随着社会生产的发展和人民生活水平的提高,对供电质量的要求也越来越高,电压是标志电能质量的一个基本技术指标,它与无功功率密切相关。本文阐述了电压无功综合控制对于电力系统运行及工农业生产的重大意义;综述了国内外在这一领域中的研究所取得的成果、面临的问题和发展的前景。针对目前我国应用最为广泛、性能价格比最佳的并联电容与有载调压变压器综合控制装置的研制开发中所涉及的问题进行了较全面的分析与研究,提出了一种符合当前变电站综合自动化发展需要的可靠性高、组态灵活、功能齐全的变电站电压无功综合控制方案。该方案主控单元选用抗干扰能力强、指令丰富、扩展灵活、通讯联网能力强的西门子S7-226PLC作为控制核心;参数检测单元选用可靠性高、具有通讯功能的智能型综合电量变送器;控制主机通过与参数检测单元通讯获得所需参数,同时还可与上位机或其他具有串口的设备通讯。采用的电压无功控制策略,从系统的实际需要出发,充分考虑了影响电压无功控制效果的主要因素,控制决策以实时计算数据为参考,控制精度高,并有效避免了无效调节对设备及系统造成的危害;控制软件根据已经确定的控制算法做出控制决策并能够完成系统运行方式的自动识别、电容器的循环投切,电容器及分接头的保护及通讯等功能。文中还阐述了电容器接线形式选择、串联电抗及高压真空开关的选择依据以及变压器调档控制原理。 理论分析和仿真计算均证明了本文中所提出的控制策略的精确性和严密性;试验证明了该设计方案先进、灵活、可靠、功能齐全,符合电力系统自动化对控制装置的要求。
上传时间: 2013-06-01
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电缆偏心严重影响电缆的质量,因此在电缆生产时必须要进行偏心检测。该文针对目前我国电缆偏心检测技术落后的现状,提出采用电涡流检测方法来研制可以对电缆进行在线实时偏心检测的自动化系统,并对此项检测技术进行了详细研究。 该文先从偏心传感器、数据采集器和上位机系统三大部分对电涡流式电缆偏心检测系统进行了整体设计。完成了偏心传感器探头的设计并解决了偏心传感器振荡电路的电源供应问题和信号从旋转部件到静止部件的传输问题。以TLC2543A/D转换器和AT89C52单片机为核心器件设计了数据采集器,完成模拟信号到数字信号的转换,并通过RS-232串行通讯把采样数据传输给PC机。利用VisualBasic语言开发了软件系统,对接收的数据进行了处理并对结果进行了输出显示。 为了提高检测系统的精度,系统中采用了模拟滤波器和数字滤波器。根据检测系统中信号的特点,分别确定了模拟滤波器和数字滤波器的性能指标,设计了抗混叠的3阶巴特沃思模拟滤波器和5阶椭圆型ⅡR低通数字滤波器,并采用适当的方法进行了实现。在静态的电缆偏心检测实验系统中对滤波器的性能进行了验证。 偏心传感器是检测系统中的关键部件,它的性能至关重要。该文通过构造的静态实验系统对偏心传感器的性能进行了研究,分析了被测电缆线芯直径、检测线圈的匝数和检测探头的尺寸对偏心传感器性能的影响。
上传时间: 2013-06-19
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v无刷直流电动机具有结构简单、可靠性高、维护方便、运行效率高和调速性能好等优点,随着微处理器技术、电力电子技术、控制理论,以及低成本、高磁能积永磁材料的发展,得到越来越广泛的应用。无刷直流电动机采用无位置传感器控制,电动机结构更加简单,应用范围扩大,相对于有位置传感器控制优势明显。本论文围绕无刷直流电动机的无位置传感器控制进行较为系统和深入的研究。 首先,论文从基本电磁定律出发,在分析无刷直流电动机结构和工作原理的基础上,建立了无刷直流电动机的数学模型,为分析无刷直流电动机无位置传感器控制奠定基础。 其次,根据无刷直流电动机反电势过零检测原理,对反电势过零检测法的各种实现方法进行研究,比较各种实现方法的优缺点,指出它们的适用范围。在此基础上,给出带通滤波法及其简化电路形式,提出使用带通滤波器获取反电势三次谐波的方法。