1.1 什么是整流電路整流電路（rectifying circuit）把交流電能轉換為直流電能的電路。大多數整流電路由變壓器、整流主電路和濾波器等組成。它在直流電動機的調速、發電機的勵磁調節、電解、電鍍等領域得到廣泛應用。整流電路通常由主電路、濾波器和變壓器組成，20世紀70年代以后，主電路多用硅整流二極管和晶閘管組成。濾波器接在主電路與負載之間，用于濾除脈動直流電壓中的交流成分。變壓器設置與否視具體情況而定。變壓器的作用是實現交流輸入電壓與直流輸出電壓間的匹配以及交流電網與整流電路之間的電隔離。可以從各種角度對整流電路進行分類，主要的分類方法有：按組成的期間可分為不可控，半控，全控三種；按電路的結構可分為橋式電路和零式電路：按交流輸入相數分為單相電路和多相電路；按變壓器二次側電流的方向是單向還是雙向，又可分為單拍電路和雙拍電路1.2整流電路的發展與應用電力電子器件的發展對電力電子的發展起著決定性的作用，因此不管是整流器還是電力電子技術的發展都是以電力電子器件的發展為綱的，1947年美國貝爾實驗室發明了晶體管，引發了電子技術的一次革命：1957年美國通用公司研制了第一個品閘管，標志著電力電子技術的誕生：70年代后期，以門極可關斷晶閘管（GTO）、電力雙極型晶體管（BJT）和電力場效應晶體管（power-MOSFET）為代表的全控型器件迅速發展，把電力電子技術推上一個全新的階段：80年代后期，以絕緣極雙極型品體管（IGBT）為代表的復合型器件異軍突起，成為了現代電力電子技術的主導器件。另外，采用全控型器件的電路的主要控制方式為PWM脈寬調制式，后來，又把驅動，控制，保護電路和功率器件集成在一起，構成功率集成電路（PIC），隨著全控型電力電子器件的發展，電力電電路的工作頻率也不斷提高。同時。電力電子器件的開關損耗也隨之增大，為了減小開關損耗，軟開關技術便應運而生，零電壓開關（ZVS）和零電流開關（ZCS）把電力電子技術和整流電路的發展推向了新的高潮。
標簽： 整流電路
上傳時間： 2022-06-18
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本文針對傳統放大器信噪分離能力弱，無法檢測微弱信號這一現狀，設計了一個基于AD630的鎖相放大器。系統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、動態范圍大、抗過載能力強等優點。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壓器構成，通過模擬電源和數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，結果表明系統能夠準確檢測到uV級別的信號，并且信噪比較高。相位差在0~360°范圍內連續調節時，能夠將較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。
上傳時間： 2022-07-11
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本文對直驅式變速恒頻風力發電領域的關鍵技術從理論到仿真進行了較為全面深入的研究，在詳細分析直驅式風力發電系統的特點和已有最大功率跟蹤算法的基礎上，確立了由梯形波永磁同步發電機、三相不可控整流橋、直流升壓電路、全橋逆變器構成的并網主電路拓撲結構，提出了通過控制直流升壓電路的占空比，以使風機獲得最大功率的跟蹤算法，同時增加速度估算控制方法，以提高系統的響應速度。 由直流升壓電路中儲能大電感的存在，迫使發電機的各相電流為梯形波，為了發電機輸出功率平穩，減小系統的轉矩脈動，則發電機的電動勢最好是梯形波。梯形波永磁同步發電機發出的三相電壓為梯形波，通過整流橋整流之后，獲得脈動較小的整流直流電壓，特別適合于大電感濾波，同時電磁轉矩脈動小，系統振動噪聲低。該電機可以和風力機直接耦合，適用于大型低速風力發電系統。三相不可控整流具有可靠性高，簡化硬件電路；直流變換電路可將整流后的直流電壓提升到逆變器所需的幅值基本恒定的直流電壓，經逆變器逆變后并網。最大功率跟蹤算法的提出能夠使風電系統快速跟蹤風速的變化，維持最佳葉尖速比，捕獲最大風能。 本文還利用仿真軟件MATLAB/Simulink平臺搭建了仿真模塊并進行了動態仿真，對所設計的最大功率跟蹤算法進行仿真分析。結果表明，該算法具有較快的系統響應，速度估算器也能較快的跟蹤變化的實際轉速。
