低压断路器是电力系统中低压配电网中的主要电器开关之一,它不仅可以接通和分断正常负载电流和过载电流,而且可以接通和分断短路电流。主要在频繁操作的低压配电线路或开关柜中作为电源开关使用,并对线路、电器设备等实行保护,当它们发生严重过流、过载、短路、断相、漏电等故障时,能自动切断线路,起保护作用,应用十分广泛。智能控制器是断路器上的保护装置,也是断路器的核心控制装置。 20世纪90年代,随着电力电子技术、微电子技术、计算机技术和通信技术的飞速发展,断路器的保护装置己由传统的电磁式过流脱扣器发展成采用集成电路的电子式脱扣器,直至目前出现了带高性能微处理器的智能控制器。新一代的智能控制器采用了模块化结构设计,集测量、监视、控制、通信、保护等功能于一体,在低压系统中得到了广泛的应用。 在本课题中,该智能控制器在硬件上以美国Microchip公司推出的公司生产的PIC148F448为核心处理器,主要进行数据的实时采集处理和断路器的故障保护,实时显示线路运行时电流或故障信息等。利用带有CAN接口的高性能的PIC18F448单片机设计了CAN总线接口,给出了CAN接口的硬件电路、软件流程。该电路具有硬件设计简单、可靠性高、实时性强等特点。实现了智能控制器与PC机的双向通信功能,通过总线系统达到遥调、遥控的目的,使得智能控制器的性能得到增强,符合配电系统的要求,达到了本课题研究要求。
上传时间: 2013-04-24
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励磁调节系统是同步发电机的重要组成部分,对同步发电机乃至电力系统的安全稳定运行有着重要影响。随着电力系统规模的不断增大,系统结构和运行方式日趋复杂,对同步发电机励磁控制系统运行的可靠性、稳定性、经济性和灵活性提出了更高的要求。本文根据励磁调节器的国内外发展趋势,研究开发了以TMS320F2812芯片为控制核心的同步发电机DSP励磁调节器。 本文首先介绍了数字励磁的发展历程、特点及应用范围,然后介绍了同步发电机励磁控制系统的国内外发展状况及趋势,提出了基于数字信号处理器 TMS320F2812 控制的绝缘栅双极晶体管(IGBT)微机励磁系统的结构和设计方案。 在详细解释功率器件 IGBT 和控制器件TMS320F2812芯片基础上,提出了励磁系统的主要硬件设计及软件实现方法;完成了IGBT励磁装置主回路和 IGBT 保护及驱动单元的设计;进行调节器硬件设计,给出了硬件原理图和软件流程图;利用TMS320F2812芯片强大的数据处理能力和丰富的片内外设和高速的实时处理能力,用单片系统结构实现了交流采样、变速积分 PID控制算法、PWM功率调节和系统保护等功能。TMS320F2812芯片的引入,大大简化了励磁控制器的硬件结构,提高了励磁系统的抗干扰能力和可靠性。 最后,为验证所设计的励磁调节器的有效性和控制效果,采用 MATLAB 中 SIMULINK 仿真平台,设计了励磁控制系统各环节的仿真模型。仿真结果表明,采用 TMS320F2812的同步发电机IGBT励磁系统具有响应快速、调节灵敏、控制性能优良等特点。
上传时间: 2013-07-29
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随着我国电力系统不断发展,高压开关柜以其结构简单、维护工作量小、适合于频繁操作等特点,受到广大用户欢迎,并成为高压开关向无油化发展的一大主流。近年来,随着电力系统不断向大容量、高电压、小型化发展,40.5kV高压开关柜在电力系统中也得到普遍的采用。绝缘问题是电力设备稳定、可靠运行的重要影响因素之一,并且绝缘也是高压电器设备中的薄弱环节,高压开关柜故障中很大一部分就是由于绝缘破坏而造成的。因此如何能够合理的配置母线、真空断路器及其它电器元件,得到较佳的绝缘配合和设计,达到具有高度可靠的绝缘性能,保证高压开关柜在配电系统中安全运行,且有较小的安装空间,是开关柜设计中一个值得研究的重要问题。 