随着我国工农业生产的发展和人民生活水平的提高,作为国民经济基础之一的电力行业取得了迅猛的发展,电力系统输配电的安全性和可靠性也越来越受到电力系统运行、管理和科研人员的关注。输电线路的各种事故是影响电力线路安全运行的重要因素之一。本文正是在这一前提下,在参考国内外大量文献及研究成果的基础上,设计实现了一套输电线路综合在线监测系统。 本文研制的输电线路在线监测终端通过测量线路的泄漏电流、分布电压、气候参数以及图像信息,并将数据进行采集、处理后,将数据发送到后台监控中心,达到对输电线路运行状况进行实时监测的目的,并以此为依据给出线路的评估信息提供给电力部门作为其安排检修的依据,可以大大减少电力部门的工作量并预防线路事故的发生。 针对本系统功能丰富、监测参数众多的特点,作者设计了基于ARM的数据采集与传输系统。通过对ARM资源的合理分配,实现了监测终端的数据采集处理功能。终端的数据传输功能由ARM和无线传输模块配合完成,实现了GPRS和GSM SMS两种数据传输方式。 本文是对输电线路综合在线监测终端数据采集与传输系统设计和研究工作的总结,本文内容主要偏重于监测终端硬件和软件的研究设计。论文在最后一部分对运行得到的数据也进行了分析、总结。 本文研制的输电线路综合监测终端已在在几条高压输电线路上挂网运行,运行结果表明系统各方面性能良好,满足设计要求。
上传时间: 2013-04-24
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当今高新技术不断发展,越来越多的高精度仪器设备对输入电源,特别是对输入交流电源的稳压精度要求越来越高。与此同时,随着我国经济的发展和用电负载的急剧增加,电压波动和波形畸变等供电质量问题日趋突出,不能满足高精度仪器设备的需要,因而就需要在电网和这些设备之间增加高稳压精度、宽稳压范围的交流稳压电源。基于Delta逆变技术的交流稳压电源既能进行瞬时的交流电压稳定补偿,又能提高整流输入端的功率因数,减少谐波对电网的污染,因而具有重要的实际意义和研究价值。 本文采取串联补偿型变换器作为主电路的拓扑结构,并从能量双向传输方面对主电路进行了详细阐述。针对Delta逆变器工作特点对交流稳压电源的工作原理进行了分析,并提出一种正向补偿采取整流加高频斩波,负向补偿采取有源箝位Buck变换器的工作模式。建立Delta逆变器与电网相互作用的等效电路模型,得出了理想补偿电压与实际补偿电压定量关系式,分析了逆变输出滤波器的结构、位置对滤波效果的影响和电气参数对实际补偿效果的作用规律。完成了逆变器的输出滤波器、补偿变压器的设计和PWM整流器电容参数的计算。 针对稳压系统中Delta逆变器和PWM整流器两个主体环节,对Delta逆变器的前馈、反馈控制特性和PWM整流器的间接、直接电流控制特性分别进行了综合比较,并应用MATLAB软件建立了改进前馈控制与直接电流控制的仿真模型,对Delta逆变交流稳压速度和精度进行了系统仿真分析,给出了仿真波形,验证了文中所述控制策略的可行性。
上传时间: 2013-07-10
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随着电力系统自动化技术的发展,电机与通信的结合日益紧密,数据监控方式也在发生着变化。传统的电机监控方式的监控者和被监控对象都是固定的,无论任何一端都无法随意移动;并且针对偏僻、偏远地域监控不容易实现。所以传统的的方式已经无法满足电力系统日益发展的要求。GPRS采用分组交换方式,仅在实际传送和接收数据时才占有无线资源,基于GPRS的无线传输系统能实现远程的无线数据传输,并且组网方便、灵活。随着Internet技术的推广和GPRS通信技术的发展,GPRS网络通信以其更加低廉的价格和永远在线的性能有着不可估量的发展前景。无线传输终端也在各行各业有着广泛的应用前景。 本文首先介绍了GPRS技术的特点和应用,以及基于GPRS网络的传输协议,然后提出了一种基于GPRS的无线传输终端设计方案。基本思想是将GPRS传输终端经由GPRS网接入Internet网,实现数据终端与监控中心的数据交换。