變電站是電力系統的一個重要環節,它的運行情況直接影響到電力系統的可靠、經濟運行。一個變電站運行情況的優劣,在很大程度上取決于其二次設備的工作性能。現在的變電站有三種運行模式:一種是常規變電站,一種是部分實現微機管理、具有一定自動化水平的變電站,再有一種是實現無人值班、全面微機化的綜合自動化變電站。在常規變電站中,其繼電保護、中央信號系統、變送器、遠動及故障錄波裝置等所有二次設備都是采用傳統的分立式設備,而且站內配備大量控制、保護、記錄用屏盤。使裝備設置復雜,占地面積大,日常維護管理工作繁重。這種常規變電站的一個致命弱點是不具備自診斷能力,對二次系統本身的故障無法監測。因此,這種常規變電站已逐漸被淘汰。 要提高變電站運行的可靠性及經濟性,一個最有效的方法就是提高變電站運行管理的自動化水平,實現變電站的綜合自動化,以微機化的新型二次設備取代傳統使用的分立式設備。開發集保護、控制、監測及遠動等功能為一體的新型設備,并實現設備共享、信息資源共享,使變電站設計簡捷、布局緊湊,運行更加可靠安全。 隨著微型計算機技術、集成電路技術的迅速發展,原來越多的新技術和新產品應用到變電站的二次設備中去,使變電站的二次設備得到不斷的更新換代。該項研究把一種新型的低壓電能量測量芯片與高性能的數字信號處理器(DSP)結合起來,利用DSP體積小、功能強、功耗低、速度快、性價比高等優點,設計出新型的變電站線路測控單元,實現對高壓線路的測量、監視和控制,這種新型的二次設備比傳統的二次設備具有更高的精度和更快的相應速度。 與此同時,網絡理論和技術的發展,也使變電站監控系統的結構發生了很大的變化,由原來的集中控制型逐步過渡到功能分散、模塊化的分散網絡型,通過現場總線,使主控室和現場之間的聯系變成了串行通信聯系,從而提高的系統的可靠性和可維護性。CAN總線應用于變電站的監控系統中,組成變電站的數據通信網絡,可以提高系統的抗干擾能力和容錯能力。 該文就以上的兩個方面進行研究和設計,主要內容包括:一是在簡單介紹新型電能測量芯片和DSP的基本知識的基礎上,提出了一個變電站測控單元的設計方案,并從從硬件和軟件兩個方面進行了詳細的介紹,主要部分是對測量模塊的設計;二是系統的通信接口模塊設計,從硬件和軟件方面詳細的介紹了通信模塊的三種不同的通信接口的設計,分別是RS-232串行通信、RS-485總線通信、CAN總線通信;三是在分析現代測控系統發展歷史,指出了現場總線測控系統的優越性;四是設計出的測控系統單元的基礎上,利用CAN現場總線構建變電站的綜合監控系統。 該文提出的方案、技術以及結論對于變電站監控系統和自綜合動化系統的研究開發、工程設計都具有實際的參考意義。
上傳時間: 2013-04-24
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稀土永磁無刷直流電動機采用高磁能積的稀土永磁材料,同時采用電子換向技術去掉了電刷,使得它具有結構簡單、運行可靠、體積小、質量輕、損耗小、效率高、運行特性優良等特點,從而廣泛應用于航空航天、精密儀器、工業控制等許多對電機運行性能要求較高的場合。因此,對稀土永磁無刷直流電機的研究具有重要的意義。本文對稀土永磁無刷直流電動機設計方法和分析方法進行了研究: 永磁電機設計計算中傳統的一般采用比較簡單的磁路法,用磁鋼工作圖計算靜態及動態的工作點,這顯然不能滿足精確性的要求。本文采用了場路結合的方法,首先利用磁路法對電機進行初步設計,然后建立有限元分析模型對電機的參數和性能進行精確分析,采用這樣的方法不但可以滿足精確性要求,同時可以縮短設計周期。 本文把有限元方法引入到了對電機性能影響較大的重要系數(如空載漏磁系數、電樞計算長度、計算極弧系數和氣隙系數等)及性能參數反電動勢、電磁轉矩、電感的計算中。以電機內磁場有限元分析為基礎的設計結果體現了較高的精確度;同時,由于在大功率、高轉速的永磁無刷直流電動機中,電流受漏感的影響從而改變了電機的性能,因此漏感的作用不容忽視。本文推導了稀土永磁無刷直流電動機漏電感計算的有限元方法,引入了電機等效電阻系數,并針對電磁轉矩脈動和齒槽轉矩脈動的產生的原因,給出了多種有效的抑制方法,使電機設計更為合理。最后介紹了電機測試平臺的搭建和具體的測試方法,以驗證用戶關心的電機性能參數在電機設計中的正確性。
上傳時間: 2013-06-09
