針對現(xiàn)代中低壓電網(wǎng)電能質量的監(jiān)測及諧波治理的需要，論文綜合運用嵌入式技術、現(xiàn)代信號處理技術、虛擬儀器技術設計了一種新型低功耗、集成化的電網(wǎng)參數(shù)監(jiān)測儀。此系統(tǒng)實現(xiàn)了對三相電網(wǎng)相/線電壓、電流、有功功率、無功功率、視在功率、電網(wǎng)頻率、功率因數(shù)以及三相電壓、電流的31次以內諧波的實時監(jiān)測。 論文分析了基于微處理器的電力系統(tǒng)基本參數(shù)的測量原理；對被測信號的交流參量通過抽樣方法獲得，由多點的抽樣數(shù)據(jù)統(tǒng)計得到的結果可以減小隨機誤差的影響；基于DFT和FFT的諧波測量原理，將FFT應用于諧波分析獲得信號的頻域參數(shù)；針對諧波測量中的混疊誤差設計了二階抗混疊濾波器；分析了非同步采樣和對非時限信號的截斷造成的頻譜泄露和柵欄效應及其對諧波測量精度的影響。討論了常用的幾種窗函數(shù)對頻譜泄漏的抑制作用，在此基礎上選擇加海明窗對采樣信號進行處理；針對DDS具有高精度頻率合成的特點，將其應用到電網(wǎng)信號的采樣上，提高了采樣的同步性，使得測量精度滿足了系統(tǒng)的要求。上述方法需要大量快速的迭代運算，系統(tǒng)微處理器選用了32位ARM芯片LPC2132，提高了系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理能力和實時性。系統(tǒng)供電電源采用了開關電源、減小了體積，提高了效率；完成了下位機數(shù)據(jù)采集部分、二階抗混疊濾波器、測頻電路及通信模塊電路的設計；最后介紹了軟件設計部分，主要包含了數(shù)據(jù)采集的實現(xiàn)過程，F(xiàn)FT程序的設計，給出了各部分程序的流程圖；系統(tǒng)上位機軟件設計了電網(wǎng)數(shù)據(jù)處理程序，該軟件以LabWindows/CVI6.0為開發(fā)平臺，利用CVI豐富的庫函數(shù)，完成對數(shù)據(jù)的處理、顯示和記錄等工作，并采用雙線程運行模式，在數(shù)據(jù)采集和處理的同時完成了顯示、命令的發(fā)送和運行曲線等功能。 按上述方案設計的樣機經(jīng)過三次電路制作與軟件調試，主要技術參數(shù)達到了設計要求，通過了實驗室測試，目前正在電力系統(tǒng)諧波治理系統(tǒng)中進行工業(yè)實驗。
標簽： ARM 電網(wǎng)參數(shù) 儀的研制 監(jiān)測
上傳時間： 2013-04-24
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電力變壓器性能的好壞直接影響著電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行。變壓器繞組溫度是變壓器安全、經(jīng)濟運行以及使用壽命的決定性因素，已經(jīng)成為變壓器狀態(tài)監(jiān)測中健康隱患和故障發(fā)展的重要表現(xiàn)形式。通過對變壓器繞組溫度進行實時監(jiān)測并判斷其健康狀況，以此來進行變壓器的負荷調整和預知性維修，避免因繞組過熱導致的變壓器故障，可以提高變壓器安全、經(jīng)濟運行水平，為電網(wǎng)安全運行帶來重要保證。 傳統(tǒng)的檢測電力變壓器溫度的方法主要有紅外溫度檢測、熱電阻、熱電偶溫度檢測等。紅外測溫為非接觸測量，它只能測量變壓器的表面溫度，易受環(huán)境溫度及周圍磁場的干擾，且需人工操作，無法實現(xiàn)在線測量。對于熱電阻、熱電偶等測量法，在高頻交變場中，導線會拾取噪聲并由于渦流效應而發(fā)熱。電導線的熱導還會導致被測溫度的擾動，測量效果不很理想。