電子式互感器與傳統電磁式互感器相比,在帶寬、絕緣和成本等方面具有優勢,因而代表了高電壓等級電力系統中電流和電壓測量的一種極具吸引力的發展方向。隨著信息技術的發展和電力市場中競爭機制的形成,電子式互感器成為人們研究的熱點;越來越多的新技術被引入到電子式互感器設計中,以提高其工作可靠性,降低運行總成本,減小對生態環境的壓力。本文圍繞電子式互感器實用化中的關鍵技術而展開理論與實驗研究,具體包括新型傳感器、雙傳感器的數據融合算法、數字接口、組合式電源、低功耗技術和自監測功能的實現等。 目前電子式電流互感器(ECT)大多數采用單傳感器開環結構,對每個環節的精度和可靠性的要求都很高,嚴重制約了ECT整體性能的提高,影響其實用化。本文介紹了新型傳感器~鐵心線圈式低功率電流傳感器(LPET)和印刷電路板(PCB)空心線圈及其數字積分器,在此基礎上設計了一種基于LPCT和PCB空心線圈的組合結構的新型電流傳感器。該結構具有并聯的特點,結合了這兩種互感器的優點,采用數據融合算法來處理兩路信號,實現高精度測量和提高系統可靠性,并探索出辨別LPET飽和的新方法。試驗和仿真結果表明,這種新型電流傳感器可以覆蓋較大的電流測量范圍,達到IEC 60044-8標準中關于測量(幅值誤差)、保護(復合誤差)和暫態響應(峰值)的準確度要求,能夠作為多用途電流傳感器使用。 在電子式電壓互感器方面,基于精密電阻分壓器的新型傳感器在原理、結構和輸出信號等方面與傳統的電壓互感器有很大不同,本文設計了一種可替代10kV電磁式電壓互感器的精密電阻分壓器。通過試驗研究與計算分析,得出其性能主要受電阻特性和雜散電容的影響,并給出了減小其誤差的方法。測試結果表明,設計的10kV精密電阻分壓器的準確度滿足IEC 60044-7標準要求,可達0.2級。 電子式互感器的關鍵技術之一是內部的數字化以及其標準化接口,本文以10kV組合型電子式互感器為對象設計了一種實用化的數字系統。以精密電阻分壓器作為電壓傳感器,電流傳感器則采用基于數據融合算法的LPCT和PCB空心線圈的組合結構。本文首先解決了互感器間的同步與傳感器間的內部同步問題,進而依照IEC61850-9-1標準,實現了組合型電子式互感器的100M以太網接口。 電子式電流互感器在高電壓等級的應用研究中,ECT高壓側的電源問題是關鍵技術之一。論文首先分析了兩種電源方案:取電CT電源和激光電源。取電CT電源通過一個特制的電流互感器(取電CT),直接從高壓側母線電流中獲取電能。在取電CT和整流橋之間設計一個串聯電感,大大降低了施加在整流橋上的的感應電壓并限制了取電CT的輸出電流,起到了穩定電壓和保護后續電路的作用。激光電源方案以先進的光電轉換器、半導體激光二極管和光纖為基礎,單獨一根上行光纖同時完成供能和控制信號的傳輸,在不影響光供能穩定性的情況下,數據通信完成在短暫的供能間隔中。在高電位端控制信號通過在能量變換電路中增加一個比較器電路被提取出來。本文還提出了一種將兩種供能方式結合使用的組合電源,并設計了這兩種電源之間的切換方法,解決了取電CT電源的死區問題,延長了激光器的使用壽命。作為綜合應用實例,設計并完成了以LPCT為傳感器、由組合電源供能、采用低功耗技術的高壓電子式電流互感器。互感器高壓側的一次轉換器能夠提供兩路傳感器數據通道,并且具有溫度補償和采集通道的自校正功能,在更寬溫度、更大電流范圍內保證了極高的測量精度:互感器低電位端的二次轉換器具有數字和模擬接口,可以接收數據并發送命令來控制一次轉換器,包括同步和校正命令在內的數據信號可以通過同一根供能光纖傳送到一次轉換器。該互感器具有在線監測功能,這種預防性維護和自檢測功能夠提示維護或提出警告,提高了可靠性。系統測試表明:具有低功耗光纖發射驅動電路的一次轉換器平均功耗在40mw以下:上行光纖中通信波特率可以達到200kb/s,下行光纖中更是高達2Mb/s;系統準確度同時滿足IEC6044-8標準對0.2S級測量和5TPE級保護電子式互感器的要求。
