隨著焊接技術、控制技術以及計算機信息技術的發展,對于數字化焊機系統的研究已經成為熱點,本文開展了對數字化IGBT逆變焊機控制系統的研究工作,設計了數字化逆變焊機的主電路和控制系統的硬件部分。 本文首先介紹了“數字化焊機”的概念,分析了數字化焊機較傳統的焊機的優勢,然后結合當前數字化焊機的國內外發展形勢,針對數字信號處理技術的特點,闡明了進行本課題研究的必要性和研究內容。文章隨后列出了整個數字化逆變焊機的設計思路和方案,簡要介紹了數字信號處理器(DSP-Digital SignalProcessing)的特點,較為詳細地解釋了以DSP為核心的控制系統設計過程。根據弧焊電源控制的要求,選擇了控制器的DSP型號。 逆變焊機的主電路采用輸出功率較大的IGBT全橋式逆變結構(逆變頻率20KHz),由輸入整流濾波電路、逆變電路、中頻變壓器、輸出整流電路和輸出直流電抗器組成。文中簡略介紹了主電路的設計要點及元件的選型和參數的計算,并對所設計的主電路進行了Matlab計算機仿真研究。 在控制系統的設計中,采用TI(美國德州儀器)公司的DSP(TMS320LF2407)芯片作為CPU,由于其速度快(40MHz)、精度高(16bits)等特點,為弧焊逆變器控制系統真正實現數字化提供了條件。在DSP最小系統、電壓電流采樣調理模塊、保護模塊、鍵盤與顯示模塊等主要模塊的作用下對整個焊接電源進行了實時的閉環控制與焊接過程的實時監控。控制電路采用脈寬調制方式(PWM)進行輸出控制,即:控制IGBT的導通時間來實現焊機輸出功率與輸出特性的控制。設計了專門的“分頻電路”,DSP輸出的控制脈沖經過“分頻電路”分成兩路后,再經IGBT專用驅動模塊M57959L,進行功率放大后,觸發IGBT。DSP對輸出電流和電弧電壓進行實時采樣,采用離散的PI控制算法計算后,輸出相應的控制量來實時調節IGBT驅動脈沖的脈寬,進而調制輸出電流,達到控制焊機輸出的目的。 經過實驗,得到了相應的輸出電壓電流波形、PWM波形和IGBT門極驅動的實驗波形,該控制系統基本符合逆變焊機的工作要求。 最后,在對本文做簡要總結的基礎上,對于本逆變焊機的進一步完善工作提出了建議,為數字化焊機控制系統今后更加深入的研究奠定了良好的基礎。
上傳時間: 2013-08-01
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隨著電力電子裝置的廣泛應用,人們對電能變換的控制能力日益提高.但這些非線性裝置所產生的無功和諧波污染也給電網帶來越來越嚴重的危害.研究有源電力濾波器以補償電力電子裝置所引起的無功和諧波污染已成為電力電子應用技術中的一個重大研究課題. 本文主要研究一種基于DSP控制的運用于高壓電力系統的新型大容量補償裝置,它結合了有源濾波器(APF)和靜止無功補償發生器(SVG),的優點,在抑制電網諧波的同時進行無功補償. 傳統補償裝置主要采用模擬控制.但模擬控制存在電路復雜、控制性能差、易受環境干擾等缺點.本文提出以TI公司TMS320LF2407高速處理器為核心的數字控制系統.更重要的是,該補償裝置使用的電抗和電容元件比傳統SVC中的電抗器和電容元件小.大大縮小了裝置的體積和成本. 另外,由于補償裝置中IGBT模塊的額定工作電壓的限制,若要將其運用于高壓系統需要連接特殊的升壓變壓器,成本較高.如果能夠借助一些輔助的外電路解決功率器件串聯工作時的均壓問題,那么就可以省去升壓變壓器的投資,降低了成本.這也是本文的一個研究方向. 本文首先回顧了電力系統有源濾波和無功補償的發展情況,然后闡述了有源濾波和無功補償的工作原理和關鍵技術.在此基礎上,討論了電力系統有源濾波和無功補償裝置的硬件設計及軟件開發.最后,使用Matlab對系統進行了仿真并進行了實驗驗證.