设计中选择采用内嵌了TCP/IP协议的Rabbit2000为控制模块,选用SIM100作为无线模块。Rabbit2000微处理器是美国Z-World公司专为面向Internet的嵌入式系统而设计的MCU,它很好地解决了存储空间、运行速度、网络通信以及程序开发的问题。 文中给出了系统的硬件和软件设计。硬件包括控制单元的存储扩展,与模块的接口电路以及外围电路。软件设计采用Dynamic C语言编写,主要包括了两个部分,PPP协议及数据传输的实现,在实现数据传输的基础上,对UDP和TCP传输方式进行比较,选择适合电机远程监控的方案。
上传时间: 2013-07-11
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通信与自动控制技术结合产生的远程数据传输技术,已经成为当前研究的一个热点。以数据传输技术为核心的远程无线监控系统已广泛应用于交通、电力、工农业、水利、环保、建筑、能源等行业中需要无人值守监控维护的地方,监控情况,以及传输的数据存在着突发性、数据量少等特点。传统的远程监控技术多采基于现场总线的方式接入Internet,在接入端需要搭建本地局域网平台和监控系统,对于环境依赖性比较强,容易造成地域局限性。 文章围绕无线数据传输方式这一热点课题,介绍了国内外在远程数据传输方面的发展与现状,对GSM短消息在远程数据传输中的应用进行了深入的研究和探讨.接着,阐述了相应的GSM无线终端的设计方案、开发方法和开发过程,并针对小数据量的无线数据传输领域,提出了应用以短消息业务作为数据传送载体的数与车载防盗报警系统相结合,设计了以DPSD微处理器和GSM模块TC35i为核心,基于GSM/SMS的车载防盗报警系统。接着,给出基于GSM/SMS无线数据传输技术的车载防盗报警系统的具体实现过程,包括各硬件模块的设计原理、电路原理图文重点包括以下两个方面: l.对GSM/SMS的工作原理及协议做了详细的研究,并运用于小数据量的无线数据传输中。 2.设计了基于SMS的车载防盗报警系统,给出了硬件原理图及软件流程。 基于SMS的车载防盗报警系统已经在市场上得到印证,应用结果表明,该系统使用操作方便,数据通信准确、稳定、可靠、高效,具有较高的实用价值。
上传时间: 2013-04-24
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高压直流电源广泛应用于医用X射线机,工业静电除尘器等设备。传统的工频高压直流电源体积大、重量重、变换效率低、动态性能差,这些缺点限制了它的进一步应用。而高频高压直流电源克服了前者的缺点,已成为高压大功率电源的发展趋势。本文对应用在高输出电压大功率场合的开关电源进行研究,对主电路拓扑、控制策略、工艺结构等方面做出详细讨论,提出实现方案。 高压变压器由于匝比很大,呈现出较大的寄生参数,如漏感和分布电容,若直接应用在PWM变换器中,漏感的存在会产生较高的电压尖峰,损坏功率器件,分布电容的存在会使变换器有较大的环流,降低了变换器的效率。本文选用具有电容型滤波器的LCC谐振变换器为主电路拓扑,它可以利用高压变压器中漏感和分布电容作为谐振元件,减少了元件的数量,从而减小了变换器的体积。 LCC谐振变换器采用变频控制策略,可以工作在电感电流连续模式(CCM)和电感电流断续模式(DCM),本文对这两种工作模式进行详细讨论。针对CCM下的LCC谐振变换器,本文分析其工作原理,用基波近似法推导出变换器的稳态模型,给出一种详尽的设计方法,可以保证所有开关管在全负载范围内实现零电压开关,减小电流应力和开关频率的变化范围,并进行仿真验证。基于该变换器,研制出输出电压为41kV,功率为23kW的高频高压电源,实验结果验证了分析与设计的正确性。 针对DCM下的LCC谐振变换器,本文分析其工作原理,该变换器可以实现零电流开关,有效地减小IGBT拖尾电流造成的关断损耗。论文通过电路状态方程推导出变换器的电压传输比特性,在此基础上对主电路参数进行设计,并进行仿真验证。基于该变换器,研制出输出电压为66kV,功率为72kW的高频高压电源,实验结果表明了方案的可行性。