光纖光柵傳感技術以其體積小、電絕緣、抗電磁干擾、易復用、傳感信號可遠距離傳輸、便于實現(xiàn)實時在線測量等優(yōu)點，為電力變壓器溫度的測量提供了很好的技術手段。 本文在對國內外光纖光柵傳感技術及其解調方案進行深入分析的基礎上，設計了光纖布拉格光柵傳感信號解調所需的硬件和軟件，并進行了實驗研究。論文涉及的主要工作有： 介紹了光纖的基本結構、布拉格光柵的工作機理及其制作方法，分析了光纖布拉格光柵作為傳感元件時的基本參數(shù)，推導了光纖布拉格光柵的溫度傳感模型；詳細介紹了目前常用的布拉格光纖光柵解調技術。 重點分析了監(jiān)測系統(tǒng)的硬件電路設計及其原理，主要有微控制器相關電路的設計、光電轉換電路、前置放大及濾波電路、AD轉換電路、以太網(wǎng)通訊電路及液晶顯示電路等。在硬件平臺的基礎上設計并測試了相關模塊的驅動，實現(xiàn)溫度的實時采集和發(fā)送。主要工作包括uC/OS—Ⅱ在LPC2148上的移植，利用LwIP實現(xiàn)以太網(wǎng)通訊等。 最后，搭建了系統(tǒng)光路，對監(jiān)測系統(tǒng)進行了測試，得到了有益的數(shù)據(jù)，為下一步工作打下了良好的基礎。
標簽： ARM 光纖光柵 溫度監(jiān)測
上傳時間： 2013-04-24
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●抗線路接反功能可在線路跨接出錯時為技術員節(jié)省查找故障所消耗的大量時間； ●采用與 RS-485 相同的外引腳，無需重新設計電路板； ●總線引腳能承受 –35V 至 +40V 之間的故障，可為典型 24 Vac HVAC 電源最大限度地降低直接短路所造成的損害； ●多達 32 個節(jié)點的高輸入阻抗可在統(tǒng)一網(wǎng)絡上支持多節(jié)點，無需中繼器，從而可降低系統(tǒng)成本
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上傳時間： 2013-06-22
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在能源消耗日益增長、環(huán)境污染日漸嚴重的今天,在當今對可再生能源的開發(fā)利用中,風能由于其突出的優(yōu)點而成為世界各國普遍重視的能源,風力發(fā)電技術也成為各國學者競相研究的熱點.而其中變速恒頻風力發(fā)電技術因其高效性和實用性正受到越來越多的重視.無刷雙饋電機是一種結構簡單、堅固可靠、異同步通用的電機,可在無刷情況下實現(xiàn)雙饋.它具有功率因數(shù)可調、高效率的特點,比較適用于變速恒頻恒壓發(fā)電系統(tǒng)中.該文在傳統(tǒng)風力發(fā)電的基礎上,致力于研究變速恒頻風力發(fā)電技術,以作為變速恒頻風力發(fā)電機用的籠型轉子型式的無刷雙饋電機為主要研究對象,進行了深入的研究,主要包括以下幾方面:1.對國內外風力發(fā)電研究現(xiàn)狀作了較為全面的綜述,介紹了無刷雙饋電機發(fā)展概況和國內外研究現(xiàn)狀.2.研究了無刷雙饋電機的原型及發(fā)展,基本結構和運行原理,電磁設計特點.解釋了將無刷雙饋電機應用于變速恒頻風力發(fā)電的可行性和優(yōu)越性.探討了無刷雙饋電機的特性.3.首次推導了適用于變速恒頻風力發(fā)電無刷雙饋電機的功率控制數(shù)學模型提出無刷雙饋電機變速恒頻風力發(fā)電系統(tǒng)的功率控制策略.通過仿真分析驗證了模型和控制策略的正確性.4.研究了無刷雙饋電機作變速恒頻風力發(fā)電機運行時的定子功率繞組磁鏈定向矢量控制策略.5.在總結無刷雙饋電機傳統(tǒng)各種控制策略的基礎上,探討了智能控制在無刷雙饋電機的應用.通過仿真分析驗證了模糊功率因數(shù)控制策略的正確性.