上傳時間: 2013-06-09
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隨著我國現代化的大力發展,對能源的需求越來越多,但是能源危機卻已成為全球性的問題,在眾多能源當中,電能是人類生活中最重要的能源,如何節約電能,提高電能利用率是我們必須人力解決的問題。本文就超級電容儲能系統在地鐵中的應用進行了研究,提出了相應的控制策略并對其進行了建模論證。 文中首先對現有的幾種儲能裝置進行了簡單的介紹,分析了儲能系統的發展現狀和趨勢,后來還介紹了地鐵供電和地鐵車輛的一些情況,對應用對象進行了一定的研究;然后對超級電容的特點和一些應用特性進行了分析,結合地鐵的實際工況,提出了能量回收系統的控制策略。 最后,利用Matlab仿真工具對能量回收系統進行了建模和仿真,驗證了系統控制策略的正確性。在文章的末尾,還通過一些調查數據對超級電容能量回收系統實際應用中可能碰到的問題進行了討論。 隨著超級電容的快速普及和發展,超級電容器儲能及應用技術的研究將是一個很有潛力的發展方向,具有很高的市場潛力和應用價值。
上傳時間: 2013-07-26
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隨著能源危機日趨嚴重,新能源的開發與節能技術的研究日趨迫切,而新型儲能元件—超級電容器的應用為能量回收開辟了一條新的道路。 作為新型儲能器件,超級電容器擁有其它儲能器件無法比擬的優點—充放電速度快、功率密度高、使用壽命長。但由于其額定電壓很低,一般為1V~3V,因此使用時需多節串聯以達到實用電壓值,而電容單體參數不一致必然導致單體電壓不平衡。長此以往,勢必嚴重影響超級電容組壽命及其工作可靠性。 本文從超級電容器結構與工作原理入手,詳細闡述了其各種特性,分析和比較了目前存在的各種電壓均衡電路,確定了適合能量回收系統中超級電容組的電壓均衡策略,提出了如下兩種方法: 一種是運用飛渡電容轉移能量的思想,在飛渡電容與超級電容器之間加入DC/DC變換器,對超級電容器恒流充放電,保證了電壓均衡電路快速性。 針對超級電容器單體電壓低造成的DC/DC變換器恒流控制困難的問題,本文采用了新型開關電源芯片LTC3425及LTC3418實現了恒流輸出,仿真及試驗結果驗證了該方法的有效性。 另一種方法為基于變壓器的電壓均衡法,該方法引入全橋逆變器和高頻變壓器構成了一種新穎的電壓均衡電路。此方法容易獲得超級電容器串聯組平均電壓值,使得對低于平均電壓值的超級電容器充電非常方便。此方法以較低成本實現了電壓均衡目的,并通過仿真和試驗驗證了該方法的有效性。 以上兩種方法均通過能量內部轉移來完成電壓均衡,達到了較高的均衡效率,適合用于能量回收系統中超級電容組的電壓均衡。
上傳時間: 2013-06-08