上傳時間： 2013-04-24
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在電力系統容量日益擴大和電網電壓運行等級不斷提高的潮流下，傳統電磁式互感器在運行中暴露出越來越多的弊端，難以滿足電力系統向自動化、標準化和數字化的發展需求，電子式互感器取代傳統電磁式互感器已經成為一種必然的趨勢，并成為人們研究的熱點。本文圍繞電子式電流互感器高壓側數據采集系統進行了研究與設計。 Rogowski線圈是電流傳感元件，本文總紿了Rogowski線圈的基本原理，其中包括線圈的等效電路和相量圖，線圈的電磁參數計算。在理論研究的基礎上，結合實際設計一款高精度PCBRogowski線圈。電容分壓器是電壓傳感元件，文章中介紹了傳感器的原理、傳感器的模型結構，針對其自身結構缺陷和工作環境的電磁干擾，提出具有針對性的電磁兼容設計方法。 積分器的性能一直是影響Rogowski線圈電流傳感器的精度和穩定性的重要因素之一。模擬積分器具有結構簡單、響應速度快、輸入動態范圍大等優點；數字積分器具有性能穩定，精度高等優點。后者的優勢使其成為近年來Rogowski線圈電流互感器實用化研究的一個熱點問題。本文設計了一套數字積分器設計的方法，其中包括了積分算法的選擇，積分輸入采樣率和分辨率的確定，數字積分器的通用結構，積分初值的選擇方法等。 為了保證系統的運行穩定，文章中的系統只采用激光供電模式，降低數據采集系統的功耗就成了系統設計的一個重要環節。文章中介紹了一些實用的低功耗處理方法，分析了激光器的特性，光電池的特性和光電轉換器件的特性，并根據這些器件的特性，改進了數據發送激光器的驅動電路，大幅度降低了系統的功耗，保證了系統在較低供電功率條件下的正常運行。 論文最后對全文工作進行總結，提出進一步需要解決的問題。
上傳時間： 2013-07-10
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本文致力于可并聯運行的斬控式單相交流斬波變換器的研究。交交變換技術作為電力電子技術一個重要的領域一直得到人們的關注，但大都將目光投向AC-DC-AC兩級變換上面。AC/AC直接變換具有單級變換、功率密度高、拓撲緊湊簡單、并聯容易等優勢，并且具有較強擴展性，故而在工業加熱、調光電源、異步電機啟動、調速等領域具有重要應用。斬控式AC/AC 電壓變換是一種基于自關斷半導體開關器件及脈寬調制控制方式的新型交流調壓技術。 本文對全數字化的斬控式AC/AC 變換做了系統研究，工作內容主要有：對交流斬波電路的拓撲及其PWM方式做了詳細的推導，著重對不同拓撲的死區效應進行了分析，并且推導了不同負載情況對電壓控制的影響。重點推導了單相Buck型變換器和Buck-Boost 變換器的拓撲模型，并將單相系統的拓撲開關模式推導到三相的情況，然后分別對單相、三相的情況進行了Matlab仿真。建立了單相Buck 型拓撲的開關周期平均意義下的大信號模型和小信號模型，指導控制器的設計。建立了適合電路工作的基于占空比前饋的電壓瞬時值環、電壓平均值環控制策略。在理論分析和仿真驗證的基礎上，建立了一臺基于TMS320F2808數字信號處理器的實驗樣機，完成樣機調試，并完成各項性能指標的測試工作。
上傳時間： 2013-04-24
