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單相電能表

超聲波電機之設計及分析

1-1前言一般人所能夠感受到聲音的頻率約介於5H2-20KHz，超音波（Ultrasonic wave）即爲頻率超過20KHz以上的音波或機械振動，因此超音波馬達就是利用超音波的彈性振動頻率所構成的制動力。超音波馬達的內(nèi)部主要是以壓電陶瓷材料作爲激發(fā)源，其成份是由鉛（Pb）、結(jié)（Zr）及鈦（Ti）的氧化物皓鈦酸鉛（Lead zirconate titanate，PZT）製成的。將歷電材料上下方各黏接彈性體，如銅或不銹鋼，並施以交流電壓於壓電陶瓷材料作爲驅(qū)動源，以激振彈性體，稱此結(jié)構爲定子（Stator），將其用彈簧與轉(zhuǎn)子Rotor）接觸，將所産生摩擦力來驅(qū)使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動，由於壓電材料的驅(qū)動能量很大，並足以抗衡轉(zhuǎn)子與定子間的正向力，雖然伸縮振幅大小僅有數(shù)徵米（um）的程度，但因每秒之伸縮達數(shù)十萬次，所以相較於同型的電磁式馬達的驅(qū)動能量要大的許多。超音波馬達的優(yōu)點爲：1，轉(zhuǎn)子慣性小、響應時間短、速度範圍大。2，低轉(zhuǎn)速可產(chǎn)生高轉(zhuǎn)矩及高轉(zhuǎn)換效率。3，不受磁場作用的影響。4，構造簡單，體積大小可控制。5，不須經(jīng)過齒輸作減速機構，故較爲安靜。實際應用上，超音波馬達具有不同於傳統(tǒng)電磁式馬達的特性，因此在不適合應用傳統(tǒng)馬達的場合，例如：間歇性運動的裝置、空間或形狀受到限制的場所；另外包括一些高磁場的場合，如核磁共振裝置、斷層掃描儀器等。所以未來在自動化設備、視聽音響、照相機及光學儀器等皆可應用超音波馬達來取代。

標簽： 超聲波電機

上傳時間： 2022-06-17

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AD630的鎖相放大器的設計與分析

本文針對傳統(tǒng)放大器信噪分離能力弱，無法檢測微弱信號這一現(xiàn)狀，設計了一個基于AD630的鎖相放大器。系統(tǒng)以開關式相關器為鎖相放大器的核心部分進行設計，具有電路簡單、運行速度快、線性度高、動態(tài)范圍大、抗過載能力強等優(yōu)點。本文設計的鎖相放大器硬件主要包括信號通道模塊、參考通道模塊、相關器模塊、電源模塊、電壓檢測模塊、顯示模塊等部分。信號通道模塊的輸入級通過并聯(lián)多個放大器的方式有效降低了噪聲，通過跟蹤帶通濾波電路提高了信噪比；參考通道模塊包含參考電壓放大器、鎖相環(huán)電路和相移器電路三個部分，可以將輸入信號放大10~10000倍：相關器模塊是鎖相放大器的核心部分，采用高信噪比的AD630芯片進行電路設計，包括相敏檢波電路（PSD）和低通濾波電路；電源模塊由集成三端穩(wěn)壓器構成，通過模擬電源和數(shù)字電源隔離的方式有效降低了電源紋波：電壓檢測模塊通過電阻分壓的方式提高了可檢測范圍；顯示模塊為數(shù)字電壓表ZF5135-DC2V，直觀顯示被檢測信號。本文利用Altium Designer軟件繪制PCB板對電路進行了測試，結(jié)果表明系統(tǒng)能夠準確檢測到uV級別的信號，并且信噪比較高。相位差在0~360°范圍內(nèi)連續(xù)調(diào)節(jié)時，能夠?qū)⑤^微弱的信號從噪聲的背景中提取出來并進行放大。同時該系統(tǒng)各級電路之間采用直接耦合的方式，對于頻率較低的信號，仍然能進行鎖相放大。設計中對鎖相放大器理想和非理想模型進行了仿真對比，結(jié)果表明在未摻雜噪聲時，信號通道將輸入信號放大10倍，相位改變180°。最后根據(jù)行為級建模和電路實物焊接兩種方法進一步分析驗證了鎖相放大器的工作機理。

