高速電機由于轉(zhuǎn)速高、體積小、功率密度高，在渦輪發(fā)電機、渦輪增壓器、高速加工中心、飛輪儲能、電動工具、空氣壓縮機、分子泵等許多領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。永磁無刷直流電機由于效率高、氣隙大、轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)簡單，因此特別適合高速運行。高速永磁無刷直流電機是目前國內(nèi)外研究的熱點，其主要問題在于：（1）轉(zhuǎn)子機械強度和轉(zhuǎn)子動力學(xué)；（2）轉(zhuǎn)子損耗和溫升。本文針對高速永磁無刷直流電機主要問題之一的轉(zhuǎn)子渦流損耗進行了深入分析。轉(zhuǎn)子渦流損耗是由定子電流的時間和空間諧波以及定子槽開口引起的氣隙磁導(dǎo)變化所產(chǎn)生的。首先通過優(yōu)化定子結(jié)構(gòu)、槽開口和氣隙長度的大小來降低電流空間諧波和氣隙磁導(dǎo)變化所產(chǎn)生的轉(zhuǎn)子渦流損耗；通過合理地增加繞組電感以及采用銅屏蔽環(huán)的方法來減小電流時間諧波引起的轉(zhuǎn)子渦流損耗。其次對轉(zhuǎn)子充磁方式和轉(zhuǎn)子動力學(xué)進行了分析。最后制作了高速永磁無刷直流電機樣機和控制系統(tǒng)，進行了空載和負載實驗研究。論文主要工作包括： 一、采用解析計算和有限元仿真的方法研究了不同的定子結(jié)構(gòu)、槽開口大小、以及氣隙長度對高速永磁無刷直流電機轉(zhuǎn)子渦流損耗的影響。對于2極3槽集中繞組、2極6槽分布疊繞組和2極6槽集中繞組的三臺電機的定子結(jié)構(gòu)進行了對比，利用傅里葉變換，得到了分布于定子槽開口處的等效電流片的空間諧波分量，然后采用計及轉(zhuǎn)子集膚深度和渦流磁場影響的解析模型計算了轉(zhuǎn)子渦流損耗，通過有限元仿真對解析計算結(jié)果加以驗證。結(jié)果表明：3槽集中繞組結(jié)構(gòu)的電機中含有2次、4次等偶數(shù)次空間諧波分量，該諧波分量在轉(zhuǎn)子中產(chǎn)生大量的渦流損耗。采用有限元仿真的方法研究了槽開口和氣隙長度對轉(zhuǎn)子渦流損耗的影響，在空載和負載狀態(tài)下的研究結(jié)果均表明：隨著槽開口的增加或者氣隙長度的減小，轉(zhuǎn)子損耗隨之增加。因此從減小高速永磁無刷電機轉(zhuǎn)子渦流損耗的角度考慮，2極6槽的定子結(jié)構(gòu)優(yōu)于2極3槽結(jié)構(gòu)。 二、高速永磁無刷直流電機額定運行時的電流波形中含有大量的時間諧波分量，其中5次和7次時間諧波分量合成的電樞磁場以6倍轉(zhuǎn)子角速度相對轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，11次和13次時間諧波分量合成的電樞磁場以12倍轉(zhuǎn)子角速度相對轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，這些諧波分量與轉(zhuǎn)子異步，在轉(zhuǎn)子保護環(huán)、永磁體和轉(zhuǎn)軸中產(chǎn)生大量的渦流損耗，是轉(zhuǎn)子渦流損耗的主要部分。首先研究了永磁體分塊對轉(zhuǎn)子渦流損耗的影響，分析表明：永磁體的分塊數(shù)和透入深度有關(guān)，對于本文設(shè)計的高速永磁無刷直流電機，當(dāng)永磁體分塊數(shù)大于12時，永磁體分塊才能有效地減小永磁體中的渦流損耗；反之，永磁體分塊會使永磁體中的渦流損耗增加。為了提高轉(zhuǎn)子的機械強度，在永磁體表面通常包裹一層高強度的非磁性材料如鈦合金或者碳素纖維等。分析了不同電導(dǎo)率的包裹材料對轉(zhuǎn)子渦流損耗的影響。然后利用渦流磁場的屏蔽作用，在轉(zhuǎn)子保護環(huán)和永磁體之間增加一層電導(dǎo)率高的銅環(huán)。