论文将直流电源负端电压作为带通滤波法和带通滤波三次谐波法的参考电平。 论文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,在详细分析“三段式”起动方法的实现过程的基础上,给出了从外同步到自同步平稳切换的条件。论文在研究无刷直流电动机无位置传感器控制换相方法的基础上,提出了一种新的换相方法,提高了电动机运行平稳性和系统稳定性。在带通滤波三次谐波法中使用该换相方法,无需对三次谐波积分即可得到换相时刻。 滤波器是反电势法中反电势过零检测电路的重要组成部分。论文在分析无刷直流电动机端电压信号特点的基础上,给出滤波电路的技术要求,根据滤波器基本设计原理,分别对一阶RC无源带通滤波器和二阶RC有源低通滤波器进行电路设计和参数计算,并通过实验验证理论分析和仿真结果。这些为通过检测反电势过零点获得可靠的换相信号创造了条件。 论文还分析了无刷直流电动机无位置传感器控制中产生转子位置检测误差的原因,提出了相应的校正方法。通过分析无刷直流电动机的换相过程,建立了换相状态的等效电路和数学模型,研究了转子位置误差引起的电动机超前、滞后换相现象,及其由此产生的非导通相环流,在理论分析的基础上,进行了仿真计算,并与实验结果对照分析。 功率器件的功率损耗分析在逆变器设计和提高控制系统的可靠性方面具有重要作用。论文构建了由IGBT组成的简化逆变器模型,并进行仿真研究。针对不同的开关频率和栅极电阻,定量计算了IGBT开关过程中各阶段的功率损耗,给出了变化规律,对逆变器的设计具有重要的指导意义。最后,论文研制了基于反电势过零检测法的无位置传感器无刷直流电动机控制系统,控制系统由硬件和控制软件两部分组成。硬件部分包括主电源整流滤波电路、控制电源电路、反电势过零检测电路、驱动和逆变电路以及保护电路等,控制软件包括电动机起动模块(包括定位、加速、切换)、电动机运行控制模块(包括过零检测及校正、换相)和各保护功能模块。对系统进行了调试,并对论文中所分析和提出的各种方法进行了相关的实验研究,给出了实验结果。
上传时间: 2013-06-06
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无刷直流电机,是随着电力电子技术的发展和新型永磁材料的出现而迅速成熟起来的一种机电一体化电机.随着无刷直流电机在各个领域的广泛应用,其常用的带位置传感器控制方法暴露出了越来越多的局限性.同时,随着计算机技术和电子技术的不断发展,基于高性能数字信号处理器的"状态观测器"法无位置传感器控制则渐渐成为研究的热点.论文在详细介绍了"扩展卡尔曼滤波法"无位置传感器无刷直流电机控制原理的基础上,建立了基于"扩展卡尔曼滤波法"无位置传感器无刷直流电机控制系统模型,对模型中误差造成的原因作出了定性和定量的分析,给出了解决的办法.另外,论文以Texas Instrument公司的TMS320LF2407A数字信号处理器为核心,设计了一套基于"扩展卡尔曼滤波法"的无位置传感器无刷直流电机控制系统,并给出了各模块的设计电路.文中介绍了系统的各个组成部分,并给出了系统的抗干扰措施."三段式"起动技术是无传感器无刷直流电机控制中的常用起动方法,也是"扩展卡尔曼滤波法"控制中的一个重要环节.文中对"三段式"起动技术中转子定位、外同步加速和外同步到自同步的切换三部分进行了详细的分析和讨论,指出了各部分的难点,给出了相应的解决方法.基于"扩展卡尔曼滤波法"的控制系统中包含了大量的运算和多路的AD采集,因此不可避免存在系统和测量误差以及干扰噪声,论文着重对系统误差、量测误差和干扰噪声三个方面作了详细的分析,并提出了解决的方法.对于噪声信号的数字化处理,论文探讨了常用的几种数字滤波算法并给出了仿真波形.在前面所设计的控制系统的基础上,论文介绍了"扩展卡尔曼滤波法"无位置传感器无刷直流电机控制系统的运行调试过程,分析了调试中出现的问题并提出了解决的方法.最后,文中给出了系统调试中的电压、反电势以及相电流等信号的实测波形,并与仿真结果作了比较分析.