上傳時間: 2013-07-09
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無線發射模塊電路圖 用純分立元件搭建 不經調制直接用天線發射
標簽: 無線發射模塊
上傳時間: 2013-07-27
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電氣化鐵道牽引網在網絡拓撲結構、電氣元件上具有特殊性,開展數學模型和電氣參數研究對掌握其電氣性能具有重要意義。 本文主要介紹了電氣化鐵道牽引網基波與諧波的模型建立與電氣參數計算。 借用電力系統中的成熟計算方法,并結合牽引網的拓撲結構和導線的特殊性,闡述了多導體傳輸線的串聯阻抗和并聯導納矩陣的計算方法,給出了計算實例。 各種供電方式的牽引網都可等效成多導體傳輸線的供電網絡,網絡上的各種電氣參數均可視為串聯元件和并聯元件。牽引網的均勻多導體傳輸線采用等值Ⅱ型電路,對其它各種串聯與并聯元件也分別建模。 用C#語言編制了牽引網模型仿真計算軟件,實現了諧波在牽引網中的分布計算。為計算程序設計了良好的人機界面,通過界面可以完成牽引網的參數輸入與外部數據讀取,計算結果再用.csv格式輸出。其中,詳細介紹了LU三角算法。 最后,結合京哈線薊縣南牽引變電所供電區段高次諧波諧振測試,分析了牽引網參數對高次諧波諧振的影響,說明了諧振的原因并給出了治理措施。利用程序進行了仿真計算,驗證了程序的可用性。
上傳時間: 2013-07-23
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超級電容器是一種具有高能量密度的新型儲能元器件,它可提供超大功率并具有超長的壽命,是一種兼備電容和電池特性的新型元件,在混合動力電動車、脈沖電源系統和應急電源等領域具有廣泛的應用前景。對于大功率儲能系統來說,為了滿足容量和電壓等級的需要,一般是由多個超級電容器串聯和并聯的組合方式構成。然而超級電容器在串并聯使用時,單體電容器參數的分散性是制約其壽命和可靠性的主要因素。因此,為了提高儲能效率,對超級電容器組合進行電壓均衡管理具有十分重要的意義。 本文針對超級電容器串聯使用時充電電壓的均衡問題,對超級電容器組充放電均衡技術進行了研究,通過對現有均衡技術的分析和討論,確定采用單電容均壓方案,并利用DSP控制技術,設計了一個基于DSP控制的超級電容組電壓均衡系統,解決超級電容器串聯電壓均衡問題。該系統主要由參數采集、PWM信號輸出、開關網絡控制等部分組成。系統以DSP為控制核心,采用了一只電解電容器作為中間電容傳遞能量,通過實時電壓、電流及溫度監測將采集到的信號,經A/D轉換器后,送入DSP處理,系統根據得到的電壓、電流信息判斷電容的充放電狀態,控制PWM信號的輸出,進而驅動開關網絡的切換,使能量在單體電容器之間快速傳遞,從而實現均壓控制。最后,對該系統進行了仿真和實驗研究,通過對上述數據的分析比較可以看出,采用此種方案進行均衡后,超級電容組單體的電壓在充電過程中達到了較好的一致性。 本文設計的超級電容組電壓均衡系統用于串聯超級電容組的充放電均衡控制,既可實現靜態均衡也可實現動態均衡。與其他均衡方案相比,該系統具有電壓均衡速度快,均衡效果好的優點。
上傳時間: 2013-04-24
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在伺服系統中,為了實現高精度的控制,往往需要實時地檢測出電動機轉子的位置。用來檢測電動機轉子位置的角度傳感器主要有光電編碼器和旋轉變壓器。光電編碼器雖然能夠達到很高的精度,但是它的抗干擾性差,不宜應用在條件惡劣的場合中;相比較而言,旋轉變壓器(簡稱旋變)由于結構簡單,堅固耐用,抗干擾性強,能夠應用在各種條件惡劣的場合中,所以獲得了越來越廣泛的應用。 本文采用的旋變樣機是一種新型的磁阻式旋轉變壓器。分析了它的定轉子結構、定子繞組的連接方式以及轉子形狀的優化;并在此基礎上,推導出了它的正余弦輸出反電勢的表達式;最后在電磁場分析軟件Ansoft中,以樣機為原型建立了仿真模型,分析了它內部的電磁場分布以及正余弦輸出反電勢的波形。 其次,本文設計了一種以DSP為核心的R2D電路系統。它以振蕩電路產生的正弦波電壓信號作為旋變的激勵信號,加上相關的外圍電路,構成了旋轉變壓器一數字轉換器,解算出了旋變的軸角θ;并在此基礎上,分析了產生角度解算誤差的各種因素,同時計算出了旋變的轉速n。 最后,在上述解算方案的基礎上,本文又給出了第二種解算方案,即:DSP產生的方波經過濾波之后作為旋變的激勵信號,解算出了旋變的軸角θ;然后比較了這兩種解算方案的優缺點,重點分析了激勵信號中的諧波分量對正余弦輸出反電勢以及角度解算的影響。
上傳時間: 2013-04-24