有限元分析表明：盡管銅環(huán)中會產(chǎn)生渦流損耗，但正是由于銅環(huán)良好的導(dǎo)電性，其產(chǎn)生的渦流磁場抵消了氣隙磁場的諧波分量，使永磁體、轉(zhuǎn)軸以及保護環(huán)中的損耗顯著下降，整體上降低了轉(zhuǎn)子渦流損耗。分析了不同的銅環(huán)厚度對轉(zhuǎn)子渦流損耗的影響，研究表明轉(zhuǎn)子各部分的渦流損耗隨著銅屏蔽環(huán)厚度的增加而減小，當(dāng)銅環(huán)的厚度達到6次時間諧波的透入深度時，轉(zhuǎn)子損耗減小到最小。 三、對于給定的電機尺寸，設(shè)計了兩臺電感值不同的高速永磁無刷直流電機，通過研究表明：電感越大，電流變化越平緩，電流的諧波分量越低，轉(zhuǎn)子渦流損耗越小，因此通過合理地增加繞組電感能有效的降低轉(zhuǎn)子渦流損耗。 四、研究了高速永磁無刷直流電機的電磁設(shè)計和轉(zhuǎn)子動力學(xué)問題。對比分析了平行充磁和徑向充磁對高速永磁無刷直流電機性能的影響，結(jié)果表明：平行充磁優(yōu)于徑向充磁。設(shè)計并制作了兩種不同結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)子：單端式軸承支撐結(jié)構(gòu)和兩端式軸承支撐結(jié)構(gòu)。對兩種結(jié)構(gòu)進行了轉(zhuǎn)子動力學(xué)分析，實驗研究表明：由于轉(zhuǎn)子設(shè)計不合理，單端式軸承支撐結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速達到40，000rpm以上時，保護環(huán)和定子齒部發(fā)生了摩擦，破壞了轉(zhuǎn)子動平衡，導(dǎo)致電機運行失敗，而兩端式軸承支撐結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)子成功運行到100，000rpm以上。 五、最后制作了平行充磁的高速永磁無刷直流電機樣機和控制系統(tǒng)，進行了空載和負載實驗研究。對比研究了PWM電流調(diào)制和銅屏蔽環(huán)對轉(zhuǎn)子損耗的影響，研究表明：銅屏蔽環(huán)能有效的降低轉(zhuǎn)子渦流損耗，使轉(zhuǎn)子損耗減小到不加銅屏蔽環(huán)時的1/2；斬波控制會引入高頻電流諧波分量，使得轉(zhuǎn)子渦流損耗增加。通過計算繞組反電勢系數(shù)的方法，得到了不同控制方式下帶銅屏蔽環(huán)和不帶銅屏蔽環(huán)轉(zhuǎn)子永磁體溫度。采用簡化的暫態(tài)溫度場有限元模型分析了轉(zhuǎn)子溫升，有限元分析和實驗計算結(jié)果基本吻合，驗證了銅屏蔽環(huán)的有效性。
標(biāo)簽： 無刷直流 電機轉(zhuǎn)子 渦流損耗
上傳時間： 2013-05-18
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在早期階段，直流調(diào)速系統(tǒng)在傳動領(lǐng)域中占統(tǒng)治地位。然而，從60年代后期開始，交流電動機在工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域正在取代直流電動機，交流傳動變得越來越經(jīng)濟和受歡迎。永磁交流伺服系統(tǒng)作為電氣傳動領(lǐng)域的重要組成部分，在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、航空航天等領(lǐng)域發(fā)揮越來越重大的作用。永磁同步電動機以其特點廣泛應(yīng)用于中小功率傳動場合，成為研究的重要領(lǐng)域。然而，永磁同步電動機具有較大的轉(zhuǎn)動脈動，而對于這些應(yīng)用場合，轉(zhuǎn)矩平滑通常是基本要求。因此，對永磁交流伺服系統(tǒng)的應(yīng)用，必須考慮其轉(zhuǎn)矩脈動的抑制問題。