隨著電力系統自動化水平的提高以及新的變電站通信標準IEC61850的正式頒布,研究新型數字保護裝置已經變的刻不容緩。本論文圍繞設計和研制一套能符合IEC61850標準下變電站應用的新型數字保護裝置這一課題,主要研究以太網通信在數字保護中應用的可行性并參與設計基于雙網冗余的高速以太網通信網絡的網絡化數字保護平臺,在基于網絡化數字保護平臺上移植嵌入式操作系統Vxworks,討論基于VxWorks的微機保護任務的劃分并詳細介紹了實現饋線保護的功能和試驗測試結果。 論文開始概述了目前國內外數字繼電保護產品技術的發展現狀并簡單分析了變電站自動化通信網絡和系統標準IEC61850,對未來保護裝置發展趨勢進行了展望,明確了微機繼電保護裝置網絡化、平臺化、標準化的發展方向。本課題組研制的網絡化數字保護裝置則充分的考慮了IEC61850標準分層的意義和未來變電站自動化系統發展的必然趨勢,其研究對變電站改造和建設符合lEC61850標準的變電站自動化系統有重要意義。 論文首先分析數字式繼電保護裝置硬件平臺的發展過程,介紹了基于以太網通信技術的通用網絡化數字保護硬件平臺設計構想,并說明了全網絡化數字保護平臺的優點。全網絡化數字保護平臺采用模件化設計,整個裝置具體功能模件包括交流變換模件、數據采集模件、數據計算和邏輯處理模件、開入開出模件、以太網Hub模件、電源模件以及人機接口模件。 其次,概述以太網通信技術的發展和技術特點,并分析以太網通信技術應用于變電站自動化系統的可行性。根據提高以太網通信實時性的研究現狀,介紹雙網冗余高速以太網通信方案的實現,特別詳細闡述了基于以太網控制芯片LAN91Clll的以太網通信接口的設計,給出LAN91C111的初始化、以太網通信發送模塊以及以太網通信中斷接受模塊的流程。 再次,分析了在繼電保護產品軟件系統中應用前后臺系統和嵌入式實時操作系統的區別,闡明在繼電保護硬件平臺上應用嵌入式實時操作系統VxWorks的優勢。并重點闡述在嵌入式處理器AT91RM9200上移植VxWorks實時操作系統的過程。 論文分析了數字繼電保護軟件任務劃分的基本原則,合理劃分數字保護的任務和任務優先級,并通過調試工具WindView驗證任務調度的正確性。詳細的介紹網絡化數字保護平臺上實現饋線保護的具體功能和保護邏輯,最后通過試驗測試,證明裝置各項性能優越。 最后,對本論文所開展的工作作了總結,并對進一步研究的方向進行了展望。
上傳時間: 2013-04-24
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能源和環境的雙重壓力、電子技術與控制理論的飛速發展使得柴油機控制能夠采用電子控制技術,并成為柴油機控制的研究熱點。本文針對我國內燃機車牽引用的柴油機(12V240ZJ6E),主要研究其電控單體泵的電子控制技術。實現了電控單體泵在實驗臺上的電子控制,為最終降低內燃機車柴油機在輕載工況下的燃油消耗率并改善其排放打下基礎。在以下三方面展開研究工作: 首先,根據柴油機的燃油噴射原理,深入研究高壓燃油在泵-管-嘴系統中的傳遞規律,分析燃油噴射系統的各種電子控制方式,結合我國內燃機車柴油機改造的現狀并參考國內外應用實例,確定采用“電控單體泵系統”方案。針對性地分析電控單體泵的特性,總結出電控單體泵的控制規律。 其次,設計電控單體泵的高速大流量電磁閥驅動模塊,其性能直接影響電磁閥的響應特性。通過計算和試驗對比的方法獲得不同驅動電壓、不同續流回路情況時的動態響應,找出最優電路參數和控制參數。用于多缸柴油機的驅動模塊可以修正各單體泵噴油特性的差異。 第三,設計凸輪軸轉速的測量模塊。采集安裝于凸輪軸上的測速齒輪的脈沖信號,計算凸輪軸的瞬時轉速和相位,并對瞬時轉速進行預測,為查找脈譜表以確定噴油定時和噴油量奠定基礎。凸輪軸轉速的預測方法為“相鄰區間+自適應參數修正”。 最后,設計控制電路,以數字信號處理器為主控芯片。在數字信號處理器中完成柴油機的轉速測量和電磁閥驅動脈沖生成。由于內燃機車上的電磁環境比較惡劣,采用了抗干擾措施。 通過上述工作,掌握了電控單體泵系統的基本特性,完成了電子控制單元主要電路的設計,并實現凸輪軸的測速和電磁閥的控制。電子控制單元在電控單體泵試驗臺上進行了試驗。結果表明,測速準確、電磁閥驅動及其控制方式合理,為后續工作打下良好的基礎。