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隨著微電子和計算機技術的迅速發展,傳統的金屬探測系統也正向著新的方向進行快速更新和發展。金屬探測器最初主要應用于工礦探測和軍用探雷,現在已經廣泛應用于旅行安檢以及食品、紡織、木材、玩具、藥品等生產加工行業的質量安全檢測。在科學技術不斷進步及金屬探測器在社會生活中的作用不斷凸現的時代背景下,怎樣提升和完善金屬探測儀器的性能,已經成為本領域一個亟待解決的課題。 本課題的目的是設計一種雙頻率工作的數字式金屬探測系統,可以同時以較高的精度檢測到鐵磁性和非鐵磁性金屬,從工作模式上徹底改變普通金屬探測器檢測種類單一和精度不高的現狀。該檢測系統采用多通道同步數字頻率合成(DDS)技術產生正弦信號源,通過電渦流傳感器檢測金屬異物。系統以TMS320LF2407為數據處理中心,利用自學習算法來實現系統參數的自動調整,并設計了良好的人機對話界面,提高金屬探測器的可讀性和可操作性。 本文從金屬檢測的理論分析和雙頻金屬探測器的設計兩個方面做了具體闡述。理論分析部分從電磁場的角度論述了金屬物質的幅度和相位特性,并得出了檢測頻率與不同金屬的檢測靈敏度存在相關性的結論。文中把系統設計分為三大部分:檢測系統的工作原理和總體構造、系統硬件設計、系統軟件設計。第一部分主要闡述了整個系統的工作原理以及實現方案;硬件設計部分從檢測電路和控制電路兩個方面入手,詳細敘述了發射、接收、解調電路以及電渦流傳感器的設計過程,并著重介紹了DSP、單片機等主要芯片的接口電路設計,包括基于RS-485的SCI串口通信的硬件電路設計;軟件設計部分主要闡述了在CCS、u-Visin集成環境下DSP系統和人機對話系統的程序流程,并敘述了系統自學習方法的實現過程,最后著重分析了SCI串口通信的軟件實現方法。 文中最后整理了系統測試的實驗結果。通過實驗分析可知,采用雙頻工作的金屬探測器對鐵磁性和非鐵磁性金屬都有較高的檢測精度。整個系統的可讀性與可操作性較好,易于擴展升級、性價比高,具有良好的應用前景。
上傳時間: 2013-04-24
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本文介紹了一種新型金融終端(POS),其座機與手持機之間采用射頻通信方式,并在射頻通信中采用跳頻和防碰撞設計,使得座機和手持機之間的通信速率高、穩定可靠。本設計中的金融終端還具有非接觸式IC卡數據采集功能,這在設備功能上是一個巨大的創新。手持機可移動操作,方便了客戶操作,在很大程度上可以幫助商家提高服務質量,非常適用于餐廳、酒店以及娛樂場所等。 本設計中的金融終端包括手持機和座機,手持機的主要功能是采集金融信息,采集的對象可以是磁條卡,接觸式IC卡或非接觸IC卡,采集到卡的賬號和密碼等信息后以射頻的方式發送至座機,同時接收座機發送來的數據;座機收到手持機發送的金融信息后,再通過有線方式(電話網或以太網)發送給銀行主機,交易數據處理后,銀行主機將數據以有線的方式發回給座機,座機再通過無線方式發送給手持機,并打印交易憑證。文中詳細介紹了手持機和座機各功能模塊的硬件設計和功能實現方式,包括各主要芯片選型依據、所選芯片的特性、設計原理以及各相關模塊在POS中的功能。 POS的軟件設計包括硬件驅動程序(底層程序)設計和應用程序(上層應用程序)設計,底層程序跟所使用的硬件相關,是CPU控制各外圍器件實現各模塊硬件功能的程序,通常驅動程序會封裝起來,有入口參數,供上層應用調用;上層應用程序足根據產品要實現的服務功能而編寫的相關程序,上層應用程序通常需要調用底層程序。文中驅動程序主要介紹了鍵盤驅動,顯示驅動,并重點介紹了射頻通信驅動程序的設計,包括CPU如何控制射頻收發芯片、為抗干擾而采取的跳頻設計和設備問的防碰撞設計;應用程序中主要介紹了磁條卡和IC卡的處理程序。 由于本設計中的金融終端座機與手持機之間的通信速率較高,通信穩定可靠,同時還新增了非接觸卡的數據采集功能,使該設備有較大的使用范圍,從而有廣闊的市場前景。