本文針對電機傳動系統(tǒng)中參數(shù)變化對電機性能的影響，以永磁同步電機為例，圍繞如何通過參數(shù)辨識來提高永磁同步電動機的控制性能，借助自行開發(fā)的全數(shù)字永磁交流伺服系統(tǒng)平臺，對永磁同步電動機的磁場定向控制，參數(shù)辨識，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和擴展卡爾曼濾波在控制系統(tǒng)中的應(yīng)用，抑制轉(zhuǎn)矩脈動，提高系統(tǒng)性能幾個方面展開深入的研究。 本文從永磁同步電動機及其控制系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)出發(fā)，對通過參數(shù)辨識抑制轉(zhuǎn)矩脈動進行了較為細致的分析。針對不同情況，通過改進電機的控制系統(tǒng)，提出了多種參數(shù)辨識方法。主要內(nèi)容如下： 1、基于定子磁鏈方程，建立了永磁同步電動機的一般數(shù)學(xué)模型。經(jīng)坐標(biāo)變換，得出在靜止兩相（α—β）坐標(biāo)系和旋轉(zhuǎn)兩相（d—q）坐標(biāo)系下永磁同步電動機電壓方程和轉(zhuǎn)矩方程。 2、分析了永磁同步電動機id=0矢量控制系統(tǒng)的工作原理，介紹了永磁同步電動基于磁場定向的矢量控制的基本概念。經(jīng)對永磁同步電動機系統(tǒng)進行分析，推導(dǎo)并建立了id=0控制時整個電機系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型。 3、基于超穩(wěn)定性理論的模型參考自適應(yīng)控制原理，設(shè)計了一種模型參考自適應(yīng)控制系統(tǒng)，考慮電機參數(shù)的時變性，對永磁交流伺服系統(tǒng)的繞組電阻和電機負載轉(zhuǎn)矩辨識進行了研究，以保持系統(tǒng)的動態(tài)性能。利用Matlab/Simulink建立仿真模型，對控制性能進行了驗證，仿真實驗證明這種方法的可行性。 4、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)具有很強的學(xué)習(xí)性能，經(jīng)過訓(xùn)練的多層神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)能以任意精度逼近非線性函數(shù)，因此為非線性系統(tǒng)辨識提供了一個強有力的工具。本章針對永磁同步電機提出了一種以電機輸出轉(zhuǎn)速為目標(biāo)函數(shù)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制方案，同時應(yīng)用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)理論建立和設(shè)計了負載轉(zhuǎn)矩擾動辨識的算法以及相應(yīng)的控制系統(tǒng)的補償方法，并應(yīng)用MATLAB軟件進行了計算機仿真，仿真證明和傳統(tǒng)的控制方法相比，以電機輸出轉(zhuǎn)速為指導(dǎo)值和目標(biāo)函數(shù)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制方案能有效地提高神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的收斂速度，能有效地改善控制系統(tǒng)的動態(tài)響應(yīng)，具有跟蹤性能好和魯棒性較強等優(yōu)點。 5、電機的參數(shù)會隨著溫升和磁路飽和發(fā)生變化，需進行在線實時辨識。本文利用電機的定子電流、電壓和轉(zhuǎn)速，采用遞推最小二乘法進行在線參數(shù)辨識，該方法不需要觀測的磁鏈信號，消除了磁鏈觀測和參數(shù)辨識的耦合。電機狀態(tài)方程由于存在狀態(tài)變量的乘積項，對電機參數(shù)辨識以后，仍然是非線性方程，為了對電機狀態(tài)方程進行狀態(tài)估計，得到電機的參數(shù)辨識值，本文采用擴展卡爾曼濾波進行狀態(tài)估計，對以上方法的仿真實驗得到了滿意的結(jié)果。 6、本文基于數(shù)字電機控制專用DSP自行開發(fā)了全數(shù)字永磁交流伺服系統(tǒng)平臺，通過軟件實現(xiàn)擴展卡爾曼濾波對電阻和磁鏈的估計，以及基于磁場定向的空間矢量控制算法，獲得了令人滿意的實驗結(jié)果，證明擴展卡爾曼濾波算法對電阻和磁鏈的實時估計是很準(zhǔn)確的，由此構(gòu)成的永磁交流伺服系統(tǒng)具有良好的靜、動態(tài)性能。