在计算机模拟电场分布的求解中,有限元方法以其剖分简便易行、可适用于多种介质和较高的计算效率,已成为电磁场问题求解的主要方法之一。ANSYS是有限元计算方法的代表软件,通过对模型特征参数化,使用用户参数化设计语言(APDL),可以进一步提高分析效率,使得整个分析过程自动、通用。 本文从实际产品设计入手,根据开关柜的结构特点,建立了三维电场数值计算模型,在满足技术条件要求的基础上,通过采用电场的数值仿真分析及相应实验研究,描述了40.5kv高压开关柜配电系统接地开关相间及接地柜中全场域电场分布情况,确定了接地开关在不同情况下的电场分布、变化情况,通过理论的计算和分析,对产品的绝缘进行了校核与验证,进而得到合理的布置结构和达到最佳的绝缘配合,为实际产品的开发和设计提供了理论依据。
上传时间: 2013-07-27
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高中压断路器是电力系统中最重要的开关设备,用高中压断路器保护电力系统至今已经历了一段漫长历史。从最初的油断路器发展到压缩空气断路器,再到目前作为无油化开关的真空断路器和SF6断路器。其中真空断路器以其小型化和高可靠性等优点,已在高中压领域得到愈来愈广泛的应用。作为真空断路器的核心部件,真空灭弧室的研究和开发显得尤为重要。 真空灭弧室的小型化是国外关注的问题,我国很多相关的研究所和高等院校都曾作过不少研制工作,研究的方向是采用各种纵向磁场结构电极的真空灭弧室和寻求新的触头材料。由于纵向磁场结构的电极开断能力强,在额定短路开断电流、设计裕度和工艺水平相同的情况下,纵向磁场的电极比横向磁场的电极小得多。因此,采用纵向磁场结构电极的真空灭弧室可以缩小整体尺寸。 本设计从真空灭弧室的具体模型出发,应用ANSYS8.1的电磁场分析软件,对600A的真空灭弧室触头间的纵磁场进行计算与分析,可得到接近实际的动、静触头电流流向矢量分布图,线圈磁感应强度与线圈几何尺寸的关系,触头开距对磁场分布的影响及电弧在不同位置时的受力分析等。由不同线圈截面积与纵磁磁场强度的关系分布,可得出在分断电流不变的情况下,线圈愈小磁场强度愈强。由触头开距与磁场强度的关系,可见触头间距越小,两触头间越能获得较大的磁感应强度。对真空灭弧室极问磁场分布以及电弧在触头上不同位置受力进行分析,结果表明随着磁感应强度变小,电弧受力也相对的变小。 通过ANSYS仿真分析,为真空断路器灭弧室的设计提供了比较准确的数据资料。进而使产品的设计、开发建立在较为科学的基础上,为产品实际研制提供理论依据。
上传时间: 2013-06-20
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微型燃微型燃气轮发电机组由涡轮机、压缩机、燃烧室、回热器、轴承、高速发电机、电力变换系统、喷油系统等部分组成。它是一种环保型发电装置,它可用作常规机组或紧急备用电源,也可以用于分布式发电及冷热电联供系统、汽车混合动力系统和微型燃机-燃料电池联合系统等领域。因此,研究这种动力装置具有很重要的实用意义。 本文在分析了微型燃气轮发电机组及其控制技术发展现状的基础上,根据设计要求,机组控制系统应能保证机组安全稳定运行,保证机组在任何情况下,不发生超温、超转现象。同时应考虑机组从点火、加速、直至额定运行过程中,使机组能够充分预热,以降低对机组的热冲击,提高机组寿命。机组转子转速达到95%额定转速后投入按额定转速控制的闭环控制,保证发电机输出电压和电力输出单元稳定工作。当发生一般性故障(按给定列表)且为无人职守状态时,机组控制系统应正常停车:当机组发生一般性故障且为有人职守时,机组控制系统应发出声光报警。当机组发生严重故障时机组控制系统应发出声光报警并紧急停车。同时还应考虑设置机组调试时所需的与其它通信的数据接口。提出了微型燃气轮发电机组控制系统的设计方案。 