標簽： ad630 鎖相放大器

上傳時間： 2022-07-11

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高精度多功能三相電能表.rar

電能計量的精度無論對于供電方還是對于用電方，都非常重要。傳統(tǒng)電能表的精度低，功能單一，不能滿足精度要求和非正弦電路的無功功率測量。隨著電力電子裝置等非線性負載的功率容量和功率密度的不斷增大，他們所產(chǎn)生的諧波已使電網(wǎng)遭受日益嚴重的污染。在這種情況下，有必要研發(fā)新技術新設備。同時，數(shù)字信號處理技術(DSP)正在迅速發(fā)展，21世紀將是數(shù)字信號處理理論與算法的大發(fā)展時期。本項目采用ADI于2004年生產(chǎn)的BLACKFIN531 16位定點DSP芯片。針對目前市場上現(xiàn)行的電能表所存在的缺陷和局限性，研究并設計了一種基于DSP BF531芯片的高精度多功能電能表。采用了諸多最新的理論成果，電能計量精度達到0.2S級，諧波測量精度達到0.5%。在一定的定義下，無功測量方法不但適用于正弦電路，也適用于非正弦電路下的無功功率測量。全書共分七章：第一章、簡述了電能計量裝置的發(fā)展和現(xiàn)狀，論證了本課題開發(fā)和研究的必要性和可行性，介紹了高精度多功能電能表的系統(tǒng)方案；第二章、討論了電測系統(tǒng)的測量原理，設計了電能表中的計量和分析算法；第三章、介紹了系統(tǒng)的硬件平臺和開發(fā)環(huán)境；第四章、詳細給出了系統(tǒng)的硬件設計；第五章、分析系統(tǒng)誤差及其校正；第六章、介紹系統(tǒng)的軟件設計；第七章、對整個系統(tǒng)進行實驗測試，給出測試結(jié)果，最后討論、總結(jié)。

標簽： 高精度多功能三相電能表

上傳時間： 2013-06-21

上傳用戶：wsf950131
六相無刷直流電動機的研究.rar

直流電動機具有運動效率高和調(diào)速性能好等諸多優(yōu)點,但傳統(tǒng)的直流電動機均采用電刷,以機械方法進行換向,因而存在致命弱點,再加上制造成本高及維修困難等缺點,從而限制了它的應用范圍.近年來隨著永磁材料、現(xiàn)代電力電子技術、計算機技術和現(xiàn)代控制理論的迅猛發(fā)展而成熟起來的永磁無刷直流電動機(Brushless Direct Current Motor-BIDCM)具有體積小、重量輕、效率高、噪音低且可靠性高的特點,因而得到了廣泛的應用.該文研究的對象是由兩套三相無刷直流電動機組成的六相無刷直流電動機,每套繞組三相對稱,兩套繞組對應相之間相差30°電角度.重點研究六相無刷直流電機的轉(zhuǎn)矩特性和系統(tǒng)的可靠性.在分析無刷直流電動機電磁轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生原理的基礎上,闡述了三相無刷直流電動機轉(zhuǎn)矩脈動的原因,在此基礎上提出六相無刷直流電動機.分析結(jié)果表明,六相無刷直流電動機的轉(zhuǎn)矩特性優(yōu)于三相無刷直流電機,并且系統(tǒng)的可靠性也較高.該文對無刷直流電動機的工作原理進行了詳盡的分析,建立了三相和六相無刷直流電動機的數(shù)學模型.并利用MATLAB/SIMULINK軟件建立了三相和六相無刷直流電動機的系統(tǒng)仿真模型.該系統(tǒng)仿真模型采用雙閉環(huán)控制,內(nèi)環(huán)為電流環(huán)(采用滯環(huán)調(diào)節(jié)),外環(huán)為速度環(huán)(采用PI調(diào)節(jié)).對所得的仿真結(jié)果進行分析,表明與理論分析相吻合,證明了六相無刷直流電動機仿真模型的正確性.對兩套繞組可能出現(xiàn)的故障進行仿真分析,結(jié)果表明六相無刷直流電動機具有較強的容錯能力.由此得出結(jié)論,該文提出的六相無刷直流電動機方案是可行的.由于繞組在電機的結(jié)構中占有相當重要的位置,該文利用槽號相位表,設計了三相和六相無刷直流電動機的繞組.對槽號的分配,線圈的連接作了詳細地說明.該文還對三相和六相無刷直流電動機定子繞組的磁勢進行了諧波分析,分析結(jié)果表明了六相無刷直流電動機定子繞組的磁勢高次諧波含量要少于三相無刷直流電動機.