標(biāo)簽： 電機 傳動系統(tǒng) 參數(shù)辨識
上傳時間： 2013-07-28
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隨著世界經(jīng)濟的高速發(fā)展、人口的增長和科技的進步，傳統(tǒng)能源的消耗量越來越大，這就帶來了一系列能源的耗盡和環(huán)境污染問題。太陽能作為一種優(yōu)越的可再生能源而受到世界各國的重視并具有較大發(fā)展?jié)摿Α榱诉M一步提高系統(tǒng)的性能，實現(xiàn)系統(tǒng)的優(yōu)化及可靠運行，本文研究獨立運行光伏發(fā)電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、工作原理和控制策略。相對并網(wǎng)系統(tǒng)，這對于國家正大力發(fā)展的西部太陽能資源開發(fā)來說是具有現(xiàn)實意義的。 首先，本文詳細介紹了光伏發(fā)電的國內(nèi)外研究背景，光伏電池的種類、發(fā)電原理及輸出特性，并介紹了獨立運行光伏發(fā)電系統(tǒng)的組成、運行原理和應(yīng)用，在此基礎(chǔ)上論述了光伏系統(tǒng)常用的DC/DC變換電路，負載最大功率跟蹤（MPPT）的方法等人們普遍關(guān)注的問題。融合了上述原理技術(shù)，設(shè)計一個功率為25W的獨立運行光伏發(fā)電系統(tǒng)。 其次，為減小傳統(tǒng)的固定步長的擾動法進行最大功率跟蹤的步長大振蕩大，步長小跟蹤速度慢的缺陷，本文提出了電壓自適應(yīng)最大功率跟蹤算法，其原理是引入了不同的步長系數(shù)，根據(jù)功率變量值的大小，確定合適的控制步長進行電壓參考值的給定，并在MATLAB環(huán)境下利用Simulink工具搭建模型進行仿真，仿真結(jié)果驗證了此種跟蹤方法具有快速性、穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性等優(yōu)點。 最后，搭建硬件電路，通過對電池板的不同安裝角度測量得到的數(shù)據(jù)，得出不同季節(jié)在大連地區(qū)安裝的不同最佳角度值。設(shè)計了25W的獨立運行光伏發(fā)電系統(tǒng)的主電路及其控制電路，包括光伏電池的選擇，Boost主電路參數(shù)、控制電路部分、驅(qū)動電路及其檢測電路各模塊分別進行了詳細的探討；對獨立系統(tǒng)的儲能裝置蓄電池的充放電電路進行了設(shè)計，利用單片機dsPIC30F3011控制電路同時實現(xiàn)了最大功率跟蹤和蓄電池的充電電壓、放電極限電壓及充電電流的控制，可防止過充過放現(xiàn)象的發(fā)生，從而實現(xiàn)獨立光伏發(fā)電系統(tǒng)的可靠運行。
標(biāo)簽： 獨立 光伏發(fā)電系統(tǒng) 運行
上傳時間： 2013-04-24
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漏電是井下供電系統(tǒng)的主要故障形式，約占其總故障的70％左右，它不但導(dǎo)致人身觸電事故，還會形成單相接地，進而發(fā)展成為相間短路，由此引發(fā)的電弧會造成瓦斯和煤塵爆炸。漏電保護器主要用來防止漏電火災(zāi)造成的經(jīng)濟損失和人身傷亡，因此得到廣泛應(yīng)用。 選擇性漏電保護是指當(dāng)電網(wǎng)發(fā)生漏電故障時，能夠有選擇地發(fā)出故障信號或切斷故障支路電源，而非故障部分繼續(xù)工作。從而減小故障停電范圍，便于尋找漏電故障，縮短漏電停電時間，提高了供電的可靠性。 