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隨著微電子技術、計算機技術、軟件技術以及網絡技術的高度發展及其在電子測控技術與儀器上的應用,新的測控理論、方法、測控領域以及新的儀器結構不斷的出現,在許多方面已經沖破儀器的概念,電子測控儀器的功能和作用發生了質的變化。在這種背景下,八十年代末美國成功開發了圖形化的計算機語言LabVIEW。 LabVIEW是美國NI公司實現虛擬儀器(VirtualInstrument-Ⅵ)技術的G語言。圖形化編程開發平臺的特點是基于通用計算機等標準軟硬件資源平臺,實現構建靈活、層次體系明晰、功能強大且人機界面友好的測控系統,因此在國內外許多測控應用中被廣泛采用,但目前用LabVIEW實現的應用大多是基于單機運行的LabVIEW虛擬儀器程序。 本論文介紹了小型電站中多個任務的實時測控系統。系統采用分布式控制系統結構,將人機交互、數據采集等任務和控制任務分別交由測試計算機和控制計算機完成。該測控系統計算機應用軟件是在LabVIEW平臺上開發,實現了友好的人機交互,簡單直觀的現場數據監控,安全可靠的故障處理措施等功能。這個實時系統對電機的多個開關量、模擬量、溫度信號、直流電動機和步進電動機等進行實時的數據采集和控制。 本設計通過基于優先級的設置和執行系統的選擇,結合固定時間間隔調度和事件驅動機制,提出了基于LabVIEW平臺測控系統的兩級多任務調度策略。這些設計方案大大提高了測控系統的性能。按照軟件工程學的觀點對實時多任務測控系統進行了方案設計;開發了操作簡單、界面友好、通用化程度高的測控系統。 本論文較全面系統深入地研究了LabVIEW的網絡化功能。系統分析了LabVIEW的TCP/IP、DataSocket和RemotePanels三種網絡通信機制,詳細討論了每種機制的原理及功能特點,并設計了相應的LabVIEW程序。實現了基于局域網的實時數據通信和遠程控制。 此外,為了結果查詢和數據分析,本課題還設計了用LabVIEW開發的數據庫。
上傳時間: 2013-05-15
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超級電容器是一種介于電池和靜電電容之間的新型儲能元件,其功率密度比電池高數十倍,能量密度比靜電電容高數十倍。具有充放電速度快、對環境無污染、循環壽命長等優點,有希望成為21世紀的新型綠色能源。 設計了一個主回路以BUCK降壓電路為主,控制回路以單片機89C51為核心的超級電容器充放電測試系統,用于測試超級電容器充放電性能。本系統通過檢測超級電容器的端電壓、電流和溫度,并將采集到的信號由ADC0809轉換為數字信號,送入89C51分析處理后,再經DAC0832輸出,調節脈寬調制器TL494的電壓信號,調整PWM的輸出值,控制BUCK轉換電路中MOSFET功率開關的占空比,從而改變輸出直流電壓的大小,實現恒流控制。超級電容器充電方法采用分階段恒流充電,依照充電狀態的不同,適時調整充電電流大小,避免過充電造成超級電容器損害。在其控制方法和實現手段上,主要通過單片機的設定值與實測值的比較來控制電路的輸出,也可以通過模糊控制技術來實現,并用MATLAB進行了仿真實驗,仿真結果證明采用模糊控制能夠取得更好的效果。在整個系統的保護功能方面,采用了過壓、過流以及過熱等的保護方法,實現軟硬件對系統的保護。 利用本測試系統可以對超級電容器進行恒電流充放電,其充放電曲線基本上呈現線性。模糊控制能針對電容器充電狀態的不同,適時給予不同的充電電流,不至于發生大電流過充造成超級電容器受損的情況,確保使用壽命。 解決了系統的電磁兼容,從而能夠保證系統能夠安全可靠地工作。在電路裝置硬件電路、軟件以及印制電路板設計中所采取了一些抗干擾措施,可以有效地預防一些干擾帶來的誤差,提高了系統的可靠性和穩定性。
上傳時間: 2013-04-24
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本文首先分析了雙電源自動轉換器的現狀和發展趨勢,然后具體闡述了所設計的雙電源自動轉換裝置的硬件、軟件系統的原理與設計方法,最后對雙電源自動轉換器的抗干擾性進行了研究,給出了一些可行的軟硬件抗干擾措施,為整個系統的可靠穩定工作提供了保障。 雙電源自動轉換器(ATSE)是一種廣泛應用于工礦企業、交通、醫院等重要部門以提高供電可靠性的裝置。現代雙電源自動轉換器是以CPU 為核心單元,具有自動檢測自身故障、自動測量、自動控制、與遠方控制中心通信等功能的智能電器。隨著我國工業的發展、自動化程度的普及、人類生活質量的不斷改善,人們對電源可靠性的要求越來越迫切,由此雙電源轉換器的重要性日益提高。 本文選取了微控制器(PIC18F458)、軟件開發工具(MPLAB C18)和性能可靠、抗干擾性強的硬件器件,設計了滿足轉換系統功能要求的硬件電路,其中主要包括系統單元電路、信號檢測處理電路、輸出控制電路以及人機交互的硬件電路。利用C 語言和匯編語言編制了控制軟件,并且采用了模塊化的設計方法,主要功能模塊包括:頻率檢測模塊,電壓檢測模塊,按鍵檢測模塊,顯示模塊,通信模塊等。 借助MPLAB-IDE 集成開發環境軟件包來進行編程、離線仿真,與在線調試器配合使用進行在線調試、編程及程序下載。這使得該裝置的設計開發變得更容易。