上傳時間： 2013-06-24
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隨著現(xiàn)代電力系統(tǒng)向大容量、高電壓方向發(fā)展，廣泛用于大型發(fā)電機組測量和保護用的大電流互感器的研制就變得很緊迫。考慮到大電流互感器具有大電流、強電磁干擾和多相運行等特點，在設計大電流互感器時，必須采取有效的屏蔽措施，屏蔽來自鄰相的雜散磁通。傳統(tǒng)的屏蔽方案是采用金屬屏蔽罩，盡管有效，但設備笨重。本文中，作者對有外層屏蔽繞組的大電流互感器進行了各種研究。 大電流互感器采用繞組屏蔽方式后，如何優(yōu)化設計屏蔽繞組，使屏蔽繞組能夠充分有效地屏蔽雜散磁通對環(huán)形鐵心的影響呢?針對上述的問題，本文作者主要完成如下幾個方面的工作： 1、首先對國內外大電流互感器的發(fā)展與研究現(xiàn)狀進行了敘述，并成功設計了15000/5A大電流互感器。 2、對精典的電磁場理論和場路耦合法的數(shù)學理論進行了深入的研究，建立了大電流互感器的三維場路耦合有限元分析的數(shù)學模型和仿真模型。應用有限元軟件ANSYS建立三維有限元仿真模型和基于場路耦合原理的外部耦合電路。 3、理論分析了雜散磁通對電流互感器鐵心的影響；重點分析了繞組屏蔽雜散磁通理論；通過等值電流法，得到無論三相還是多相電流互感器條件下，中間相的電流互感器所受到的雜散磁通是最為嚴重的，為大電流互感器的有效保護提供了科學依據(jù)。 4、為了得到最優(yōu)化屏蔽繞組，對屏蔽繞組的匝數(shù)采用離散化替代連續(xù)性，再考慮屏蔽繞組在環(huán)形鐵心上的位置，共提出了多種優(yōu)化方案；根據(jù)三維場路耦合有限元分析模型，精確計算出屏蔽繞組中的電流、電流分布、環(huán)形鐵心中的磁感應強度分布和外層繞組的局部最高溫升，通過比較多種計算結果，得到大電流互感器屏蔽繞組的最優(yōu)化方案。 5、最后建立了大電流互感器的等效磁勢法和降流回路法兩種試驗方案模型，通過比較試驗方案仿真計算結果和出廠試驗結果，證明了仿真計算結果是正確的，可靠的。 通過對屏蔽繞組進行優(yōu)化設計后，有效地削弱了雜散磁通，使得大電流互感器輕型化、小型化，節(jié)約了大量的銅材料，使得其運輸更加方便。
上傳時間： 2013-04-24
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永磁同步電機(PMSM)是一種性能優(yōu)越、應用前景廣闊的電機。永磁同步電機調速系統(tǒng)是以永磁同步電機為控制對象，采用變壓變頻技術對電機進行調速的控制系統(tǒng)。因其具有能耗低、可靠性高、控制精確等優(yōu)點，在許多領域得到廣泛的應用。然而，轉子無阻尼繞組的PMSM的采用變頻技術開環(huán)運行時，系統(tǒng)不太穩(wěn)定，電機效率有所下降，轉子溫升高，易造成釹鐵硼永磁體退磁，危及電機安全運行，有時甚至還會出現(xiàn)失步現(xiàn)象，系統(tǒng)無法運行。PMSM控制系統(tǒng)穩(wěn)定運行控制都是建立在閉環(huán)控制基礎之上的，因此如何獲取轉子位置和速度信號是整個系統(tǒng)中相當重要的一個環(huán)節(jié)。當前，在大多數(shù)調速驅動系統(tǒng)中，最常用的方法是在轉子軸上安裝位置傳感器。但這些傳感器增加了系統(tǒng)的成本，降低了系統(tǒng)的可靠性和耐用性。因此，在一些特殊及控制精度要求不很高的場合，無傳感器控制將會得到廣泛的應用。它通過測量電動機的電流、電壓等可測量的物理量，通過特定的觀測器策略估算轉子位置，提取永磁轉子的位置和速度信息，完成閉環(huán)控制。本文以無位置傳感器PMSM控制系統(tǒng)作為研究對象，介紹了永磁同步電機的結構及其數(shù)學模型，詳細地闡述了空間矢量脈寬調制(SVPWM)技術的理論基礎及其波形的產(chǎn)生機制，并對閉環(huán)控制策略進行了研究。