目前的礦井電網(wǎng)的選擇性漏電保護系統(tǒng)主要采用零序電流大小及零序電流方向保護原理，這種原理在某一線路遠遠長于其他線路(即其分布電容與系統(tǒng)總的分布電容相差不大時)的情況下較難滿足選擇性的要求，保護裝置可能發(fā)生拒動現(xiàn)象，不能很好的完成保護的目的。 本文在對井下電網(wǎng)漏電故障理論分析和仿真驗證的基礎(chǔ)上，提出了以dsPIC30F4012為核心，基于附加直流電源檢測和零序功率方向的選擇性漏電保護方案，介紹了基于這種選擇性漏電保護方案的電網(wǎng)選擇性漏電保護裝置。該裝置在總饋電開關(guān)處的漏電保護裝置使用附加直流電源原理，在分支饋電開關(guān)處的漏電保護裝置使用零序功率方向式保護原理，并且采用速度更快的PROFIBUS協(xié)議現(xiàn)場總線及光纖傳輸技術(shù)，使該選擇性漏電保護裝置的動作性能和抗干擾能力得到很大提升。
標(biāo)簽： 供電系統(tǒng) 漏電保護 應(yīng)用研究
上傳時間： 2013-06-13
上傳用戶：hongmo
電機是現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)和日常生活最主要的原動力和驅(qū)動裝置。電機一旦發(fā)生故障，會造成不同程度的經(jīng)濟損失和社會影響。因此研究不同場合、不同運行狀態(tài)下電機故障診斷理論和相關(guān)技術(shù)具有很高的實用價值。 電機出現(xiàn)故障時，故障信號中往往含有大量的時變、短時突發(fā)性質(zhì)的成分。因此可以通過檢測、分析故障信號，獲得電機的故障信息。傳統(tǒng)的信號分析方法，如傅立葉變換，是一種純頻域分析，缺乏空間局部性，不能滿足故障信號分析的要求。而小波分析和小波包分析法具有良好的時頻局部性，能夠?qū)⑿盘栐谌我忸l段進行劃分，從而使在不同頻段的各種故障特征信號更加容易被識別和提取。基于小波包分析處理非平穩(wěn)信號的優(yōu)越性，本文選用小波包分析對電機故障信號進行分析檢測。 本文在研究了異步電機常見故障類型和診斷方法的基礎(chǔ)上，詳細分析了電機滾動軸承異常、轉(zhuǎn)子斷條、氣隙偏心等故障原因，采用基于信號分析法中的振動診斷法和定子電流檢測法，對電機滾動軸承故障、轉(zhuǎn)子斷條故障進行診斷。對于存在已知軸承故障的電機，在故障狀態(tài)下采集到振動信號，利用峭度值計算和小波包分析相結(jié)合的方法，選用db3作為小波基，進行小波包分析，對包含有故障特征頻率信息的信號進行重構(gòu)，獲得軸承故障特征頻率，根據(jù)故障特征頻率的數(shù)值和能量，確定出軸承故障的類型。應(yīng)用小波包分析和FFT相結(jié)合的方法，選用Coif5為小波包基，檢測轉(zhuǎn)子斷條故障特征頻率。在此基礎(chǔ)上，采集故障電機的振動信號和電流信號，并分別應(yīng)用上述方法進行了仿真模擬實驗，結(jié)果表明這些方法是準(zhǔn)確可行的。 論文以DSP為核心，完成了電機故障診斷系統(tǒng)的硬件電路的設(shè)計，包括信號檢測電路、調(diào)理電路，A/D轉(zhuǎn)換電路等，并給出了主要的軟件流程圖。
標(biāo)簽： 異步電機 故障診斷 系統(tǒng)研究
上傳用戶：kristycreasy
電源是電子設(shè)備的重要組成部分，其性能的優(yōu)劣直接影響著電子設(shè)備的穩(wěn)定性和可靠性。隨著電子技術(shù)的發(fā)展，電子設(shè)備的種類越來越多，其對電源的要求也更加靈活多樣，因此如何很好的解決系統(tǒng)的電源問題已經(jīng)成為了系統(tǒng)成敗的關(guān)鍵因素。 本論文研究選取了BICMOS工藝，具有功耗低、集成度高、驅(qū)動能力強等優(yōu)點。根據(jù)電流模式的PWM控制原理，研究設(shè)計了一款基于BICMOS工藝的雙相DC-DC電源管理芯片。本電源管理芯片自動控制兩路單獨的轉(zhuǎn)換器工作，兩相結(jié)構(gòu)能提供大的輸出電流，但是在開關(guān)上的功耗卻很低。芯片能夠精確的調(diào)整CPU核心電壓，對稱不同通道之間的電流。本電源管理芯片單獨檢測每一通道上的電流，以精確的獲得每個通道上的電流信息，從而更好的進行電流對稱以及電路的保護。 