根据确定的方案和工程实际要求,完成了控制系统的结构、硬件和软件的设计。以西门子S7-300PLC及相关的开关量输入模块、开关量输出模块、模拟量输入模块、模拟量输出模块作为发电机组的中心控制单元。完成了各PLC模块硬件连接电路的设计,以及系统供电电路的设计,并完成了微型燃机发电机组的起动控制、检测报警及停车控制的软件设计。编程采用梯形图语言,使程序更具可读性。 本文采用德国西门子S7-300PLC及配套的I/0卡件作为微型燃机控制系统的主控制器;选用沈阳工业大学研制的全自动浮动式充电器作为电机的启动直流电源;采用启停自锁逻辑解决了在停车后彻底切断电瓶负载的问题。
上传时间: 2013-04-24
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本文针对电力变压器的电磁设计过程、优化方法、优化系统的体系结构,以及优化设计系统开发中采用的技术和处理方法展开了深入的讨论和研究,开发了一套干式变压器电磁计算优化设计系统。论文工作主要包括以下几方面的内容: (1)综述了电力变压器的结构特征和传统电磁设计的流程,分析了变压器电磁设计中的设计流程、设计目标、方案组合等重点问题,研究了变压器的评价准则的选择和计算。同时对变压器电磁设计计算的细节做了深入分析,理清了变压器设计中各个步骤、各个部件之间的相互关系,成功地将变压器计算中的一些核心的计算过程程序化。 (2)深入研究和分析了目前变压器优化设计的研究和实践中所采用的优化方法,包括比较成熟的循环遍历法和其他还处于研究阶段或还有缺陷的方法,对这些算法的原理、应用情况、优缺点进行了比较和总结。 (3)将ODBC(开放数据库互连)和OLE(对象链接和嵌入)自动化技术引入电力变压器的电磁优化设计系统中,一改以往的设计软件封闭的弊病,具有出色的可扩展性,充分利用了现代操作系统环境的先进功能。以oLE自动化技术为基础的计算单自动生成技术,使变压器设计软件能够在更大程度上协助设计人员的工作,将设计人员从简单劳动中解脱出来,使设计软件能够真正成为全面的变压器优化设计软件。 (4)将各种型式的敞开式和环氧浇注干式变压器电磁计算优化设计整合到同一系统中,方便了用户不同的设计要求,同时根据专家理论设计了众多人工干预设计的环节,令本软件更具有系统性、实用性、开放性和个性。 (5)对当前热门的非晶合金变压器进行了简要介绍,并指出非晶合金变压器的优缺点,分析了其即将全面使用的趋势。同时对非晶合金干式变压器的优化设计进行了研究和探讨,给下一步的工作指明了方向。
上传时间: 2013-05-28
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永磁电动机相比其他类型的电动机其性能指标突出,将广泛应用于各个行业。但是随着电机工业朝着大容量、高功率密度、小体积的趋势发展,永磁电动机温升与其它各项指标在配合上发生了分歧。为了解决这些问题,就要对永磁电机进行合理的冷却设计及温度计算。永磁电机的温升计算除了要考察定子绕组处的受热,同时也要兼顾永磁体的温度情况‰本文对永磁电机的温度计算及冷却系统进行了如下分析设计: 首先,通过电磁学与传热学、流体力学等边缘学科,对永磁电机进行温度场分析。其中对自冷径向永磁电机温度场进行详细地分析与计算。利用等效热网络法,即离散网格,使参数集中化,列出方程组,解出各剖分点的温度值。采用与其相对应的经验公式及实验结果确定永磁电机的散热系数。 其次对径向永磁电机的损耗分布进行说明,不仅从数量上对槽内绕组损耗和端部绕组损耗做出了区分,而且从理论上对定子轭部和定子齿部的损耗进行分析,以确保在损耗分布上尽量使误差减少。其次利用ANSYS、ANSOFT软件,采用有限元方法对永磁电机稳态、瞬态时的温度分布情况进行分析。利用上述方法对TYJS机床电机4.4kW-3000进行分析,比较其理论值与实验值之问的误差,结果比较满意。 最后,本文对5kW-450双定子-单转子盘式电机的温度场进行分析。由于径向电机与盘式电机在结构上的区别,分别对盘式电机的损耗分布、散热系数的求取等不同之处与径向电机进行比较。对盘式电动机外部冷却系统的设计上,采用假定系数法,反推风扇结构,合理地设计了该样机的冷却系统。通过以上的分析,能够较准确计算电机的温度值,从中得出其局部过热点。这样给电机的改进和研制都带来了方便。