標簽： 六相無刷直流電動機

上傳時間： 2013-07-13

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并聯(lián)電容器組相控投切技術研究.rar

選相控制開關又稱同步開關或相控開關，其實質(zhì)就是控制開關在電壓或電流的期望相位完成合閘或分閘，以主動消除開關過程所產(chǎn)生的涌流和過電壓等電磁暫態(tài)效應，提高開關的開斷能力。本論文以電力系統(tǒng)的無功補償為背景，分析了隨機投切電容器組的暫態(tài)過程所帶來的各種危害，從而提出選相投切技術；本文以真空開關選相投切電容器組為研究對象，著重介紹了電容器組選相投切技術的相關理論，給出了電容器組選相投切的控制策略，為同步開關選相控制器的設計提供了理論依據(jù)。雙穩(wěn)態(tài)永磁機構結(jié)構簡單、動作穩(wěn)定可靠，其出力特性能與真空開關良好匹配，在中壓領域得到越來越廣泛的應用。相控真空開關采用三相獨立操動的雙穩(wěn)態(tài)永磁機構，其操作電源為由大功率電力電子器件控制的儲能大容量電容器，通過多次的測試結(jié)果表明雙穩(wěn)態(tài)永磁機能很好地滿足相控開關的要求，是相控開關的理想選擇。 IPM(智能功率模塊)作為一種新型的大功率開關器件，以其設計簡單(內(nèi)置驅(qū)動和保護電路)，低功耗，開關速度快等特點成為越來越多設計者的首選，得到了越來越廣泛的應用。本文討論了IPM在選相投切電容器組中的相關邏輯控制策略，光耦隔離驅(qū)動，IPM過流、過熱相關保護等內(nèi)容，設計了以DSP(TMS320LF2407A)為核心的永磁機構同步控制系統(tǒng)，實時采集電網(wǎng)信號，經(jīng)過FIR數(shù)字濾波提取零點，通過IPM控制大容量電容器放電來驅(qū)動永磁機構，實現(xiàn)斷路器在期望相位上分斷或關合以減小暫態(tài)沖擊，并保證儲能電容器的一次儲能完成一次完整的O-C-O操作。通過相關試驗測試，表明本系統(tǒng)已經(jīng)初步達到了設計所要達到的預期效果，為以后的研究以及同步控制控制系統(tǒng)的完善和優(yōu)化提供了有益的經(jīng)驗和參考。