文中對該DC-DC電源管理芯片的主要功能模塊，如振蕩器電路、鋸齒波發(fā)生電路、比較器電路、平均電流電路、電流檢測電路等進行了設(shè)計并給出了仿真驗證結(jié)果。該芯片只需外接少數(shù)元件就可構(gòu)成一個高性能的雙相DC-DC開關(guān)電源，可廣泛應(yīng)用于CPU供電系統(tǒng)等。 通過應(yīng)用Hspice軟件對該變換器芯片的主要模塊電路進行仿真，驗證了設(shè)計方案和理論分析的可行性和正確性，同時在芯片模塊電路設(shè)計的基礎(chǔ)上，應(yīng)用0.8μmBICMOS工藝設(shè)計規(guī)則完成了芯片主要模塊的版圖繪制，編寫了DRC、LVS文件并驗證了版圖的正確性。所設(shè)計的基于BICMOS工藝的DC-DC電源管理芯片的均流控制電路達到了預(yù)期的要求。
標(biāo)簽： DC-DC 雙相 分
上傳時間： 2013-06-06
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隨著計算機技術(shù)的迅猛發(fā)展，受其影響的儀器行業(yè)也發(fā)生了巨大的變革，即儀器的手動操作使用改為計算機控制自動測試。隨著自動測試技術(shù)和程控儀器的發(fā)展，除了要求物理硬件接口標(biāo)準(zhǔn)化外，也要求軟件控制標(biāo)準(zhǔn)化。 硬件方面，從20世紀50代自動測試概念建立起，經(jīng)過初期專用接口、半專用接口到20世紀80年代中期才普及推廣開放式標(biāo)準(zhǔn)接口總線，如RS232串行通信接口總線、GPIB通用接口總線、PXI計算機外圍儀器系統(tǒng)總線、VXI塊式儀器系統(tǒng)總線等。 軟件方面，1987年6月頒布的IEEE488．2（程控儀器消息交換協(xié)議）標(biāo)準(zhǔn)首先解決了數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)方面的問題，但仍將大量的器件語義留給設(shè)計者自由定義。1990年4月，國際上九家儀器公司在IEEE488．2基礎(chǔ)上提出了SCPI（Standard Commands for Programmable Instruments程控儀器標(biāo)準(zhǔn)命令），才使程控儀器器件數(shù)據(jù)和命令得到標(biāo)準(zhǔn)化。SCPI的總目標(biāo)是縮短自動測試系統(tǒng)程序開發(fā)時間，保護儀器制造者和使用者雙方的硬、軟件投資，為儀器控制和數(shù)據(jù)利用提供廣泛兼容的編碼環(huán)境。 儀器接收到SCPI消息后進行響應(yīng)：接收字符串消息、詞法分析、語法分析、中間代碼生成、優(yōu)化和目標(biāo)代碼生成，語法分析模塊的性能直接影響到程控執(zhí)行效率。為了進一步簡化儀器內(nèi)語法分析模塊、提高程控執(zhí)行效率，本課題提出了在接口電路中加入解析模塊的思想，可將控制器發(fā)送到儀器的SCPI消息即復(fù)雜的ASCII碼字符串轉(zhuǎn)變?yōu)楹唵蔚亩M制代碼。采用此解析模塊將大大簡化儀器設(shè)計者的軟件工作，既能實現(xiàn)儀器語言標(biāo)準(zhǔn)化又能提高儀器對遠程 控制的響應(yīng)速度，這在研究實驗室內(nèi)的自制儀器時將是很有用的。 儀器接口有很多種，本課題主要討論了RS232和GPIB兩種接口。本設(shè)計中儀器接口板是獨立于儀器的，與儀器單獨使用微處理器，若要與儀器連接實現(xiàn)通信只需在兩微處理器之間進行通信即可，這樣做的目的是：一方面可以不影響儀器的設(shè)計和操作，一方面可以實現(xiàn)接口板的通用性和儀器的可換性。針對于RS232接口為一簡單接口，我先將工作重心放在軟件設(shè)計上，主要考慮怎樣把復(fù)雜的ASCII碼字符串解析為簡單的二進制代碼。針對于GPIB接口，軟件設(shè)計的主要部分已完成，再把工作重心放在硬件設(shè)計上，采用性價比更高的CPID實現(xiàn)GPIB接口芯片NAT9914。為了觀察解析結(jié)果還加入了LCD顯示。本設(shè)計在開發(fā)通用的、低價的儀器接口板方面做了一個有益的嘗試，為進一步的自動測試系統(tǒng)研究打下了基礎(chǔ)。 關(guān)鍵詞：儀器；SCPI；RS232接口；GPIB接口；CPLD