上傳時間: 2013-04-24
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傳統污水系統采用繼電器調節控制,容易漂移,且不能智能化,無法保證泵站及時可靠運行。而以單片機為基礎的微型控制機抗干擾能力差,工作期間調整點不穩定,系統容易死機,需要經常到現場服務調節,無法及時準確掌握污水泵站的運行狀態。采用可編程控制器控制,系統運行可靠,基本可以做到免維護調整。 本文針對污水泵站的性能要求和PLC的技術特點,研究了基于DCS測控系統的控制與管理。該系統是以SIEMENS公司的S7-200系列小型PLC作遠程終端,以工業PC機作上位機的主從式一點對多點監控網絡。工業PC機安裝在污水處理廠的中央控制室,既是泵站PLC的上位機,又是處理廠微機局域網的一個工作站,通過自定義無線通訊模塊與各泵站實現數據通信,并通過時間和事件觸發,計算出最佳的平衡水量和各泵站調度水量。下位機PLC安裝在泵站,根據上位機的指令控制泵站的水泵和閥門,組成本地數據采集系統。根據給定的調度水量,調整開啟的水泵臺數和工作時間,達到調度水量的目的。 污水泵站管理系統中泵站地理位置分散,處理廠集中進行數據處理、監視。這一特點與DCS系統功能相吻合。從這一意義上來講,集散控制系統能較好地適應本系統,同時還可以滿足在中心控制室集中顯示、打印、控制各系統的運行狀態和參數的要求。系統統一設計,使其功能合理分配到各子系統中。避免了功能重復及各系統間的不兼容,這樣使得系統維護方便,減少了備品備件。給整個泵站運行管理帶來了方便,提高了運行效率,同時也提高了管理效率,減少了泵站現場管理人員,降低了人力資源成本,也大大降低了因為人工管理造成的疏漏,提高了系統的可靠性。
上傳時間: 2013-08-05
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隨著我國電力系統不斷發展,高壓開關柜以其結構簡單、維護工作量小、適合于頻繁操作等特點,受到廣大用戶歡迎,并成為高壓開關向無油化發展的一大主流。近年來,隨著電力系統不斷向大容量、高電壓、小型化發展,40.5kV高壓開關柜在電力系統中也得到普遍的采用。絕緣問題是電力設備穩定、可靠運行的重要影響因素之一,并且絕緣也是高壓電器設備中的薄弱環節,高壓開關柜故障中很大一部分就是由于絕緣破壞而造成的。因此如何能夠合理的配置母線、真空斷路器及其它電器元件,得到較佳的絕緣配合和設計,達到具有高度可靠的絕緣性能,保證高壓開關柜在配電系統中安全運行,且有較小的安裝空間,是開關柜設計中一個值得研究的重要問題。 在計算機模擬電場分布的求解中,有限元方法以其剖分簡便易行、可適用于多種介質和較高的計算效率,已成為電磁場問題求解的主要方法之一。ANSYS是有限元計算方法的代表軟件,通過對模型特征參數化,使用用戶參數化設計語言(APDL),可以進一步提高分析效率,使得整個分析過程自動、通用。 本文從實際產品設計入手,根據開關柜的結構特點,建立了三維電場數值計算模型,在滿足技術條件要求的基礎上,通過采用電場的數值仿真分析及相應實驗研究,描述了40.5kv高壓開關柜配電系統接地開關相間及接地柜中全場域電場分布情況,確定了接地開關在不同情況下的電場分布、變化情況,通過理論的計算和分析,對產品的絕緣進行了校核與驗證,進而得到合理的布置結構和達到最佳的絕緣配合,為實際產品的開發和設計提供了理論依據。
上傳時間: 2013-07-27