上传时间: 2013-06-14
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盘式永磁电机因其较高的转矩密度和良好的动态响应特性,在各种驱动、伺服和控制领域得到了迅速的推广和应用。本文针对盘式永磁同步电动机的设计展开研究,所做工作主要包括以下几个部分: 首先,从电机的主要尺寸方程入手将盘式永磁电机和径向永磁电机的转矩密度进行了比较,得到了两种电机转矩密度的变化关系。推导了六相盘式永磁同步电动机的电枢反应电抗、槽漏抗等的计算公式,同时也给出了这些参数相应的有限元计算方法,两种计算结果基本一致。并且在对多极少齿结构电机的漏磁系数进行研究的基础上,总结了该类电机的漏磁系数的计算方法。 其次,采用了针对六相电机的22极24槽结构,使得电机的主要尺寸减小,电机定子冲槽、电枢下线等工艺要求降低。利用有限元法和傅立叶分析求解对永磁体的形状进行优化,可使得永磁电机气隙磁密波形畸变率减小,进而降低的转矩波动。定量分析了不同定子槽口宽度对空载反电动势波形和齿槽转矩的影响规律。 通过对盘式永磁电机的磁场分布特点的研究,编写了分环法盘式永磁电机电磁设计程序。通过对样机设计值与实验值比较,不断对盘式永磁电动机的电磁程序进行完善和修正,目前已经形成了一个比较实用可靠的CAD软件。 对盘式永磁电机转子盘体进行刚度计算,并且也对电机的定子进行了固有频率的计算,保证了电机的可靠运行。 最后,在上述研究的基础上,本文设计制造了一台5kW的双定子单转子结构的盘式永磁同步电动机样机并做了详细的实验,实验结果与理论分析基本一致。
上传时间: 2013-07-29
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永磁无刷直流电动机具有惯量小、控制简单、动态性能好等优良特性,因此在航天、机器人、数控机床等许多领域得到了广泛应用。无刷直流电机在国外已经成功应用于对系统要求较高的场合,近年来在国内也引起了广泛的兴趣。本课题针对轮式机器人,设计了无刷直流电动机并设计相应控制系统。 首先,本课题分析了机器人用无刷直流电动机的组成结构、绕组连接,并对三相无刷直流电动机星角接工作方式进行比较,按照无刷直流电动机两种模式运行、多极分数槽等特点进行局部设计。最终以爬坡时状态为参考,经过多次计算得到无刷直流电动机的初始设计方案。 其次,为了提高设计的可靠性及设计成本,本课题用MaxwellRMxprt和Maxwell 2D有限元分析软件来对所设计的电磁设计方案进行验证。应用Maxwell 2D软件进一步对设计方案进行分析和校验,以校核仿真结果参数能否与设计方案相吻合。 最后设计了无刷直流电动机的PIC单片机控制系统并对无刷直流电动机进行系统仿真。控制系统CPU采用PIC16F877单片机,它能够提供最佳的性能价格比。系统采用IGBT 专用栅极驱动集成电路IR2130,来控制系统主电路。系统仿真采用MATLAB/SIMULINK软件,检验所设计电机在系统中的性能。 结论,本课题主要包括五部分:无刷直流电动机绕组连接分析,初始数据方案设计,Maxwell对电磁设计方案进行验证,设计PIC单片机控制系统,应用MATLAB对电机控制系统进行仿真。通过这五部,本文完成了轮式机器人用无刷直流电动机进行设计及相应控制系统的设计。
上传时间: 2013-07-28
上传用户:long14578
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上传时间: 2013-04-24
上传用户:杜莹12345