標(biāo)簽： SCPI 儀器接口 模塊設(shè)計
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隨著“節(jié)能環(huán)保”概念的提出，以解決電力緊張，環(huán)境污染等問題為目的的新能源利用方案得到迅速的推廣，使得分布式發(fā)電備受關(guān)注，即將成為世界各國重要的發(fā)電形式。帶有分布式電源的配電網(wǎng)及電力電子裝置的大量應(yīng)用致使電能質(zhì)量下降，如何將分布式發(fā)電系統(tǒng)的能量回饋至電網(wǎng)的同時有效改善電能質(zhì)量是一個重要的問題，因此在分布式發(fā)電系統(tǒng)中起電能變換作用的逆變器成為研究的一個熱點。本篇主要以電壓型并網(wǎng)逆變器為研究對象，對并網(wǎng)逆變器的拓撲結(jié)構(gòu)、控制策略、參數(shù)的選擇、并網(wǎng)實驗等方面作出了詳細的分析和研究。 首先根據(jù)帶有分布式發(fā)電的配電網(wǎng)的特點提出一種新的諧波治理思路，即將改善電能質(zhì)量的有源濾波技術(shù)結(jié)合到分布式逆變電源中，設(shè)計一種新型的多功能并網(wǎng)逆變器。用開關(guān)函數(shù)法建立了并網(wǎng)逆變器小信號數(shù)學(xué)模型，確定了以PI閉環(huán)調(diào)節(jié)為核心的復(fù)合控制策略，同時為了使輸出電流控制達到更好的效果，采用電網(wǎng)電壓前饋補償方法抵消電網(wǎng)電壓擾動對并網(wǎng)電流的影響；基于瞬時無功功率的id-iq諧波電流檢測算法能精確檢測和分離所需要的有功和諧波分量；基于DSP的軟件鎖相控制算法能實現(xiàn)并網(wǎng)電流與電網(wǎng)電壓同頻同相。 其次對并網(wǎng)逆變器控制系統(tǒng)的軟硬件進行了分塊設(shè)計：對逆變系統(tǒng)的A/D轉(zhuǎn)換電路、逆變驅(qū)動電路、PWM信號發(fā)生電路等電路進行了詳細地分析和說明。利用DSP主控芯片TMS320LF2407A內(nèi)部的SCI異步串行通信接口實現(xiàn)了逆變器的人機交互功能，利用其內(nèi)嵌的CAN控制模塊實現(xiàn)了逆變器的并機通信功能；同時在TI DSP2000的運行環(huán)境下給出控制系統(tǒng)的主程序和周期中斷子程序流程。 最后開發(fā)了以功率器件IPM構(gòu)成的三相PWM變流橋主電路的多功能逆變電源實驗平臺和相關(guān)配套輔助電路，完成了逆變電源的輸出有功功率及消除諧波的實驗并給出了裝置樣機的實物圖以及實驗波形圖。驗證了逆變器工作原理分析的正確性和系統(tǒng)設(shè)計思路的可行性。 本文所做工作拓寬了帶有分布式發(fā)電的配電網(wǎng)諧波治理的思路，對推動我國節(jié)能供電、新能源的利用以及改善電網(wǎng)電能質(zhì)量等方面具有一定的理論意義和較強的實用價值。
標(biāo)簽： 諧波抑制 分布式發(fā)電 并網(wǎng)逆變器
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由于傳統(tǒng)供電系統(tǒng)的固有缺陷，當(dāng)單臺電源供電時，一旦發(fā)生故障可能導(dǎo)致整個系統(tǒng)癱瘓，造成不可估計的損失。逆變電源并聯(lián)技術(shù)是提高逆變電源運行可靠性和擴大供電容量的重要手段。并聯(lián)技術(shù)可以提高逆變電源的通用性和靈活性，使系統(tǒng)設(shè)計、安裝、組合更加方便，使可靠性進一步提高。 本文主要研究逆變電源輸出的數(shù)字控制技術(shù)，以及逆變電源的并聯(lián)控制策略，以改善逆變電源的輸出性能，提高逆變電源的可靠性，并為分布式發(fā)電系統(tǒng)提供最基本的單元模塊。