上传时间: 2013-07-30
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电流互感器是电力系统中最重要的高压设备之一。它被广泛应用于继电保护、系统监测、电力系统分析之中,关系到电力系统的安全性与可靠性。随着电力系统向高电压、大容量和数字化方向的发展,传统的电磁式电流互感器很难满足电力系统发展的进一步要求。因此,研究基于计算机技术、现代通信技术及数字处理技术的以电子式电流互感器(ECT)为代表的、新型的高精度电流互感器成了大势所趋。在电子式电流互感器的应用研究中,ECT高压侧的电源问题是关键技术之一。 本文对国内外电子式电流互感器发展的现状进行了描述,并对已有的电子式电流互感器的高压侧供能方式进行了总结。论文根据本课题组所研究的电子式电流互感器的特点,对电子式电流互感器的高压侧供能系统的设计进行了研究,提出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。 本文首先设计了一种应用于高压电子式电流互感器的数字化激光电源,包括大功率激光器的驱动电路、基于16位低功耗单片机MSP430的过流保护电路和恒温控制电路、输入电路、显示电路、以及高压侧变换电路。其供能部分由低电位侧的大功率激光光源产生激光输出,经光纤将激光能量传输到达高电位侧的光电池,再由光电池进行光功率到电功率的光电变换后,形成满足光电电流互感器传感头部分所需的电压输出。实验结果表明,该电源可以提供稳定的6V电压,其功率不少于300mW。 本文又设计了了一种应用于高压侧电子装置中的CT电源方案:通过一个特制的电流互感器(CT),直接从高压侧一次母线电流获取电能,凭借在CT和整流桥之间串联的一个电感,大大降低了施加在整流桥上的的感应电压并限制了CT的输出电流,起到了稳定电压和保护后续电路的作用。实验结果表明,该电源能输出稳定的5V直流电压,纹波不超过25mV。 最后,本文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。
上传时间: 2013-06-05
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随着能源危机日趋严重,新能源的开发与节能技术的研究日趋迫切,而新型储能元件—超级电容器的应用为能量回收开辟了一条新的道路。 作为新型储能器件,超级电容器拥有其它储能器件无法比拟的优点—充放电速度快、功率密度高、使用寿命长。但由于其额定电压很低,一般为1V~3V,因此使用时需多节串联以达到实用电压值,而电容单体参数不一致必然导致单体电压不平衡。长此以往,势必严重影响超级电容组寿命及其工作可靠性。 本文从超级电容器结构与工作原理入手,详细阐述了其各种特性,分析和比较了目前存在的各种电压均衡电路,确定了适合能量回收系统中超级电容组的电压均衡策略,提出了如下两种方法: 一种是运用飞渡电容转移能量的思想,在飞渡电容与超级电容器之间加入DC/DC变换器,对超级电容器恒流充放电,保证了电压均衡电路快速性。 针对超级电容器单体电压低造成的DC/DC变换器恒流控制困难的问题,本文采用了新型开关电源芯片LTC3425及LTC3418实现了恒流输出,仿真及试验结果验证了该方法的有效性。 另一种方法为基于变压器的电压均衡法,该方法引入全桥逆变器和高频变压器构成了一种新颖的电压均衡电路。此方法容易获得超级电容器串联组平均电压值,使得对低于平均电压值的超级电容器充电非常方便。此方法以较低成本实现了电压均衡目的,并通过仿真和试验验证了该方法的有效性。 以上两种方法均通过能量内部转移来完成电压均衡,达到了较高的均衡效率,适合用于能量回收系统中超级电容组的电压均衡。
上传时间: 2013-06-08
上传用户:KIM66
近年来,随着工农业的迅速发展,世界能源消耗速度急剧增加。因此,新能源和节能技术的开发已经成为世界各国科技工作者的当务之急。而机车制动能量回收系统是目前国内外节能技术方面研究的热点之一。 超级电容作为一种新型电荷储能元件,具有大容量、大电流快速充放电、寿命长和无污染等特性。这些独特的优点使其在储能和能量回收方面有着广阔的应用前景。但是由于超级电容单体电压的差异,如不对其进行实时检测,在使用过程中将对整个组件的性能造成极大的影响。另外对超级电容内部特性的不了解也会对其使用造成障碍。 对超级电容电压检测方案的研究和对超级电容时域模型的研究,将为超级电容的电压均衡方案和超级电容的电参数分析提供支持,从而为整个能量回收系统的控制策略提供理论依据。因此以上两方面的研究将是整篇论文的核心内容。 本文采用模块化的设计理念,提出了一种兼顾均压的新型电压检测方案。在软件设计方面,对电压检测系统的软件架构进行分析,利用LabVIEW和ZLGCAN驱动函数包设计了友好的上位机软件监控界面。本文利用误差理论相关知识,对超级电容电压检测电路的误差精度进行了详细分析。 本文对两种超级电容时域模型进行建模和参数推导,并通过试验验证了所建模型的正确性。