標簽： 并聯(lián)電容器組相控技術研究

上傳時間： 2013-04-24

上傳用戶：diets
基于單線圈永磁機構的相控開關控制器的設計.rar

選相控制開關又稱同步開關或相控開關，其實質(zhì)就是控制開關在電壓或電流的期望相位完成合閘或分閘，以主動消除開關過程所產(chǎn)生的涌流和過電壓等電磁暫態(tài)效應，提高開關的開斷能力。本論文首先分析了提高斷路器可靠性的途徑，介紹了相控開關的研究意義及其優(yōu)點；相控開關的基本原理和分合閘操作過程，為同步開關選相控制器的設計提供了理論依據(jù)。永磁操動機構是近幾年正在發(fā)展的一種新型操動機構，它利用永久磁鐵產(chǎn)生的磁力將真空斷路器保持在分合閘位置，而無需任何傳統(tǒng)機械脫扣鎖扣裝置。它機構零部件少，結(jié)構簡單，使斷路器動作的可靠性大大提高。二次控制回路采用電子控制模塊，動作迅速并可以實現(xiàn)精確時間控制，采用開關電源輸入范圍寬，輸入輸出用光耦隔離，功耗低，極大地提高了可靠性，使永磁機構真空斷路器成為真正意義的免維護智能化斷路器。單線圈永磁機構結(jié)構簡單、體積小，在中壓領域得到越來越廣泛的應用。相控真空開關采用三相獨立操動的單線圈永磁機構，其操作電源為由大功率電力電子器件控制的儲能大容量電容器，通過多次的測試結(jié)果表明單線圈永磁機構能很好地滿足相控開關的要求，是相控開關的理想選擇。本文詳細介紹了以Mega16為控制核心的單線圈永磁機構智能控制器，這種控制系統(tǒng)集保護、控制、開關量監(jiān)測等功能于一體。可實現(xiàn)對電容電壓實時顯示，具有過電流速斷保護、過電壓和欠電壓保護、閉鎖以及報警等功能。通過相關試驗測試，表明本系統(tǒng)已經(jīng)初步達到了設計所要達到的預期效果，為以后的研究以及同步控制系統(tǒng)的完善和優(yōu)化提供了有益的經(jīng)驗和參考。

標簽： 單線圈永磁機構開關控制器

上傳時間： 2013-07-02

上傳用戶：一諾88
逆變器數(shù)字控制技術研究與實現(xiàn).rar

逆變器廣泛應用于工業(yè)生產(chǎn)的各個方面，數(shù)字控制具有方便實現(xiàn)復雜算法、抗干擾性強和產(chǎn)品容易升級等優(yōu)點，已成為未來逆變器的發(fā)展趨勢。使用數(shù)字技術控制設計逆變器，控制器的性能決定了逆變系統(tǒng)系統(tǒng)的性能。然而在很多高頻應用的場合，目前常用的控制器的速度往往不能完全達到要求。與傳統(tǒng)單片機和DSP芯片相比，F(xiàn)PGA器件具有更高的處理速度。同時FPGA應用在數(shù)字化逆變器設計中，還可以大大簡化控制系統(tǒng)結(jié)構，并可實現(xiàn)多種高速算法，具有較高的性價比。在逆變器的全數(shù)字化控制領域，F(xiàn)PGA具有很好的應用價值。論文首先介紹了SPWM基本原理及其控制方式，SPWM的生成方法，并結(jié)合本課題給出了查表法生成SPWM波的一般方法，且以單相全橋逆變器為例進行了仿真。分析其的電路特點，建立PWM逆變器的統(tǒng)一電路模型、連續(xù)狀態(tài)空間以及離散狀態(tài)空間模型，在此數(shù)學模型基礎上，針對逆變器研究分析了目前用于逆變器設計的各種數(shù)字控制技術、控制方案，討論了其控制方法的優(yōu)缺點，相關控制器設計的一般問題，最后比較了其優(yōu)缺點，指出其存在的共性問題，總結(jié)了使用FPGA設計逆變器數(shù)字控制器的優(yōu)勢。然后以單相電壓型PWM逆變器為控制模型采用新型模數(shù)結(jié)合現(xiàn)場可編程門陣列FPGA實現(xiàn)數(shù)字化控制器的方案，給出了純正正弦波逆變器的設計方案。論文詳細論述了采用模數(shù)混合型FPGA作為主控芯片的高頻逆變器設計方法與實現(xiàn)過程。系統(tǒng)主控芯片采用Fusion系列AFS600，世界上首個模數(shù)混合型FPGA。主要設計要點包括：逆變器硬件電路設計以及SPWM數(shù)字控制系統(tǒng)軟件設計。外圍強電電路的設計的難點在于用于前端升壓的高頻變壓器的設計以及輸出端LC濾波電感與電容的選取。另外，SPWM“H”字全橋逆變電路中的高懸浮電壓也是設計中需要值得注意的重要環(huán)節(jié)。在控制系統(tǒng)軟件設計方面，采用FPGA自上而下的設計方法，對其控制系統(tǒng)進行了功能劃分，完成了SPWM產(chǎn)生器以及加入死區(qū)補償?shù)腜WM發(fā)生器、和反饋等模塊的設計。論文的結(jié)束部分給出了設計結(jié)果，并指出了進一步的工作的思路和方向。