上傳時間: 2013-06-27
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射頻識別(Radio Frequency Identification,RFID)是一種允許非接觸式數據采集的自動識別技術。其中工作在超高頻(Ultra High Frequency,UHF)頻段的無源RFID系統,由于在物流與供應鏈管理等領域的潛在應用,近年來得到了人們的廣泛關注。這種系統所使用的無源標簽具有識別距離長、體積小、成本低廉等突出特點。目前在市場上出現了各種品牌型號的UHF RFID無源標簽,由于不同品牌型號的標簽在設計與制造工藝上的差異,這些標簽在性能表現上各不相同,這就給終端用戶選擇合適自己應用的標簽帶來了困難。RFID基準測試就是在實際部署RFID系統前對RFID標簽的性能進行科學評估的有效手段。然而為了在常規實驗室條件下得到準確公正的測試結果,需要對基準測試的性能指標及測試方法學開展進一步的研究。本文正是研究符合EPC Class1 Gen2標準的RFID標簽基準測試。 本文首先分析了當前廣泛應用的超高頻無源RFID標簽基準測試性能指標與測試方法上的局限性與不足之處。例如,在真實的應用環境中,由于受到各種環境因素的影響,對同一品牌型號的標簽,很難得到一致的識讀距離測試結果。另外,在某些測試場景中,使用識讀速率作為測試指標,所得到的測試結果數值非常接近,以致分辨度不足以區分不同品牌型號標簽的性能差異。在這些分析基礎上,本文把路徑損耗引入了RFID基準測試,通過有限點的測量與數據擬合分別得到不同類型標簽的路徑損耗方程,結合讀寫器天線的輻射方向圖,進一步得到各種標簽受限于讀寫器接收靈敏度的覆蓋區域。無源標簽由于其被動式能量獲取方式,其實際工作區域仍然受限于前向鏈路。本文通過實驗測試出這些標簽的最小激活功率后,得出了各種標簽在一定讀寫器發射功率下的激活區域。完成這些步驟后,根據這兩種區域的交集可以確定標簽的工作區域,從而進行標簽間的比較并達到基準測試的目的,并能找出限制標簽工作范圍的瓶頸。 本文最后從功率損耗的角度研究了標簽之間的相互干擾,為用戶在密集部署RFID標簽的場景中設置標簽之間的最小間隔距離具有重要的參考意義。
上傳時間: 2013-04-24
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三相電壓不平衡度是衡量電網電能質量的一個重要指標。在三相系統中,引起電壓不平衡的主要原因是發電機的輸出電壓不平衡和負載不平衡兩方面,電壓不平衡比較嚴重時,會給系統帶來諸多危害。近年來,STATCOM因其動態響應速度快,電流諧波含量小,裝置體積小等優點,在電壓不平衡補償中的應用越來越廣。 首先本文研究了基于IGCT的STATCOM主電路。為了獲得更高的輸出電壓,通常需要將IGCT串聯使用。然而在器件串聯使用時,由于其特性的差異會產生暫態電壓分配不均衡,導致個別器件上產生過電壓而威脅器件的安全,嚴重時會燒毀器件。因此需要采用均壓電路來保證串聯結構中電壓的平均分配。本文重點對IGCT串聯均壓電路和緩沖電路進行了設計,在分析串聯均壓電路的同時,計算了吸收電容和吸收電阻的取值范圍。而后,對緩沖電路進行了Pspice仿真,通過仿真驗證了均壓電路的工作效果。結果表明,吸收電容和吸收電阻的取值合適,能夠對IGCT的串聯運行起到很好的保護作用。