鑒于數(shù)字信號處理器(DSP)TMS320LF2407控制芯片出色的性能和豐富的外設資源，使用該芯片設計了控制系統(tǒng)的硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)，通過對整個控制系統(tǒng)的試驗調試，實現(xiàn)了永磁同步電機的無位置傳感器控制。 本文借助于MATLAB建立了永磁同步電機的仿真數(shù)學模型，并根據(jù)空間矢量脈寬調制的工作原理，構建了永磁同步電機調速控制系統(tǒng)的仿真模型。系統(tǒng)采用αβ定子靜止坐標系下的數(shù)學模型，依據(jù)滑模變結構控制原理，對永磁電機的轉子位置角θe和轉速ωe進行實時在線估算，不斷修正估算位置^θe，控制定子旋轉磁場與轉子磁場垂直并保持與轉子同步旋轉，實現(xiàn)電機的閉環(huán)調速運行。理論分析和仿真結果表明，所提出的永磁同步電機無傳感器控制方法具有較強的魯棒性和令人滿意的性能。
上傳時間： 2013-04-24
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音圈電機(VoiceCoilMotor，簡稱VCM)是特種直線電機，其工作原理與揚聲器的音圈類似。其最突出的特點是體積小、重量輕，動作速度快，可以達到很高的定位精度，推力均勻。自從問世以來，廣泛的應用在計算機存儲設備、航天儀器(例如航天制冷機)、精密測距儀器(例如霍爾位移測量裝置)、精密車床以及移動電話中。目前，生產(chǎn)出的VCM電機廣泛應用于消費類和生產(chǎn)類市場，特別是高檔家用電器和計算機中。 針對目前我國VCM結構設計的不足及工藝的落后，本文結合現(xiàn)有的加工工藝，研究永磁VCM的設計及結構優(yōu)化，具體內容如下： 首先，介紹VCM工作原理，以及內磁式與外磁式、長音圈與短音圈、動圈式與動鐵式、直線式與搖臂式等不同結構VCM及相應特點，闡述了力矩常數(shù)的意義及其對電機性能的影響，并詳細介紹了VCM在光盤驅動器、硬盤驅動器，以及在電刷試驗臺(提供靜壓力)中的典型應用。 其次，從電機電磁場的基本理論出發(fā)，介紹有限元及其在電磁場仿真計算中的應用，并采用有限元軟件ANSYS，結合實際算例，對VCM進行建模和仿真。 再次，文中詳細介紹了永磁VCM的設計過程，提出了設計方法以供參考，其中包含了定量計算，包括了永磁體材料的選擇、體積的計算，音圈的設計(匝數(shù)計算及選型)，以及電機整體的機械結構設計。 最后，結合設計VCM應當遵循的原則，提出了若干結構優(yōu)化設計方案。在理論推導和分析的基礎上，結合仿真軟件ANSYS，對幾種結構分別進行了電機電磁場以及電機性能的仿真分析，其中包括：采用釹鐵硼永磁的單勵磁結構VCM與傳統(tǒng)鐵氧體VCM的性能差異；增加極靴對VCM性能影響；增加短路環(huán)及變換結構對VCM動態(tài)響應速度的影響等。
上傳時間： 2013-06-10
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盤式永磁同步電動機是一種性能優(yōu)越、但結構特殊的電動機。作為一種理想的驅動裝置，其應用范圍遍及航天、國防、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和日常生活的各個領域。本文利用稀土永磁材料釹鐵硼的高矯頑力，提出了一種省卻了鐵心的雙轉子、單定子結構盤式無鐵心永磁同步電機，進一步減輕了電機的質量并消除轉矩脈動。 對電機的設計、性能預測都離不開電機電磁場的計算。不同于傳統(tǒng)的圓柱式徑向磁通電機，盤式無鐵心電機是軸向磁通電機，外加其無鐵心的結構，決定了該電機的磁場呈三維、開域分布。對它的電磁場分析，不能采用對待徑向磁通電機的化為二維磁場的分析方法。 本文研究的重點內容分為兩部分：(1)在盤式無鐵心永磁同步電機的結構上，建立其磁場三維模型，由三維有限元法計算三維電磁場，分析計算結果，并總結出盤式無鐵心永磁同步電機的磁場分布規(guī)律。 (2)在磁場計算的基礎上，將Halbach型永磁體陣列的理論應用到磁鋼設計中來，提出磁鋼結構優(yōu)化方案，研究出適合于盤式無鐵心永磁同步電機的磁鋼結構，以獲得理想的磁場波形和磁密值。 本文首先從磁路計算的方法入手，通過磁路計算分析出盤式無鐵心永磁同步電機的磁場分布特點。其后直接運用三維有限元法求解該電機的電磁場，分析計算結果。為了獲得低漏磁、高氣隙磁密值、正弦形的氣隙磁場分布，本文先后提出普通軸向充磁磁鋼結構、不等厚軸向充磁磁鋼結構并將Halbach陣列的理論應用到盤式無鐵心永磁同步電機的磁剛結構優(yōu)化中，討論了三種不同角度的Halbach型永磁體陣列。最后為了簡化磁鋼的加工工藝，將不等厚永磁體陣列與Halbach永磁體陣列相結合，提出了最經(jīng)濟、有效的改進型Halbach永磁體陣列，給出具體磁鋼尺寸，并運用ANSYS軟件對各種磁鋼結構產(chǎn)生的磁場進行結果仿真。