上傳時間: 2013-04-24
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高速電機由于轉速高、體積小、功率密度高,在渦輪發電機、渦輪增壓器、高速加工中心、飛輪儲能、電動工具、空氣壓縮機、分子泵等許多領域得到了廣泛的應用。永磁無刷直流電機由于效率高、氣隙大、轉子結構簡單,因此特別適合高速運行。高速永磁無刷直流電機是目前國內外研究的熱點,其主要問題在于:(1)轉子機械強度和轉子動力學;(2)轉子損耗和溫升。本文針對高速永磁無刷直流電機主要問題之一的轉子渦流損耗進行了深入分析。轉子渦流損耗是由定子電流的時間和空間諧波以及定子槽開口引起的氣隙磁導變化所產生的。首先通過優化定子結構、槽開口和氣隙長度的大小來降低電流空間諧波和氣隙磁導變化所產生的轉子渦流損耗;通過合理地增加繞組電感以及采用銅屏蔽環的方法來減小電流時間諧波引起的轉子渦流損耗。其次對轉子充磁方式和轉子動力學進行了分析。最后制作了高速永磁無刷直流電機樣機和控制系統,進行了空載和負載實驗研究。論文主要工作包括: 一、采用解析計算和有限元仿真的方法研究了不同的定子結構、槽開口大小、以及氣隙長度對高速永磁無刷直流電機轉子渦流損耗的影響。對于2極3槽集中繞組、2極6槽分布疊繞組和2極6槽集中繞組的三臺電機的定子結構進行了對比,利用傅里葉變換,得到了分布于定子槽開口處的等效電流片的空間諧波分量,然后采用計及轉子集膚深度和渦流磁場影響的解析模型計算了轉子渦流損耗,通過有限元仿真對解析計算結果加以驗證。結果表明:3槽集中繞組結構的電機中含有2次、4次等偶數次空間諧波分量,該諧波分量在轉子中產生大量的渦流損耗。采用有限元仿真的方法研究了槽開口和氣隙長度對轉子渦流損耗的影響,在空載和負載狀態下的研究結果均表明:隨著槽開口的增加或者氣隙長度的減小,轉子損耗隨之增加。因此從減小高速永磁無刷電機轉子渦流損耗的角度考慮,2極6槽的定子結構優于2極3槽結構。 二、高速永磁無刷直流電機額定運行時的電流波形中含有大量的時間諧波分量,其中5次和7次時間諧波分量合成的電樞磁場以6倍轉子角速度相對轉子旋轉,11次和13次時間諧波分量合成的電樞磁場以12倍轉子角速度相對轉子旋轉,這些諧波分量與轉子異步,在轉子保護環、永磁體和轉軸中產生大量的渦流損耗,是轉子渦流損耗的主要部分。首先研究了永磁體分塊對轉子渦流損耗的影響,分析表明:永磁體的分塊數和透入深度有關,對于本文設計的高速永磁無刷直流電機,當永磁體分塊數大于12時,永磁體分塊才能有效地減小永磁體中的渦流損耗;反之,永磁體分塊會使永磁體中的渦流損耗增加。為了提高轉子的機械強度,在永磁體表面通常包裹一層高強度的非磁性材料如鈦合金或者碳素纖維等。分析了不同電導率的包裹材料對轉子渦流損耗的影響。然后利用渦流磁場的屏蔽作用,在轉子保護環和永磁體之間增加一層電導率高的銅環。有限元分析表明:盡管銅環中會產生渦流損耗,但正是由于銅環良好的導電性,其產生的渦流磁場抵消了氣隙磁場的諧波分量,使永磁體、轉軸以及保護環中的損耗顯著下降,整體上降低了轉子渦流損耗。分析了不同的銅環厚度對轉子渦流損耗的影響,研究表明轉子各部分的渦流損耗隨著銅屏蔽環厚度的增加而減小,當銅環的厚度達到6次時間諧波的透入深度時,轉子損耗減小到最小。 三、對于給定的電機尺寸,設計了兩臺電感值不同的高速永磁無刷直流電機,通過研究表明:電感越大,電流變化越平緩,電流的諧波分量越低,轉子渦流損耗越小,因此通過合理地增加繞組電感能有效的降低轉子渦流損耗。 四、研究了高速永磁無刷直流電機的電磁設計和轉子動力學問題。對比分析了平行充磁和徑向充磁對高速永磁無刷直流電機性能的影響,結果表明:平行充磁優于徑向充磁。設計并制作了兩種不同結構的轉子:單端式軸承支撐結構和兩端式軸承支撐結構。對兩種結構進行了轉子動力學分析,實驗研究表明:由于轉子設計不合理,單端式軸承支撐結構的轉子轉速達到40,000rpm以上時,保護環和定子齒部發生了摩擦,破壞了轉子動平衡,導致電機運行失敗,而兩端式軸承支撐結構的轉子成功運行到100,000rpm以上。 五、最后制作了平行充磁的高速永磁無刷直流電機樣機和控制系統,進行了空載和負載實驗研究。對比研究了PWM電流調制和銅屏蔽環對轉子損耗的影響,研究表明:銅屏蔽環能有效的降低轉子渦流損耗,使轉子損耗減小到不加銅屏蔽環時的1/2;斬波控制會引入高頻電流諧波分量,使得轉子渦流損耗增加。通過計算繞組反電勢系數的方法,得到了不同控制方式下帶銅屏蔽環和不帶銅屏蔽環轉子永磁體溫度。采用簡化的暫態溫度場有限元模型分析了轉子溫升,有限元分析和實驗計算結果基本吻合,驗證了銅屏蔽環的有效性。