本文還對100Kvar/660VSTATCOM的主電路進行了參數設計,對IGCT的型號和各主要元件進行了選擇。 本文重點研究了不平衡系統中STATCOM的控制策略。建立了基于IGCT的STATCOM的數學模型;根據STATCOM的電流暫態模型,對電流電壓進行序分解,并做D—Q坐標變換,建立STATCOM在靜止坐標系下的正、負序數學模型。基于建立的負序模型,研究STATCOM在不平衡情況下的控制策略,本文采用無差拍控制方法;根據實際補償時遇到的問題:收斂速度慢、依賴固定的負載模型、魯棒性差等,對無差拍控制方法進行了優化設計。該優化方法在傳統無差拍的基礎上引入了參考電流觀測器和狀態觀測器;文中具體設計了這個改進無差拍控制器和其相關電路。經分析與仿真驗證了本文提出的優化控制方法,將該方法應用于STATCOM不平衡補償器,取得了良好的不平衡補償性能、快速的動態響應和良好的魯棒性。
上傳時間: 2013-06-05
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隨著經濟的發展、生產管理自動化水平的不斷提高,將傳統的儀表、現場總線和以太網技術相結合,研制帶有總線接口的現場智能檢測儀表及遠程網絡傳輸系統成為業界關注的熱點。本文對困內外該課題的研究現狀進行了詳細分析,提出了一種基于CAN總線的智能儀表遠程傳輸系統的設計方案。 本文首先分析了課題的關鍵問題所在,并闡述了系統的總體設計方案。接著對系統的軟硬件設計進行了詳細的論述。在設計中選用C8051F040單片機作為現場智能檢測儀表的核心處理器,設計了信號調理電路、CAN總線接口電路和人機交互接口等,實現了對水體環境中溫度、pH、鹽度、濁度等常規參數的檢測,以此儀表作為CAN總線節點并通過CAN接口向總線發送檢測到的參數數據。還設計了基于ARM7處理器LPC2292嵌入式CAN—Ethernet網關。在網關硬件平臺設計完成的基礎上移植了嵌入式實時操作系統μC/OS—Ⅱ,在此基礎上實現了一個經過裁剪的適合嵌入式系統應用TCP/IP協議棧,并實現了嵌入式Web服務器,以此網關作為CAN總線主節點接收總線上的數據并保存在網關中。這樣,監控中心管理人員通過IE瀏覽器訪問嵌入式CAN—Ethernet網關的Web服務器,就能夠在瀏覽器的Web頁面上動態顯示保存在網關中的智能儀表檢測的實時數據。 本系統在實際測試中運行穩定可靠,通過對運行結果和性能的分析可知,將工業以太網和CAN總線技術與智能儀表結合起來,將現場智能設備的各種信息傳到遠離現場的控制室,可以實現某些特殊或危險的無人值守場合的監控,使生產中的事故降到最低點,同時易于設備的后期維護,能給企業帶來可觀的經濟效益。同時本系統是一個全開放式系統,具有很強移植性和技術升級空間,可以很容易地應用到其他監控領域如國防軍工、海洋地質、環境生態等各行各業,具有良好的發展前景。
上傳時間: 2013-04-24
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現實生活中的語音不可避免的要受到周圍環境的影響,背景噪聲例如機械噪聲、街頭音樂噪音,其他說話者的話音等均會嚴重地影響語音信號的質量:此外傳輸系統本身也會產生各種噪聲,因此接收端的信號為帶噪語音信號。混疊在語音信號中的噪聲按類別可分為環境噪聲等的加法性噪聲及電器線路干擾等的乘法性噪聲;按性質可分為平穩噪聲和非平穩噪聲。 語音增強的根本目的就是凈化語音質量。把不需要的噪音減低到最小程度。