上传时间: 2013-04-24
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在能源枯竭及环境污染问题日益严重的今天,光伏发电是未来可再生能源应用的一种重要方法。本文以光伏逆变技术为研究对象,对光伏系统最大功率点跟踪方法、光伏智能充电控制策略、光伏并网系统拓扑结构与控制方法、光伏并网与有源滤波统一控制方法等问题进行了深入研究。 在扰动观测法的基础上,提出了一种直接电流控制最大功率点跟踪方法,通过检测变换器输出电流进行最大功率点跟踪控制,简化控制算法,同时省去了扰动观测法中的电压和电流传感器,降低系统成本。 研究了一种实用的光伏系统蓄电池充电控制策略,将最大功率点跟踪与智能充电控制有机结合在一起,充分利用光伏电池的输出功率,缩短充电时间,提高充电效率;研究了一种全数字式逆变器,通过电压有效值外环和瞬时值内环的双闭环控制,既能保证系统输出电压的稳态精度,又能保证瞬变负载条件下的动态特性。研制了一套3kW光伏独立发电系统并进行了实验验证。 针对住宅型光伏并网逆变器体积小、性能价格比高的要求,研究了一种基于导抗变换器的并网逆变器拓扑结构,相比于传统电流型逆变器,本拓扑省去了笨重的电抗器,同时利用高频变压器进行能量传递和电气隔离,进一步降低了系统损耗和体积,降低系统成本。 经研究发现,由于导抗变换器的固有特性,采用传统的SPWM调制方法将导致并网逆变器输出平顶饱和的非正弦电流,造成对电网的谐波污染,提出了一种新型改进调制模式。该方法可以实现高功率因数、低谐波并网发电。根据上述理论分析,研制了一台3kW单相光伏并网逆变器,实验结果验证了理论分析的正确性。 研究了一种三相电流型并网逆变器拓扑结构及其控制方法,采用改进调制模式对其进行控制,在谐波抑制方面取得了满意的效果。提出的三相并网逆变方案,相比于传统三相并网逆变器,具有如下显著优点:系统中任意一相都是一个独立的子系统,不受其它相影响,即使在某一相或某两相损坏的情况下,剩余相也能正常运行,增加了系统的冗余性;在三相电网不平衡情况下,本方法也能提供稳定的三相电流,增加系统抗电网波动能力。初看起来本方案使用的导抗变换器和变压器有3套,但是每相承受的功率容量只有系统总功率的三分之一,这样可以选用较小容量的器件,有利于高频电感和变压器的制作和生产。提出了一种基于导抗变换器的三相电流型逆变器实现方案,利用导抗变换器将输入直流电压变换为高频正弦电流,经高频变压器隔离及电流等级变换后进行裂相调制,输出为三相正弦电流。该方法不仅省去了传统电流型逆变器直流侧电抗器,而且采用高频变换进行功率传输,减小了隔离变压器及输出滤波器的体积,有利于装置的小型化和降低成本。 针对光伏电池输出电压较低的问题,研究了一种单级式三相升压型并网逆变器,通过一级变换同时实现升压和DC/AC变换功能,并且提出了一种基于DSP芯片的控制策略,本方法仅用一个电压传感器就能替代原先的三个电压传感器:每个载波周期短路相只进行一次开关动作,同时任何时刻只有2个开关管导通,可有效降低系统的开关损耗和导通损耗;由于采用DSP控制,具有控制灵活、稳定性高、成本低、并网电能质量好,便于功率调节等优点。 提出了一种光伏并网与有源滤波兼用的统一控制策略,在同一套装置上既实现光伏并网发电,又实现谐波补偿,克服目前的光伏发电装置白天发电、夜间停机的不足,提高系统利用率。详细分析了无功电流和谐波电流的检测方法、光伏并网发电有功指令电流的生成方法及电流环控制器和电压环控制器的设计方法,并对光伏并网发电与有源滤波统一控制模式和单一有源滤波模式进行了讨论,仿真和实验结果验证了所提出的系统结构及控制策略的正确性和可行性。
上传时间: 2013-04-24