標簽： 逆變器數(shù)字控制技術研究

上傳時間： 2013-05-19

上傳用戶：小碼農(nóng)lz
動態(tài)匹配換能器的超聲波電源控制策略.rar

超聲波電源廣泛應用于超聲波加工、診斷、清洗等領域，其負載超聲波換能器是一種將超音頻的電能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械振動的器件。由于超聲換能器是一種容性負載，因此換能器與發(fā)生器之間需要進行阻抗匹配才能工作在最佳狀態(tài)。串聯(lián)匹配能夠有效濾除開關型電源輸出方波存在的高次諧波成分，因此應用較為廣泛。但是環(huán)境溫度或元件老化等原因會導致?lián)Q能器的諧振頻率發(fā)生漂移，使諧振系統(tǒng)失諧。傳統(tǒng)的解決辦法就是頻率跟蹤，但是頻率跟蹤只能保證系統(tǒng)整體電壓電流同頻同相，由于工作頻率改變了而匹配電感不變，此時換能器內(nèi)部動態(tài)支路工作在非諧振狀態(tài)，導致?lián)Q能器功率損耗和發(fā)熱，致使輸出能量大幅度下降甚至停振，在實際應用中受到限制。所以，在跟蹤諧振點調(diào)節(jié)逆變器開關頻率的同時應改變匹配電感才能使諧振系統(tǒng)工作在最高效能狀態(tài)。針對按固定諧振點匹配超聲波換能器電感參數(shù)存在的缺點，本文應用耦合振蕩法對換能器的匹配電感和耦合頻率之間的關系建立數(shù)學模型，證實了匹配電感隨諧振頻率變化的規(guī)律。給出利用這一模型與耦合工作頻率之間的關系動態(tài)選擇換能器匹配電感的方法。經(jīng)過分析比較，選擇了基于磁通控制原理的可控電抗器作為匹配電感，通過改變電抗控制度調(diào)節(jié)電抗值。并給出了實現(xiàn)這一方案的電路原理和控制方法。最后本文以DSP TMS320F2812為核心設計出實現(xiàn)這一原理的超聲波逆變電源。實驗結(jié)果表明基于磁通控制的可控電抗器可以實現(xiàn)電抗值隨電抗控制度線性無級可調(diào)，由于該電抗器輸出正弦波，理論上沒有諧波污染。具體采用復合控制策略，穩(wěn)態(tài)時，換能器工作在DPLL鎖定頻率上；動態(tài)時，逐步修改匹配電抗大小，搜索輸出電流的最大值，再結(jié)合DPLL鎖定該頻率。配合PS-PWM可實現(xiàn)功率連續(xù)可調(diào)。該超聲波換能系統(tǒng)能夠有效的跟隨最大電流輸出頻率，即使頻率發(fā)生漂移系統(tǒng)仍能保持工作在最佳狀態(tài)，具有實際應用價值。

