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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本文对高性能、大容量可调AC-DC直流开关电源进行了研究。文章详细分析了高性能、大容量可调AC-DC直流开关电源的工作原理,并提出了主电路和控制电路的详细设计方案。在此基础上,完成了整个系统的硬件电路设计和软件程序的编制,并对电源装置的硬件和软件进行了调试和修改。在分析原理的基础上,本文从三相桥式不控整流、全桥变换器、高频变压器、滤波电路等环节对该系统的主电路进行了阐述,同时探讨了该电源系统实现大容量的解决方案,即采用多个电源模块并联运行。本文还探讨了多个电源模块并联运行时的自动均流技术,并详细介绍了基于平均值的自动均流电路。在电压调节环节上,详细分析了基于SG1525控制芯片的PWM控制电路。本文研制的直流开关电源具有输出电压可调、输出电流大、纹波小等特点,而且还具有换档、远程控制等功能。它主要用于各种直流电机性能测试,实验结果表明它基本达到设计要求,从而验证了理论分析的正确性,具有广阔的应用前景。
上传时间: 2013-07-31
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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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电动车是指以车载电源为动力,用电机驱动车轮行驶,符合道路交通、安全法规各项要求的车辆,电动车无内燃机汽车工作时产生的废气,不产生排气污染,对环境保护和空气的洁净是十分有益的,几乎是“零污染”。电动汽车的研究表明,其能源效率已超过汽油机汽车。特别是在景区运行,汽车走走停停,行驶速度不高,电动汽车更加适宜。电机驱动及控制系统是电动汽车的核心,本文主要设计的是电动游览车用异步电动机的驱动控制系统。 本文设计了以IGBT作为开关元器件的主电路结构,通过多次改进结构,并设计采用了具有硬件互锁功能的驱动电路,进一步提高了主电路的可靠性。以TI公司生产的TMS320LF2407A芯片为系统控制核心,设计了控制电路以及保护电路;编写了以矢量控制作为核心算法、空间电压矢量控制作为PWM控制方式的控制程序。通过研究单神经元矢量控制的原理,进行了仿真,验证了单神经元矢量控制具有更好的快速性、鲁棒性和自适应性。 通过大量的实验和实际现场装车调试证明,本文设计的异步电动机控制系统可靠性高,动态性能良好,控制简单,适合在蓄电池供电的逆变器应用场合(电动车)。
上传时间: 2013-04-24
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超声波电机(Ultrasonic Motor,简称USM)是近二十年来发展起来的一种新原理微型电机,该类电机不同于传统的电磁感应电机,它是利用压电陶瓷的逆压电效应激发超声振动,借助弹性体谐振放大,通过摩擦耦合使运动体产生旋转或直线运动。这种电机具有结构紧凑、响应快、低速大力矩、不受电磁干扰、断电自锁等优点,在微型机械、机器人、精密仪器、家用电器、汽车、航空航天等方面有着广泛的应用前景。 二十多年来超声波电机的研究取得了很大的进展,有些机型已经逐步产业化。为了适应超声波电机推广应用和产业化发展的需要,必须加强电机驱动控制技术的研究工作。目前,小型化、通用化、高性能的驱动电源和简单、实用的控制技术已成为国内外研究的热点。本文总结了国内外关于超声波电机的驱动控制技术以及其驱动电源的设计理论与经验,分析了电机的阻抗特性及其谐振频率漂移的影响因素。在此基础上,本文提出了基于保持电机驱动电压、电流间相位差恒定不变的频率跟踪方法,设计了一种新型的超声波电机驱动电源。 本文开展的主要研究工作如下: (1)简要介绍了超声波电机的基本原理、独特优点、发展历史以及本论文的选题意义和主要内容。 (2)分析了超声波电机的阻抗特性,在此基础上研究了电机频率漂移的原因及不利影响,总结了各种实现频率跟踪的方法。 (3)在理论分析的基础上,提出了基于保持超声波电机驱动电压、电流间相位差恒定不变的频率跟踪方法,该方法可以由锁相环CD4046实现。 (4)对所设计的超声波电机驱动电源进行实验,从实验结果可知该电源能够有效地驱动电机,并且频率跟踪的效果较好,电机转速的变化可稳定在4%左右。