上傳時間： 2013-06-23
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交流電動機是一個多變量、高階、強耦合的非線性系統(tǒng)，不象直流電機那樣易于控制轉矩，采用矢量控制技術可解決傳統(tǒng)交流調速的難題，使交流電機可以按直流電機的控制規(guī)律來進行控制，而無傳感器矢量控制技術由于可以省去速度傳感器，使相應的交流調速系統(tǒng)變得簡便、廉價和可靠，所以成為當前研究的熱點，本論文工作就是這方面的一個嘗試。 論文首先介紹了矢量控制技術的基本理論。對感應電動機在三相靜止坐標系下強耦合和互感變參數(shù)的數(shù)學模型，通過坐標變換，導出感應電機在兩相同步旋轉坐標系下的數(shù)學模型，然后將同步坐標系按轉子磁場定向，實現(xiàn)了對轉子磁鏈和轉矩的分別控制，從而可以按直流電機的控制規(guī)律來控制交流電機。 其次，論文基于同步軸系下的感應電動機電壓磁鏈方程式，提出了一種感應電動機按轉子磁場定向的矢量控制方法，利用在同步軸系中T軸電流的誤差信號實現(xiàn)對電機速度的估算，這種速度估算方法結構簡單，有一定的自適應能力。同時在該無傳感器矢量控制系統(tǒng)中，由于采用了經(jīng)典的PI調節(jié)器，使得控制系統(tǒng)更為簡單易行。 論文利用MATLAB建立了該無傳感器矢量控制系統(tǒng)的仿真模型。為提高系統(tǒng)的適應性和仿真結果的準確性，仿真模型采用了標么值系統(tǒng)，并考慮了控制周期和采樣信號周期對仿真結果的影響。討論了離散控制引起的相位補償問題，使仿真結果更接近實際工程系統(tǒng)。 最后，通過仿真進一步驗證了本文提出的無傳感器矢量控制系統(tǒng)的正確性和可行性，也證明了速度估計模型對速度估計準確，且對參數(shù)的變化有較強的魯棒性。
標簽： 無傳感器 矢量控制系統(tǒng) 速度
上傳時間： 2013-06-02
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在永磁直流電機中，即使電樞繞組不通電，由于永磁體產(chǎn)生的磁場同電樞鐵芯的齒槽相互作用而產(chǎn)生轉矩，即齒槽定位力矩(CoggingTorque)。定位力矩使電機輸出轉矩波動，產(chǎn)生振動及噪聲。文中闡述了產(chǎn)生定位力矩的原理，綜述了包括德昌電機公司的技術在內的抑制定位力矩的方法和研究現(xiàn)狀。抑制定位力矩的方法，主要就是減小電樞旋轉過程中氣隙中磁場能量的變化。 文中以少槽永磁直流電機為例，通過有限元分析，以及DOE實驗驗證，對轉子沖片增加輔助凹槽、充磁方式和轉子沖片不同類型對定位力矩的影響進行了研究，深入分析了沖片輔助凹槽對抑制少槽永磁直流電機定位力矩的作用，結果表明，同一沖片上在對稱位置上排布輔助凹槽能取得很好的效果，而以沖片中心線對稱地加兩個輔助凹槽時，輔助凹槽角度不同作用不同。對不同沖片，適合的輔助凹槽角度也是不同的。文中找出了一個較成熟的抑制少槽永磁直流電機定位力矩的系統(tǒng)方法，給出了生產(chǎn)中實用的抑制方法，同時通過實驗給出了這些方法對電機性能的影響。 DOE方法能從不同因素中找出對定位力矩起主要作用的變異因素，并且尋找到各變異因素之間的影響作用，給出抑制定位力矩各變量的最佳組合，相比現(xiàn)時生產(chǎn)中的方法，該組合可將定位力矩降低70％。
上傳時間： 2013-07-10
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