和仿真得到的共模电压抑制SVPWM、以及死区补偿算法,将这两个对SVPWM进行改进的调制算法在硬件平台上实现。 在硬件电路完成设计的各个阶段,逐渐编制相应的控制程序,并进行调试,并完成整个程序的编制和调试。此外,还调试了系统所需的反激式开关电源。整个系统调试中遇到了很多问题,如键盘消除抖动问题、共模电压抑制SVPWM出现的直通现象等。最终完成了工业变频器样机,并且采用的是文章中研究的调制算法,效果良好,达到设计的目的; 提出了一种将有源功率因数校正(PFC)技术引用到串级调速中来提高定子侧功率因数的新方法。通过建立电动机折算到转子侧的等值电路,重点分析了有源PFC技术代替传统串级调速系统中的不控整流桥后,系统可以等效为转子串电阻调速。得到了等效串电阻的计算公式和变化趋势,对电动机功率因数、电磁转矩脉动也进行了分析,发现能够比传统串级调速时有所提升。鉴于电动机转子侧电势频率非常低,分析了有源PFC的具体实现的特殊考虑和参数选取方法,并基于对称平衡的Scott变压器和两个单相有源PFC电路实现了绕线电动机转子侧的三相有源低频PFC,得到超低纹波的直流输出电压。利用MATLAB建立了完整的仿真平台,所得结果验证了理论分析的正确性。
上传时间: 2013-07-09
上传用户:qq442012091
随着人们生活水平的提高,肥胖逐渐成为一种社会疾病,肥胖容易使人患上阻塞性睡眠呼吸暂停综合症,严重影响生活质量,严重时甚至危及生命。研制性能良好低成本的呼吸机有很好的实际意义。本论文论述了一种基于dsPIC30F3010控制器及无刷直流电机(BrushlessDirectCurrentMotor,简称BLDCM)的呼吸机控制器,实现了反电势法无位置传感器无刷直流电机的运行控制。 论文从基本电磁定律出发,分析了无刷直流电动机结构和工作原理,建立了无刷直流电动机的数学模型,在此基础上详细分析了“反电势法”无刷直流电机控制原理,深入研究了三种反电势过零检测方法,并对检测电路移相产生的转子位置误差进行了分析,给出了补偿方法。 对无刷直流电动机无位置传感器控制中的关键问题——起动方法进行研究,介绍了“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。针对传统“三段式”起动的缺点,论文提出了一种新的外同步到自同步的切换方式。 综合上述,本系统以dsPIC30F3010单片机为控制器,设计了“反电势法”无刷直流电机无位置传感器控制系统的硬件电路,详细介绍了电路各个组成部分的工作原理,同时介绍了控制系统中采用的硬件抗干扰措施。结合dsPIC30F3010的特点,充分利用其片内的资源,设计了系统的软件。实验结果表明系统能够控制电机顺利起动,而且实现了电机正确的换相和稳定的运行。
上传时间: 2013-07-26
上传用户:pkkkkp