上传时间: 2013-06-27
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由于能源危机和环境污染,世界各国均在投巨资发展电动汽车。燃料电池电动汽车成为电动汽车发展的“热点”。大功率DC/DC变换器能够改善燃料电池的输出特性,是燃料电池轿车动力系统中关键的零部件。然而它作为一种BUCK形式的开关电源,主电路是很强的电磁干扰源,产生的干扰可能通过电源线进入到控制电路板,同时控制电路部分也要用小功率的开关电源进行稳压,因此也可能产生开关噪声经电源线向外传输。因此就必须在控制电路输入端设计电磁干扰(Electromagnetic Interference,EMI)滤波器进行传导干扰的抑制。 本论文首先讨论了DC/DC变换器的工作原理,分析了变换器产生传导干扰从而影响控制电路正常工作的原因。 其次全面、系统地阐述了EMI滤波器的相关理论,包括阻抗失配原则、人工电源网络、滤波网络、插入损耗等重要概念。接着研究了滤波元件的选取原则,并针对关键点之一—高频性能展开了分析,借助仿真观察了元件寄生参数的影响,提出了改善滤波器高频性能的部分方法。 随后介绍了滤波器的设计方法,除了介绍通用的设计方法外,着重分析了滤波器设计中的另一个关键点—噪声源阻抗的影响、测量及估算,并在此基础上系统地形成了基于源阻抗的设计方法,同时也考虑了滤波器与开关电源连接时可能出现的系统不稳定性问题,通过仿真分析提出解决方案。 然后阐述了EMI滤波器在工程应用中的各种注意事项。 最后结合DC/DC变换器控制电路的实际干扰情况,设计了EMI滤波器,使控制电路电源输入端的传导干扰基本下降到相关电磁兼容标准(CISPR25)的三级限值以下。
上传时间: 2013-06-15
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漏电是井下供电系统的主要故障形式,约占其总故障的70%左右,它不但导致人身触电事故,还会形成单相接地,进而发展成为相间短路,由此引发的电弧会造成瓦斯和煤尘爆炸。漏电保护器主要用来防止漏电火灾造成的经济损失和人身伤亡,因此得到广泛应用。 选择性漏电保护是指当电网发生漏电故障时,能够有选择地发出故障信号或切断故障支路电源,而非故障部分继续工作。从而减小故障停电范围,便于寻找漏电故障,缩短漏电停电时间,提高了供电的可靠性。 目前的矿井电网的选择性漏电保护系统主要采用零序电流大小及零序电流方向保护原理,这种原理在某一线路远远长于其他线路(即其分布电容与系统总的分布电容相差不大时)的情况下较难满足选择性的要求,保护装置可能发生拒动现象,不能很好的完成保护的目的。 本文在对井下电网漏电故障理论分析和仿真验证的基础上,提出了以dsPIC30F4012为核心,基于附加直流电源检测和零序功率方向的选择性漏电保护方案,介绍了基于这种选择性漏电保护方案的电网选择性漏电保护装置。该装置在总馈电开关处的漏电保护装置使用附加直流电源原理,在分支馈电开关处的漏电保护装置使用零序功率方向式保护原理,并且采用速度更快的PROFIBUS协议现场总线及光纤传输技术,使该选择性漏电保护装置的动作性能和抗干扰能力得到很大提升。
上传时间: 2013-06-13
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随着环境污染的恶化和能源危机问题的凸现,低污染、高节能的电动汽车的研究和应用成为当今汽车产业的发展趋势。作为电动汽车所必须的辅助设备—充电电源,其安全性、高效性及便携性是影响电动汽车广泛推广的关键因素。因此,发展高效可靠的充电电源已成为电动汽车领域的重点研究方向之一。本论文以移相全桥直流变换器为基础,系统研究了移相全桥变换器控制策略和电路拓扑中的重要问题,研制一套适用于电动汽车的充电电源。论文的主要研究工作包括: 介绍电动汽车充电电源的充电方式以及软开关全桥技术,并对蓄电池的各种充电方式进行比较。 分析了移相全桥直流变换器的基本原理,对现今的几种零电压零电流(ZVZCS)移相全桥变换的主电路拓扑比较,选择一种具有副边简单辅助电路的移相全桥作为主电路拓扑,结合所需电源的具体参数,对主电路拓扑各元件进行设计,对主电路的工作过程分析,建立了其等效电路小信号模型。利用MATLAB中的SIMULINK仿真模块对主电路进行仿真,证明了主电路参数设计的合理性。 设计了以DSP为控制核心的电源系统,实现移相全桥控制、输出电流电压调制和过流过压保护等功能,采用中断功能实现移相PWM脉冲的软件生成方法,给出了系统主程序、中断服务程序、键盘及LCD显示的程序流程图。 最后给出样机的实验结果和分析。结果表明,在任何负载下,超前臂能够较好的实现零电压开关,在小于半载的情况下,滞后臂能够较好实现零电流开关。