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文中設計完成了以數字信號處理器DSP為控制核心,以智能控制功率模塊IPM為驅動,以無刷直流電機作為伺服電機的一套高性能的電梯門機交流伺服系統。 論文闡述了設計的目的,給出了電機的選擇,介紹了無刷直流電機的優點;說明了門機運行曲線的形成及加減速運行時按S曲線方式運行的優點,并給出了加減速運行時S曲線的具體形成方法;針對門機控制系統的控制策略進行了詳細的研究,將自適應控制理論引入了電梯的門機控制系統中,并針對模型參考自適應控制的方法進行了分析,該方法的實施使系統的性能得到了提高。 系統采用TMS320LF2407A作為電梯的門機控制系統的核心控制器,對TMS320LF2407A作了詳細的介紹。文中對系統采用了全數字化設計,完成了總體硬件電路的設計,主要包括計算控制電路、信號采集電路、鍵盤輸入及顯示電路、驅動及保護電路等,并對每一部分電路的設計進行了具體的說明;驅動電路選用了智能控制功率模塊IPM,并針對所選模塊進行了說明。 在系統軟件設計中,采用對曲線進行離散的方式,給出了門機運行的參考模型,并根據采集的信號與參考模型進行對比,求出加/減速運行時S曲線實現的補償算法;并針對運行參數變化的影響,提出了對門機系統進行自適應控制的方法,給出了系統軟件的流程。 通過對系統的硬件及軟件的設計,實現了對電梯門機系統安全、可靠、平穩控制的目的。
上傳時間: 2013-06-22
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隨著社會生產的發展和人民生活水平的提高,對供電質量的要求也越來越高,電壓是標志電能質量的一個基本技術指標,它與無功功率密切相關。本文闡述了電壓無功綜合控制對于電力系統運行及工農業生產的重大意義;綜述了國內外在這一領域中的研究所取得的成果、面臨的問題和發展的前景。針對目前我國應用最為廣泛、性能價格比最佳的并聯電容與有載調壓變壓器綜合控制裝置的研制開發中所涉及的問題進行了較全面的分析與研究,提出了一種符合當前變電站綜合自動化發展需要的可靠性高、組態靈活、功能齊全的變電站電壓無功綜合控制方案。該方案主控單元選用抗干擾能力強、指令豐富、擴展靈活、通訊聯網能力強的西門子S7-226PLC作為控制核心;參數檢測單元選用可靠性高、具有通訊功能的智能型綜合電量變送器;控制主機通過與參數檢測單元通訊獲得所需參數,同時還可與上位機或其他具有串口的設備通訊。采用的電壓無功控制策略,從系統的實際需要出發,充分考慮了影響電壓無功控制效果的主要因素,控制決策以實時計算數據為參考,控制精度高,并有效避免了無效調節對設備及系統造成的危害;控制軟件根據已經確定的控制算法做出控制決策并能夠完成系統運行方式的自動識別、電容器的循環投切,電容器及分接頭的保護及通訊等功能。文中還闡述了電容器接線形式選擇、串聯電抗及高壓真空開關的選擇依據以及變壓器調檔控制原理。 理論分析和仿真計算均證明了本文中所提出的控制策略的精確性和嚴密性;試驗證明了該設計方案先進、靈活、可靠、功能齊全,符合電力系統自動化對控制裝置的要求。
上傳時間: 2013-06-01
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盤式永磁電機因其較高的轉矩密度和良好的動態響應特性,在各種驅動、伺服和控制領域得到了迅速的推廣和應用。本文針對盤式永磁同步電動機的設計展開研究,所做工作主要包括以下幾個部分: 首先,從電機的主要尺寸方程入手將盤式永磁電機和徑向永磁電機的轉矩密度進行了比較,得到了兩種電機轉矩密度的變化關系。推導了六相盤式永磁同步電動機的電樞反應電抗、槽漏抗等的計算公式,同時也給出了這些參數相應的有限元計算方法,兩種計算結果基本一致。并且在對多極少齒結構電機的漏磁系數進行研究的基礎上,總結了該類電機的漏磁系數的計算方法。 其次,采用了針對六相電機的22極24槽結構,使得電機的主要尺寸減小,電機定子沖槽、電樞下線等工藝要求降低。利用有限元法和傅立葉分析求解對永磁體的形狀進行優化,可使得永磁電機氣隙磁密波形畸變率減小,進而降低的轉矩波動。定量分析了不同定子槽口寬度對空載反電動勢波形和齒槽轉矩的影響規律。 通過對盤式永磁電機的磁場分布特點的研究,編寫了分環法盤式永磁電機電磁設計程序。通過對樣機設計值與實驗值比較,不斷對盤式永磁電動機的電磁程序進行完善和修正,目前已經形成了一個比較實用可靠的CAD軟件。 對盤式永磁電機轉子盤體進行剛度計算,并且也對電機的定子進行了固有頻率的計算,保證了電機的可靠運行。 最后,在上述研究的基礎上,本文設計制造了一臺5kW的雙定子單轉子結構的盤式永磁同步電動機樣機并做了詳細的實驗,實驗結果與理論分析基本一致。
上傳時間: 2013-07-29
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