標簽： 動態(tài) 換能器超聲波電源

上傳時間： 2013-04-24

上傳用戶：lacsx
50V50A移相全橋ZVSDCDC變換器的設計.rar

隨著通訊技術和電力系統(tǒng)的發(fā)展，對通訊用電源和電力操作電源的性能、重量、體積、效率和可靠性都提出了更高的要求。而應用于中大功率場合的全橋變換器與軟開關的結(jié)合解決了這一問題。因此，對其進行研究設計具有十分重要的意義。首先，論文闡述PWM DC/DC變換器的軟開關技術，且根據(jù)移相控制PWM全橋變換器的主電路拓撲結(jié)構，選定適合于本論文的零電壓開關軟開關技術的電路拓撲，并對其基本工作原理進行闡述，同時給出ZVS軟開關的實現(xiàn)策略。其次，對選定的主電路拓撲結(jié)構進行電路設計，給出主電路中各參量的設計及參數(shù)的計算方法，包括輸入、輸出整流橋及逆變橋的器件的選型，輸入整流濾波電路的參數(shù)設計、高頻變壓器及諧振電感的參數(shù)設計以及輸出整流濾波電路的參數(shù)設計。然后，論述移相控制電路的形成，對移相控制芯片進行選擇，同時對移相控制芯片UC3875進行詳細的分析和設計。對主功率管MOSFET的驅(qū)動電路進行分析和設計。最后，基于理論計算，對系統(tǒng)主電路進行仿真，研究其各部分設計的參數(shù)是否合乎實際電路。搭建移相控制ZV SDC/DC全橋變換器的實驗平臺，在系統(tǒng)實驗平臺上做了大量的實驗。實驗結(jié)果表明，論文所設計的DC/DC變換器能很好的實現(xiàn)軟開關，提高效率，使輸出電壓得到穩(wěn)定控制，最后通過調(diào)整移相控制電路，可實現(xiàn)直流輸出的寬范圍調(diào)整，具有很好的工程實用價值。

標簽： ZVSDCDC 50V50A 移相全橋

上傳時間： 2013-08-04

上傳用戶：zklh8989
基于GPRS與ARM的集中抄表系統(tǒng)

集中抄表系統(tǒng)是一個集現(xiàn)代化管理、計算機應用、現(xiàn)代通訊技術、自動控制、信息等多學科技術于一體，實現(xiàn)電力營銷監(jiān)控、電力營銷管理、營業(yè)抄收、數(shù)據(jù)采集和網(wǎng)絡連接等多種功能的一個完整的系統(tǒng)。本文設計了基于GPRS與ARM技術的集抄系統(tǒng)，充分利用GPRS通信實時在線、按流量計費、高速傳輸?shù)膬?yōu)點。本系統(tǒng)采用的是華為的GTM900-B模塊，適用于小數(shù)據(jù)量傳送的場合，用戶無需實現(xiàn)PPP協(xié)議也可實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸功能。基于GPRS與ARM的集中抄表系統(tǒng)包含三個主要的組成部分：基于.NET平臺的系統(tǒng)管理中心（主站），基于GPRS的通信網(wǎng)絡和基于ARM平臺的終端系統(tǒng)。系統(tǒng)管理中心負責系統(tǒng)數(shù)據(jù)的采集、存儲和分析等功能；終端系統(tǒng)實現(xiàn)遠程用電設備的信息采集和控制；通信網(wǎng)絡則在管理中心和終端系統(tǒng)間建立數(shù)據(jù)傳輸鏈路。基于GPRS與ARM的集中抄表系統(tǒng)豐富了以往系統(tǒng)原有的應用功能，提升了集中抄表系統(tǒng)的綜合性能。經(jīng)過測試，本系統(tǒng)能夠順利的進行撥號，與主站進行正常的數(shù)據(jù)發(fā)送和接收，能正常的對電表數(shù)據(jù)進行采集和上位機管理命令下發(fā)，達到了預期的效果和設計要求。本系統(tǒng)已經(jīng)在湖北石首，黃岡，黃石，十堰和湖南部分縣、市有一定規(guī)模的應用。在石首地區(qū)復雜的供電環(huán)境下，20個臺區(qū)所有電表的數(shù)據(jù)都能按時正確的收集到主站，終端也能正常響應主站下發(fā)的命令，實現(xiàn)設計的功能，證明了本系統(tǒng)運行穩(wěn)定可靠，有利于配電網(wǎng)絡運行的安全性和經(jīng)濟性管理，對加強用電管理和提高電網(wǎng)供電質(zhì)量起到了積極的作用。

標簽： GPRS ARM 抄表系統(tǒng)

上傳時間： 2013-06-29

上傳用戶：jing911003

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