上传时间: 2013-05-16
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随着当今科学技术的迅猛发展,数字图像处理技术正在各个行业得到广泛的应用,而FPGA技术的不断成熟改变了通常采用并行计算机或数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)等作为嵌入式处理器的惯例。可编程逻辑器件(FPGA)凭借其较低的开发成本、较高的并行处理速度、较大的灵活性及其较短的开发周期等特点,在图像处理系统中有独特的优势。 本文提出了一种基于FPGA的图像采集处理系统解决方案,并选用低成本高性能的Altera公司的CycloneIII系列FPGA EP3C40F324为核心,设计开发了图像采集处理的软硬件综合系统。文章阐述了如何在FPGA中嵌入NiosII软核处理器并完成图像采集处理系统功能的设计方案。硬件电路上,系统设计了三块电路板:FPGA核心处理板、图像采集卡、图像显示卡,其中通过I2C总线对采集卡的工作模式进行配置,在采集模块控制下,将采集到的图像数据存储到SDRAM;根据VGA显示原理及其时序关系,设计了VGA显示输出控制模块,合成了VGA工作的控制信号,又根据VGA显示器的工业标准,合成VGA接口的水平和帧同步信号。逻辑硬件上,应用SOPCBuilder工具生成了FPGA内部的逻辑硬件功能模块,定制了NiosII IP core、CMOS图像采集模块、VGA Controller及其I2C总线接口,系统各模块间通过Avalon总线连接起来。软件部分,在NiosII内核处理器上实现了彩色图像颜色空间转换、二值化、形态学腐蚀处理及其目标定位等算法。实验结果证明了本文提出的方案及算法的正确性,可行性。
上传时间: 2013-08-05
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CAN工业局域网也叫控制器局域网,它属于现场总线的范畴,是一种高速、可靠、并且对分布式实时控制应用来说是低成本的串行总线,它被广泛用在分布式处理系统和实时控制工业应用系统中。本文介绍了CAN总线在电动汽车故障诊断系统中的应用方案,它具有通用性、可编程和智能化等特点。 本文首先介绍了电动汽车的概念、国内外故障诊断系统的发展状况及CAN总线的基本概念。通过对CAN总线通信原理的深入分析,建立了基于CAN总线的控制网络结构模型,首次将iCAN协议应用于电动汽车低速CAN网络,并参照SAEJ1939协议建立了高速CAN应用层协议。文中还介绍了所开发的CAN总线硬件平台,包括三个低速节点,三个高速节点和一个中央控制器(网关服务器)。并详细介绍了中央控制器(网关服务器)的开发过程及功能,中央控制器硬件采用PC+USBCAN卡的方案,上位机编程采用组态软件MCGS,有利于协议的分析及信息的显示与存储。 中央控制器也是整车的故障诊断管理单元,本文分析了基于CAN总线的电动汽车控制系统的故障诊断模式,对电控单元的故障监测、诊断以及处理方法进行了探讨,提出了故障信息的编码方式。并能将故障信息通过数据库保存起来,通过数据库管理系统快速准确地查找历史故障信息,对当前的故障判断提供帮助,达到快速、准确的找到故障原因并提供解决方案。 本论文所做的工作将有助于国内的电动汽车故障诊断分析系统的快速发展,为电动汽车故障诊断提供了新的途径,电动汽车故障诊断分析系统具有重要的经济价值和广阔的应用前景,并为今后这方面的研究提供了一个参考。
上传时间: 2013-06-23
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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
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