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风能作为一种清洁可再生能源,发展迅速,已经成为世界新能源最主要的发展方向之一。本文以863计划项目"MW级风力发电机组电控系统研制"为研究背景,介绍了1.2MW永磁同步电机变速恒频风力发电系统,研究了变流系统中逆变器的控制方法。 本文首先对风力发电进行了概述,介绍了我国和世界风电发展状况以及技术发展趋势。当今风力发电技术,大功率直驱化和双馈是两个发展方向,本课题1.2MW风力发电系统就是采用了永磁同步电机加交直交变流系统的结构模式,中间省去了齿轮箱,减少了维护,具有较好的发展前景。 论文第二章首先对风轮机叶片的空气动力特性进行了分析,介绍了不同风速下风力发电机的控制策略。就直驱技术与变速箱/感应电机技术--目前风力发电领域变速恒频技术的两大发展方向作了较为详细的介绍分析。 在变流系统中,逆变并网是重要的环节,起到了将电能传输到电网的作用。文章中重点分析了三相并网逆变器的主电路结构、原理和工作方法,并进行了理论推导和公式说明。 本文对1.2MW永磁同步电机变速恒频风力发电系统的主电路参数的选择作了理论推导和计算,包括主电路直流侧电容,网侧电感,三重化升压电感,网侧滤波电容等,还确定了斩波和逆变部分所采用的开关管和六相整流所采用的二极管,并在额定正常工作情况下,分别计算斩波和逆变部分开关管的损耗和开关管的结温。 本课题采用瞬时电流法对并网逆变器进行控制。在实验中上确定了电压外环和电流内环的PI参数,顺利完成了闭环控制实验。 文中采用DSP2407高速集成控制芯片是控制的核心,并根据控制流程图对其控制进行了软硬件设计,实现了控制板上的信号采集、运算、故障检测、电路驱动等功能。并进行了小功率试验,得到了较好的电压电流波形,并对波形进行了详细分析,验证了本文采用方法的正确性。
上传时间: 2013-07-06
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本论文在详细研究MIL-STD-1553B数据总线协议以及参考国外芯片设计的基础上,结合目前新兴的EDA技术和大规模可编程技术,提出了一种全新的基于FPGA的1553B总线接口芯片的设计方法。 从专用芯片实现的具体功能出发,结合自顶向下的设计思想,给出了总线接口的总体设计方案,考虑到电路的具体实现对结构进行模块细化。在介绍模拟收发器模块的电路设计后,重点介绍了基于FPGA的BC、RT、MT三种类型终端设计,最终通过工作方式选择信号以及其他控制信号将此三种终端结合起来以达到通用接口的功能。同时给出其设计逻辑框图、算法流程图、引脚说明以及部分模块的仿真结果。为了资源的合理利用,对其中相当部分模块进行复用。在设计过程中采用自顶向下、码型转换中的全数字锁相环、通用异步收发器UART等关键技术。本设计使用VHDL描述,在此基础之上采用专门的综合软件对设计进行了综合优化,在FPGA芯片EP1K100上得以实现。通过验证证明该设计能够完成BC/RT/MT三种模式的工作,能处理多种消息格式的传输,并具有较强的检错能力。 最后设计了总线接口芯片测试系统,选择TMS320LF2407作为主处理器,测试主要包括主处理器的自发自收验证,加入RS232串口调试过程提高测试数据的直观性。验证的结果表明本文提出的设计方案是合理的。
上传时间: 2013-06-04
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蓝牙(Bluetooth)技术是近年来国外先进国家研究发展最快的短程无线通信技术之一,能够广泛地应用于工业短距离无线控制装置、近距离移动无线控制设备、机器人控制、办公自动化及多媒体娱乐设备等局部范围内无线数据传输的领域中。在我国,由于对蓝牙技术的研究还处于研究开发的初级阶段, 还没有形成蓝牙数据短距离无线通信的一套开放性应用标准。 在无线音频传输领域内,传统的基于模拟调制方式的无线音频传输由于抗干扰能力较差,传输的音频质量会受到较大的影响,而国内市场上的蓝牙音频产品仅支持单声道语音传输。所以,对基于蓝牙技术的高品质多通道音频传输技术的研究将具有一定的技术创新性,在无线音频传输领域也具有较为广阔的市场前景。 