本系統(tǒng)采用高頻逆變技術(shù)，主電路前級采用BOOST升壓，后級采用半橋逆變電路，以TI公司的TMS320F2806DSP為主控核心實現(xiàn)了系統(tǒng)的控制功能。本文主要研究內(nèi)容如下： 1.首先介紹了當(dāng)前的適合逆變電源的控制策略，分析了這些控制策略的優(yōu)缺點，介紹了當(dāng)前的適用于逆變電源并聯(lián)運行的控制策略，并簡單介紹了它們的原理； 2.介紹了逆變電源無線并聯(lián)的關(guān)鍵技術(shù)，依據(jù)下垂并聯(lián)控制的數(shù)學(xué)模型，對并聯(lián)系統(tǒng)的功率下垂特性、功率解耦控制思想等方面進行了詳細的分析； 3.通過對當(dāng)前逆變電源控制策略的分析、研究，對所選的逆變電源主電路進行數(shù)學(xué)建模，設(shè)計了逆變電源三閉環(huán)調(diào)節(jié)控制器，并通過Matlab仿真工具進行仿真，驗證了該控制策略的可行性； 4.建立了單相逆變電源無線并聯(lián)控制系統(tǒng)的MATLAB仿真模型，并通過仿真實驗對其進行了驗證分析，結(jié)果表明：該基于下垂法控制的無線并聯(lián)方案可以使系統(tǒng)實現(xiàn)對輸出有功功率、無功功率和諧波功率的良好控制； 5.采用DSP為主控芯片，設(shè)計并制作了單相無線并聯(lián)型逆變電源樣機，給出并聯(lián)型逆變單元輸出濾波電感參數(shù)選擇的工程設(shè)計方法和原則，并對上述的三閉環(huán)控制策略進行了實驗測試，實驗結(jié)果良好。
標(biāo)簽： 高頻逆變電源 并聯(lián)控制 策略
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隨著我國工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展和人民生活水平的提高，作為國民經(jīng)濟基礎(chǔ)之一的電力行業(yè)取得了迅猛的發(fā)展，電力系統(tǒng)輸配電的安全性和可靠性也越來越受到電力系統(tǒng)運行、管理和科研人員的關(guān)注。輸電線路的各種事故是影響電力線路安全運行的重要因素之一。本文正是在這一前提下，在參考國內(nèi)外大量文獻及研究成果的基礎(chǔ)上，設(shè)計實現(xiàn)了一套輸電線路綜合在線監(jiān)測系統(tǒng)。 本文研制的輸電線路在線監(jiān)測終端通過測量線路的泄漏電流、分布電壓、氣候參數(shù)以及圖像信息，并將數(shù)據(jù)進行采集、處理后，將數(shù)據(jù)發(fā)送到后臺監(jiān)控中心，達到對輸電線路運行狀況進行實時監(jiān)測的目的，并以此為依據(jù)給出線路的評估信息提供給電力部門作為其安排檢修的依據(jù)，可以大大減少電力部門的工作量并預(yù)防線路事故的發(fā)生。 針對本系統(tǒng)功能豐富、監(jiān)測參數(shù)眾多的特點，作者設(shè)計了基于ARM的數(shù)據(jù)采集與傳輸系統(tǒng)。通過對ARM資源的合理分配，實現(xiàn)了監(jiān)測終端的數(shù)據(jù)采集處理功能。終端的數(shù)據(jù)傳輸功能由ARM和無線傳輸模塊配合完成，實現(xiàn)了GPRS和GSM SMS兩種數(shù)據(jù)傳輸方式。 本文是對輸電線路綜合在線監(jiān)測終端數(shù)據(jù)采集與傳輸系統(tǒng)設(shè)計和研究工作的總結(jié)，本文內(nèi)容主要偏重于監(jiān)測終端硬件和軟件的研究設(shè)計。論文在最后一部分對運行得到的數(shù)據(jù)也進行了分析、總結(jié)。 本文研制的輸電線路綜合監(jiān)測終端已在在幾條高壓輸電線路上掛網(wǎng)運行，運行結(jié)果表明系統(tǒng)各方面性能良好，滿足設(shè)計要求。
標(biāo)簽： ARM 輸電線路 在線監(jiān)測
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