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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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由于能源危機和環境污染,世界各國均在投巨資發展電動汽車。燃料電池電動汽車成為電動汽車發展的“熱點”。大功率DC/DC變換器能夠改善燃料電池的輸出特性,是燃料電池轎車動力系統中關鍵的零部件。然而它作為一種BUCK形式的開關電源,主電路是很強的電磁干擾源,產生的干擾可能通過電源線進入到控制電路板,同時控制電路部分也要用小功率的開關電源進行穩壓,因此也可能產生開關噪聲經電源線向外傳輸。因此就必須在控制電路輸入端設計電磁干擾(Electromagnetic Interference,EMI)濾波器進行傳導干擾的抑制。 本論文首先討論了DC/DC變換器的工作原理,分析了變換器產生傳導干擾從而影響控制電路正常工作的原因。 其次全面、系統地闡述了EMI濾波器的相關理論,包括阻抗失配原則、人工電源網絡、濾波網絡、插入損耗等重要概念。接著研究了濾波元件的選取原則,并針對關鍵點之一—高頻性能展開了分析,借助仿真觀察了元件寄生參數的影響,提出了改善濾波器高頻性能的部分方法。 隨后介紹了濾波器的設計方法,除了介紹通用的設計方法外,著重分析了濾波器設計中的另一個關鍵點—噪聲源阻抗的影響、測量及估算,并在此基礎上系統地形成了基于源阻抗的設計方法,同時也考慮了濾波器與開關電源連接時可能出現的系統不穩定性問題,通過仿真分析提出解決方案。 然后闡述了EMI濾波器在工程應用中的各種注意事項。 最后結合DC/DC變換器控制電路的實際干擾情況,設計了EMI濾波器,使控制電路電源輸入端的傳導干擾基本下降到相關電磁兼容標準(CISPR25)的三級限值以下。
上傳時間: 2013-06-15
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近年來,隨著工農業的迅速發展,世界能源消耗速度急劇增加。因此,新能源和節能技術的開發已經成為世界各國科技工作者的當務之急。而機車制動能量回收系統是目前國內外節能技術方面研究的熱點之一。 超級電容作為一種新型電荷儲能元件,具有大容量、大電流快速充放電、壽命長和無污染等特性。這些獨特的優點使其在儲能和能量回收方面有著廣闊的應用前景。但是由于超級電容單體電壓的差異,如不對其進行實時檢測,在使用過程中將對整個組件的性能造成極大的影響。另外對超級電容內部特性的不了解也會對其使用造成障礙。 對超級電容電壓檢測方案的研究和對超級電容時域模型的研究,將為超級電容的電壓均衡方案和超級電容的電參數分析提供支持,從而為整個能量回收系統的控制策略提供理論依據。因此以上兩方面的研究將是整篇論文的核心內容。 本文采用模塊化的設計理念,提出了一種兼顧均壓的新型電壓檢測方案。在軟件設計方面,對電壓檢測系統的軟件架構進行分析,利用LabVIEW和ZLGCAN驅動函數包設計了友好的上位機軟件監控界面。本文利用誤差理論相關知識,對超級電容電壓檢測電路的誤差精度進行了詳細分析。 本文對兩種超級電容時域模型進行建模和參數推導,并通過試驗驗證了所建模型的正確性。
上傳時間: 2013-05-16
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隨著現代工業的迅猛發展,對作為工業裝備重要驅動源之一的伺服系統的性能提出了越來越高的要求。永磁同步電機( PMSM)作為交流伺服系統的執行元件具有結構簡單、功率密度高、效率高、易于散熱及維護保養等優點,正得到越來越廣泛地應用。要構建高性能的伺服系統,好的伺服控制系統則必不可缺,本論文主要圍繞高性能的永磁同步電流伺服控制系統這一主題展開研究。 根據永磁同步電機的動態dq數學模型,從實現高性能的轉矩控制出發,對永磁同步電機的矢量控制技術和直接轉矩控制技術等控制策略進行了比較分析。針對本伺服系統永磁同步電機的轉子結構特點,選用了具有線性控制轉矩特性,能獲得比較平穩轉矩輸出的基于轉子磁場定向的id=0的矢量控制策略,同時還介紹了該策略的重要組成部分空間矢量脈寬調制技術(SVPWM),并在MATLAB仿真平臺對所選控制方案進行了仿真研究。 對控制系統的軟件部分進行了設計,詳細分析了針對16位定點DSP控制器TMS320LF2407A的程序設計特點,建立了電機的標幺值模型,解決了變量的定標問題。并介紹了電機控制程序的總體結構以及相關模塊的詳細設計過程。 為實現高性能的伺服控制系統,使伺服系統輸出平滑的轉矩,本文還對電壓型PWM逆變器“死區效應”引入的轉矩脈動進行了分析,分析表明了在永磁同步電機矢量控制系統中,由“死區效應”造成的誤差電壓矢量與永磁同步電機轉子位置之間的關系,并應用一種實用的死區補償技術減小了轉矩脈動,提高了系統的性能。 最后在伺服系統實驗平臺上對伺服控制系統進行綜合調試,并在此基礎上做了大量的實驗研究,實驗結果表明系統性能可靠且擁有優良的調速性能。
上傳時間: 2013-06-18
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