上傳時間: 2013-05-18
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本程序為采用mega8 和18b20的溫度采集程序 選用mega8內部8M RC震蕩,18b20 數據線接pd6,數據線和vcc間接一4.7k上拉電阻
上傳時間: 2013-07-22
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基于ARM的數字圖像采集系統的碩士論文 ARM-PowerPC-ColdFire-MIPS
上傳時間: 2013-07-24
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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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隨著當今科學技術的迅猛發展,數字圖像處理技術正在各個行業得到廣泛的應用,而FPGA技術的不斷成熟改變了通常采用并行計算機或數字信號處理器(DSP)、專用集成電路(ASIC)等作為嵌入式處理器的慣例。可編程邏輯器件(FPGA)憑借其較低的開發成本、較高的并行處理速度、較大的靈活性及其較短的開發周期等特點,在圖像處理系統中有獨特的優勢。 本文提出了一種基于FPGA的圖像采集處理系統解決方案,并選用低成本高性能的Altera公司的CycloneIII系列FPGA EP3C40F324為核心,設計開發了圖像采集處理的軟硬件綜合系統。文章闡述了如何在FPGA中嵌入NiosII軟核處理器并完成圖像采集處理系統功能的設計方案。硬件電路上,系統設計了三塊電路板:FPGA核心處理板、圖像采集卡、圖像顯示卡,其中通過I2C總線對采集卡的工作模式進行配置,在采集模塊控制下,將采集到的圖像數據存儲到SDRAM;根據VGA顯示原理及其時序關系,設計了VGA顯示輸出控制模塊,合成了VGA工作的控制信號,又根據VGA顯示器的工業標準,合成VGA接口的水平和幀同步信號。邏輯硬件上,應用SOPCBuilder工具生成了FPGA內部的邏輯硬件功能模塊,定制了NiosII IP core、CMOS圖像采集模塊、VGA Controller及其I2C總線接口,系統各模塊間通過Avalon總線連接起來。軟件部分,在NiosII內核處理器上實現了彩色圖像顏色空間轉換、二值化、形態學腐蝕處理及其目標定位等算法。實驗結果證明了本文提出的方案及算法的正確性,可行性。
上傳時間: 2013-08-05
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隨著我國工農業生產的發展和人民生活水平的提高,作為國民經濟基礎之一的電力行業取得了迅猛的發展,電力系統輸配電的安全性和可靠性也越來越受到電力系統運行、管理和科研人員的關注。輸電線路的各種事故是影響電力線路安全運行的重要因素之一。本文正是在這一前提下,在參考國內外大量文獻及研究成果的基礎上,設計實現了一套輸電線路綜合在線監測系統。 本文研制的輸電線路在線監測終端通過測量線路的泄漏電流、分布電壓、氣候參數以及圖像信息,并將數據進行采集、處理后,將數據發送到后臺監控中心,達到對輸電線路運行狀況進行實時監測的目的,并以此為依據給出線路的評估信息提供給電力部門作為其安排檢修的依據,可以大大減少電力部門的工作量并預防線路事故的發生。 針對本系統功能豐富、監測參數眾多的特點,作者設計了基于ARM的數據采集與傳輸系統。通過對ARM資源的合理分配,實現了監測終端的數據采集處理功能。終端的數據傳輸功能由ARM和無線傳輸模塊配合完成,實現了GPRS和GSM SMS兩種數據傳輸方式。 本文是對輸電線路綜合在線監測終端數據采集與傳輸系統設計和研究工作的總結,本文內容主要偏重于監測終端硬件和軟件的研究設計。論文在最后一部分對運行得到的數據也進行了分析、總結。 本文研制的輸電線路綜合監測終端已在在幾條高壓輸電線路上掛網運行,運行結果表明系統各方面性能良好,滿足設計要求。