但是由于噪音的復雜性,很難歸納出一個統一的特征,因此不可能尋求一種算法完全適應于所有的噪音消除,因此語音增強是一個復雜的工程。 有關抗噪聲技術的研究以及實際環境下的語音信號處理系統的開發,在國內外已經成為語音信號處理非常重要的研究課題,已經作了大量的研究工作,取得了豐富的研究成果。本文僅對加性噪聲下的語音增強技術做了較為仔細的討論,我們先給出語音信號處理的基本理論,它是語音增強算法研究和實現的理論基礎,在此基礎總結了自適應信號處理技術的特點以及在語音增強方面的應用。選取工程領域最常用的自適應LMS濾波算法和RLS濾波算法作為研究對象,提出了利用最小均方誤差意義下自適應濾波器的輸出信號與主通道噪聲信號的等效關系,得到濾波器最佳自適應參數的方法,并分析了在平穩和非平穩噪聲環境下,L M S濾波器族和R L S濾波器在不同噪音輸入下的權系數收斂速度、權系數穩定性、跟蹤輸入信號的能力和信噪比的改善等特性。 研究了MATLAB語言程序設計和使用MALTLAB對語音算法進行仿真、并輸入了多種實際環境下的噪音進行濾波仿真并對仿真的結果進行比較和分析。總結出了LMS、NLMS、SIGN-ERROR-LMS、RLS自適應濾波器在語音濾波方面的特點 和應用情況。 最后在MATLAB仿真的基礎上,利用Altera公司的Cyclone2系列FPGA芯片和多種EDA工具,完成了L M S自適應濾波器的FPGA設計。 關鍵詞:語音增強,背景噪音,自適應濾波器,LMS,RLS,FPGA
上傳時間: 2013-04-24
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空調壓縮機是空調器的核心部件。傳統定速空調器中壓縮機多采用單相異步電動機,對電機采用簡單的開關式控制,電能損耗、室溫波動及噪音都很大,壓縮機容易受沖擊損壞。隨著人們生活水平的提高及能源短缺問題的出現,將變頻調速技術應用于空調器中,將變頻壓縮機取代傳統定頻定速壓縮機,對其進行變頻調速將使壓縮機減少開停次數,降低室溫波動,提高舒適度,獲得了更好的空氣調節效果和實現節能降耗的要求。 空調系統是一個典型的多輸入多輸出、具有大滯后特性的菲線性系統。要對空調壓縮機進行變頻調速,需要根據房間溫度的變化得出壓縮機的頻率值。由于空調系統精確的數學模型難以取得,且時間常數較大,傳統的PID調整不僅費時費力,性能指標也不能令人滿意。因此,將模糊控制技術引入空調壓縮機的變頻調速控制,建立模糊控制器,以房間溫度的變化和變化率為輸入,壓縮機的頻率為輸出。對于提高空調系統的控制精度、穩定性和可靠性,無論從學術研究角度出發,還是在工程應用方面,都具有相當的現實意義。 本文分別從三相異步電動機的變頻調速技術、變頻空調控制策略等方面進行了探討分析。首先將模糊控制技術應用到空調壓縮機變頻調速中,根據建立模糊控制規則的基本思想及實際運行經驗,通過模糊控制技術使空調壓縮機具有自調整的智能特性,從而得出最佳的動態控制參數,克服了PID控制器控制精度較低、消除穩態誤差能力差的缺點。 然后詳細闡述了SVPWM的基本原理,對空間矢量調制(SVPWM)方式及其實現方法進行了探討。在變頻壓縮機的控制中采用先進的SVPWM調制技術,壓縮機能根據室內需要的冷(熱)量不同,連續地、動態地、實時地調整其制冷(熱)量,始終保持在較合理的運轉狀態下。能夠進一步提高電壓的利用率和頻率分辨率,并使壓縮機運行更加平穩,提高空調的效率,達到節能降耗的效果。
上傳時間: 2013-04-24
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