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不間斷電源(UPS)是一種能提供優質電源并保證電源供應連續的電力電子裝置。它的應用范圍廣泛，在很多領域，UPS已經成了標準配置。采用數字信號處理器(DSP)實現UPS的數字化控制是當前許多UPS設計者關注的問題。DSP在UPS中的應用主要集中在兩個方面：一是將各種先進的控制方法用于逆變實時數字控制；二是利用DSP實現更準確更迅速的鎖相環控制。 本文分析了當前逆變控制的各種方案，針對逆變的擾動及諧波周期出現的特點，采用了重復控制來提高逆變輸出的穩態特性。因為重復控制具有一個周期延遲控制的特點，本文也采用了PID控制來改善逆變控制的動態性能。本文分析了目前重復控制的常用方案，在建立UPS逆變濾波電路數學模型的基礎上設計了新的重復控制和PID控制結合的方案。對重復控制與PID復合控制方案在MATLAB中作了仿真。仿真試驗證明了控制方案的有效性。 在硬件方面，設計了在線式UPS系統中DSP的接口電路，其中包括DSP供電電路，蓄電池電壓過低檢測電路，市電及輸出電壓過零檢測等電路。對DSP的資源進行了分配，充分利用了DSP的外設多和速度快的特點。 在軟件方面，設計了各部分的程序，其中包括主程序，軟件鎖相及正弦參考信號生成程序，輸出有效值控制程序以及各種相關的中斷及保護程序。 本文結合實際，搭建了實驗線路，給出了實驗線路的原理及各部分的實驗電路。該實驗電路可對逆變控制過程和鎖相環節進行控制實驗。 本文將PID控制與重復控制相結合，對逆變器輸出進行控制，驗證了重復控制與PID復合控制的有效性。本文還對UPS的DSP數字化控制作了研究，這些都對UPS技術的進步有積極的作用。
上傳時間： 2013-05-17
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非接觸式IC卡是IC卡領域的一項新興的技術，它是射頻識別技術和IC卡技術相結合的產物。由于非接觸式IC卡具有操作快捷、抗干擾性強、工作距離遠、安全性高、便于一卡多用等優點，在自動收費、身份識別和電子錢包等領域具有接觸式所無法比擬的優越性，具有廣闊的市場前景。非接觸式IC卡讀卡器是非接觸式IC卡應用系統的關鍵設備之一。基于實際項目的需要，本課題開發了一種讀寫距離在10cm左右的非接觸式IC卡讀卡器，它可以應用于電子消費場合，如公交和地鐵電子售票，食堂售飯等場合。 本文首先研究了用于本系統的基本理論，包括射頻識別技術、ARM處理器體系結構和嵌入式系統，然后基于這些理論，給出了非接觸式IC卡讀卡器的設計方案。系統由三個部分組成：第一部分是讀卡器的收發模塊，選用Philips公司的高集成度非接觸式讀寫芯片MF RC500設計射頻收發模塊，對射頻芯片接口電路設計做了詳細的論述；第二部分是核心控制模塊，以Philips公司的ARM7芯片LPC2292為核心，對電源供應電路、存儲器電路、通信接口電路、LED顯示電路等設計做了一定的描述，并給出了電路。第三部分是系統的程序設計，采用移植嵌入式系統并添加任務的模式來實現讀卡器的各功能。通過對軟硬件的調試實現了非接觸式IC卡讀卡器的硬件與軟件平臺的構建。
上傳時間： 2013-04-24
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隨著電力電子技術的發展，模塊化程度低、缺乏靈活性、設計復雜、標準化程度低等因素日益成為制約其發展的瓶頸。而電力電子結構塊（PEBB）正是為解決以上問題而提出的方法。因此研究利用PEBB來組建功率變換器具有一定的優勢和重要的意義。 本文將電子技術和計算機技術等領域先進的、成熟的集成相關的技術應用于電力電子系統集成中，對電力電子系統集成中的操作系統、分布式控制技術和通信技術進行了研究。 將電力電子系統進行結構劃分，分為PEBB功率部分和通用控制部分。