上传时间: 2013-05-29
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逆变电源的发展是和电力电子器件的发展联系在一起的,随着现代电力电子技术的迅猛发展,逆变电源在许多领域的应用也越来越广泛,同时对逆变电源输出电压波形质量提出了越来越高的要求。逆变电源输出波形质量主要包括三个方面:一是输出稳定精度高;二是动态性能好;三是带负载适应性强。因此开发既具有结构简单,又具有优良动、静态性能和负载适应性的逆变电源,一直是研究者在逆变电源方面追求的目标。本文对逆变电源三闭环控制方案、输出相位控制、逆变电源数字化控制系统进行研究,以期得到具有高品质和高可靠性的逆变电源。 本文研究了单相全桥逆变电源与三相桥式逆变电源主电路参数,包括逆变器、吸收电路、驱动电路、变压器和滤波器,并对逆变电源变压器的偏磁产生原因进行了深入分析,最后给出了有效的抗偏磁措施。针对三相桥式逆变电源通常不能保证三相电压输出平衡,研究了一种可以带不平衡负载的三相逆变电源。研究了逆变电源的控制原理,建立了逆变电源系统动态模型,在此基础上对逆变电源的各种控制方案的性能进行了对比研究,从而确定了一种新颖的高性能逆变电源多闭环控制方案。另外,针对逆变电源输出相位存在固有滞后问题,采用了一种利用电压瞬时值内环对逆变电源滞后的相角进行补偿控制的策略,分析表明上述控制策略虽然有效,但无法做到输出相角稳态无差,对此,提出一种移相控制方案设想,相当于在原多环控制方案的基础上加了一个相位控制环。这样可以使逆变电源输出相位误差得到有效的补偿,输出相位精度更高。文章设计了逆变电源数字控制系统,采用TMS320LF2407A控制产生SPWM波,给出控制系统DSP程序运行流程图,并用DSP对其进行了实现数字化。多环反馈控制系统的采用,使系统具有优异的稳态特性、动态特性和对非线性负载的适应性,使逆变电源的性能得到有效提高。
上传时间: 2013-04-24
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电源是电子设备的重要组成部分,其性能的优劣直接影响着电子设备的稳定性和可靠性。随着电子技术的发展,电子设备的种类越来越多,其对电源的要求也更加灵活多样,因此如何很好的解决系统的电源问题已经成为了系统成败的关键因素。 本论文研究选取了BICMOS工艺,具有功耗低、集成度高、驱动能力强等优点。根据电流模式的PWM控制原理,研究设计了一款基于BICMOS工艺的双相DC-DC电源管理芯片。本电源管理芯片自动控制两路单独的转换器工作,两相结构能提供大的输出电流,但是在开关上的功耗却很低。芯片能够精确的调整CPU核心电压,对称不同通道之间的电流。本电源管理芯片单独检测每一通道上的电流,以精确的获得每个通道上的电流信息,从而更好的进行电流对称以及电路的保护。 文中对该DC-DC电源管理芯片的主要功能模块,如振荡器电路、锯齿波发生电路、比较器电路、平均电流电路、电流检测电路等进行了设计并给出了仿真验证结果。该芯片只需外接少数元件就可构成一个高性能的双相DC-DC开关电源,可广泛应用于CPU供电系统等。 通过应用Hspice软件对该变换器芯片的主要模块电路进行仿真,验证了设计方案和理论分析的可行性和正确性,同时在芯片模块电路设计的基础上,应用0.8μmBICMOS工艺设计规则完成了芯片主要模块的版图绘制,编写了DRC、LVS文件并验证了版图的正确性。所设计的基于BICMOS工艺的DC-DC电源管理芯片的均流控制电路达到了预期的要求。
上传时间: 2013-06-06
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