上傳時間: 2013-04-24
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近年來,以電池作為電源的微電子產品得到廣泛使用,因而迫切要求采用低電源電壓的模擬電路來降低功耗。目前低電壓、低功耗的模擬電路設計技術正成為微電子行業研究的熱點之一。 在模擬集成電路中,運算放大器是最基本的電路,所以設計低電壓、低功耗的運算放大器非常必要。在實現低電壓、低功耗設計的過程中,必須考慮電路的主要性能指標。由于電源電壓的降低會影響電路的性能,所以只實現低壓、低功耗的目標而不實現優良的性能(如高速)是不大妥當的。 論文對國內外的低電壓、低功耗模擬電路的設計方法做了廣泛的調查研究,分析了這些方法的工作原理和各自的優缺點,在吸收這些成果的基礎上設計了一個3.3 V低功耗、高速、軌對軌的CMOS/BiCMOS運算放大器。在設計輸入級時,選擇了兩級直接共源一共柵輸入級結構;為穩定運放輸出共模電壓,設計了共模負反饋電路,并進行了共模回路補償;在偏置電路設計中,電流鏡負載并不采用傳統的標準共源-共柵結構,而是采用適合在低壓工況下的低壓、寬擺幅共源-共柵結構;為了提高效率,在設計時采用了推挽共源極放大器作為輸出級,輸出電壓擺幅基本上達到了軌對軌;并采用帶有調零電阻的密勒補償技術對運放進行頻率補償。 采用標準的上華科技CSMC 0.6μpm CMOS工藝參數,對整個運放電路進行了設計,并通過了HSPICE軟件進行了仿真。結果表明,當接有5 pF負載電容和20 kΩ負載電阻時,所設計的CMOS運放的靜態功耗只有9.6 mW,時延為16.8ns,開環增益、單位增益帶寬和相位裕度分別達到82.78 dB,52.8 MHz和76°,而所設計的BiCMOS運放的靜態功耗達到10.2 mW,時延為12.7 ns,開環增益、單位增益帶寬和相位裕度分別為83.3 dB、75 MHz以及63°,各項技術指標都達到了設計要求。
標簽: CMOSBiCMOS 低壓 低功耗
上傳時間: 2013-06-29
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控制器局域網(CAN)最初是由德國BOSCH公司為汽車的監測、控制系統設計的。它是一種有效的支持分布式控制或者實時控制的串行通信網絡。由于其具有多主機、高性能以及高可靠性,CAN總線已經廣泛應用于汽車電子控制、過程控制、機械工業、紡織機械、機器人、數控機床、醫療器械以及傳感器等領域。CAN總線已經形成國際標準,并已被公認為幾種最有前途的現場總線之一。 另一方面,隨著電動車的技術的不斷發展,電動車已經開始邁向了市場普及的道路。對于電動車電池的管理和維護越來越成為電動車發展的重點之一。由于CAN具有抗干擾性強、連接簡單、無主通信等特點,非常適合用來實現實時數據的采集和傳輸。因此,本文利用CAN總線為基礎設計了一個電池實時數據采集與管理系統,經分析、設計、編程和調試,在實際應用中得以實現。 該系統主要包括數據采集層,數據傳輸層和用戶管理層三個部分。數據采集層的主要任務是電池實時數據的采集和發送;數據傳輸層的主要功能是通過CAN總線接收數據采集層發送的實時數據,并將其轉換成RS232串口協議發送到上位機;用戶管理層的主要功能是通過串口接收數據,實時顯示,存儲和分析。 論文完成的主要工作有: (1) 通過對系統需求的分析,將整個系統分為三個獨立的層,分別進行了軟硬件設計,實現了系統的模塊化,增強了系統的應用性; (2) 詳細的研究了CAN2.0B協議和SAE J1939協議,并在此基礎上,編寫了適合本設計的通訊協議; (3) 深入研究了MC9S12DG128芯片的硬件結構和軟件設計方法; 本課題的創新點在于利用目前汽車工業廣泛采用的CAN總線協議,設計了一套簡單,高效,穩定的電池數據采集與管理系統,并在實際中得以應用。在系統設計過程中將整個系統分為3個層,大大提升了系統的模塊化水平,有利于系統的擴展和維護。
上傳時間: 2013-07-07
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