對于功率部分，采用分立元件設計了一個半橋PEBB，包括主電路、保護電路、驅動電路、吸收電路和濾波電路等。在分析和對比了各種通信接口后選擇具有“即插即用”功能的通用串行接口（USB）做為PEBB的數字通信接口。對于通用控制部分，選用具有高性價比的ARM7芯片S3C44B0X做為核心處理單元，輔以相應的外圍電路。采用USB主機控制芯片使其具有類似USB主機的功能，實現與PEBB的通信和方便“即插即用”的管理。在軟件設計上引入實時操作系統UC/OS-Ⅱ，采用多任務系統的形式，滿足電力電子操作系統實時性的要求。然后，用兩個半橋PEBB和一個通用控制器組成了一個單相全橋電壓逆變器，分析和解決PEBB之間的同步等問題。最后給出并分析了實驗結果。 通過上述工作，驗證了PEBB對解決當前電力電子技術系統集成問題的可行性，為后續研究打下基礎。
上傳時間： 2013-07-12
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在鋼鐵制造工業中，高溫熔化狀態鋼水中的鋼渣檢測問題是一直以來未能很好解決的難題，鋼渣是鋼鐵冶煉過程中的副產品，鋼渣本身會直接降低鑄坯質量進而影響生產出的鋼材質量，另外鋼渣也會破壞鋼鐵連鑄生產連續性給鋼廠效益帶來負面效應。因此連鑄過程中鋼渣檢測是一個具有較大生產實際意義的研究課題。 本文以鋼包到中間包敞開式澆注過程中，保護澆注后期移除長水口后澆注過程中的鋼水下渣檢測為研究對象。在調研了國內外下渣檢測技術與下渣檢測設備的應用情況后，提出了一套將嵌入式技術與紅外熱像檢測技術相結合的鋼水下渣檢測系統的解決方案，并搭建了系統的原型：硬件系統平臺以紅外熱像探測器為系統的傳感器，以ARM7嵌入式微處理器與DSP數字信號處理器為系統運算處理核心；軟件系統平臺包含基于在ARM7上移植的μC/OS-Ⅱ嵌入式操作系統構建的嵌入式應用程序，以及基于DSP各類支持庫的嵌入式應用程序。該下渣檢測系統設計方案具有非接觸式檢測、低成本、系統自成一體、直觀顯示鋼水注液狀態、量化鋼渣含量等特點，能夠協助現場工作人員檢測和判斷下渣，有效減少連鑄過程中鋼包到中間包的下渣量。 本文首先，介紹了課題研究的背景，明確了研究對象，分析了連鑄過程中的鋼水下渣問題，調研了現有的連鑄過程中鋼包到中間包的鋼水下
上傳時間： 2013-05-25
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在過去的十幾年間，FPGA取得了驚人的發展：集成度已達到1000萬等效門、速度可達到400～500MHz。隨著FPGA的集成度不斷增大，在高密度FPGA中，芯片上時鐘的分布質量就變得越來越重要。時鐘延時和時鐘相位偏移已成為影響系統性能的重要因素。現在，解決時鐘延時問題主要使用時鐘延時補償電路。 為了消除FPGA芯片內的時鐘延時，減小時鐘偏差，本文設計了內置于FPGA芯片中的延遲鎖相環，采用一種全數字的電路結構，將傳統DLL中的用模擬方式實現的環路濾波器和壓控延遲鏈改進為數字方式實現的時鐘延遲測量電路，和延時補償調整電路，配合特定的控制邏輯電路，完成時鐘延時補償。在輸入時鐘頻率不變的情況下，只需一次調節過程即可完成輸入輸出時鐘的同步，鎖定時間較短，噪聲不會積累，抗干擾性好。 在Smic0.18um工藝下，設計出的時鐘延時補償電路工作頻率范圍從25MHz到300MHz，最大抖動時間為35ps，鎖定時間為13個輸入時鐘周期。另外，完成了時鐘相移電路的設計，實現可編程相移，為用戶提供與輸入時鐘同頻的相位差為90度，180度，270度的相移時鐘；時鐘占空比調節電路的設計，實現可編程占空比，可以提供占空比為50/50的時鐘信號；時鐘分頻電路的設計，實現頻率分頻，提供1.5，2，2.5，3，4，5，8，16分頻時鐘。
上傳時間： 2013-07-06
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