本文以嵌入式蓝牙技术与音频信号传输系统为研究开发课题,参考国外蓝牙技术协议标准,利用功能模块单元与嵌入式技术,目标是研制一种基于嵌入式开发应用的高品质双声道蓝牙无线音频传输系统。本系统通过对双声道线性模拟音源的数字化MP3编解码处理,结合基于嵌入式应用的简化后的HCI层蓝牙应用协议,实现了蓝牙信道带宽内的高品质双声道音频信号点对点的传输。 在硬件设计上,系统采用了模块化设计思想。发送端和接收端由音频处理模块、控制传输模块和无线模块三部分构成。其中,音频处理模块以MAS3587音频处理芯片为核心,负责音频信号的AD采样、MP3压缩和解压缩以及DA还原等工作;控制传输模块以MSP430F169为核心,负责MP3数据帧的高速传输以及蓝牙接口协议控制;无线模块采用蓝牙单芯片解决方案(集成蓝牙射频、基带和链路管理等),负责MP3数据帧的射频发送和接收。模块与模块之间采用工业标准接口方式连接。音频处理模块和控制传输模块之间采用DMA方式的通用并口(PIO);控制传输模块与蓝牙模块之间采用DMA方式的通用异步串口(UART)。 在软件设计上,系统主要由蓝牙协议解释、传输控制和芯片驱动三部分构成。在蓝牙协议解释上,系统采用了基于HCI层的ACL数据包透明传输方式;在传输控制上,采用了基于通用并口(PIO)和异步串口(UART)的DMA方式高效率批量数据传输技术;芯片驱动主要指对MAS3587的基本配置。 对目标系统的测试实验采用了目前流行的音频测试虚拟仪器软件Adobe Audition 1.5。实验项目包括扫频测试、音乐测试、听觉测试、距离测试以及抗干扰测试等。实验结果表明,输入音源在经过MP3编码、发射、接收及MP3解码后,音频质量基本上没受影响,实际双声道音质接近于CD音质,而无线传输的可靠性远高于模拟无线音频传输,几乎没有断音与错音,充分体现了嵌入式蓝牙无线技术的优势。
上传时间: 2013-05-27
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高性能ADC产品的出现,给混合信号测试领域带来前所未有的挑战。并行ADC测试方案实现了多个ADC测试过程的并行化和实时化,减少了单个ADC的平均测试时间,从而降低ADC测试成本。 本文实现了基于FPGA的ADC并行测试方法。在阅读相关文献的基础上,总结了常用ADC参数测试方法和测试流程。使用FPGA实现时域参数评估算法和频域参数评估算法,并对2个ADC在不同样本数条件下进行并行测试。 通过在FPGA内部实现ADC测试时域算法和频域算法相结合的方法来搭建测试系统,完成音频编解码器WM8731L的控制模式接口、音频数据接口、ADC测试时域算法和频域算法的FPGA实现。整个测试系统使用Angilent 33220A任意信号发生器提供模拟激励信号,共用一个FPGA内部实现的采样时钟控制模块。并行测试系统将WM8731.L片内的两个独立ADC的串行输出数据分流成左右两通道,并对其进行串并转换。然后对左右两个通道分别配置一个FFT算法模块和时域算法模块,并行地实现了ADC参数的评估算法。 在样本数分别为128和4096的实验条件下,对WM8731L片内2个被测.ADC并行地进行参数评估,被测参数包括增益GAIN、偏移量OFFSET、信噪比SNR、信号与噪声谐波失真比SINAD、总谐波失真THD等5个常用参数。实验结果表明,通过在FPGA内配置2个独立的参数计算模块,可并行地实现对2个相同ADC的参数评估,减小单个ADC的平均测试时间。 FPGA片内实时评估算法的实现节省了测试样本传输至自动测试机PC端的时间。而且只需将HDL代码多次复制,就可实现多个被测ADC在同一时刻并行地被评估,配置灵活。基于FPGA的ADC并行测试方法易于实现,具有可行性,但由于噪声的影响,测试精度有待进一步提高。该方法可用于自动测试机的混合信号选项卡或测试子系统。 关键词:ADC测试;并行;参数评估;FPGA;FFT
上传时间: 2013-07-11
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