隨著焊接技術(shù)、控制技術(shù)以及計(jì)算機(jī)信息技術(shù)的發(fā)展，對于數(shù)字化焊機(jī)系統(tǒng)的研究已經(jīng)成為熱點(diǎn)，本文開展了對數(shù)字化IGBT逆變焊機(jī)控制系統(tǒng)的研究工作，設(shè)計(jì)了數(shù)字化逆變焊機(jī)的主電路和控制系統(tǒng)的硬件部分。 本文首先介紹了“數(shù)字化焊機(jī)”的概念，分析了數(shù)字化焊機(jī)較傳統(tǒng)的焊機(jī)的優(yōu)勢，然后結(jié)合當(dāng)前數(shù)字化焊機(jī)的國內(nèi)外發(fā)展形勢，針對數(shù)字信號處理技術(shù)的特點(diǎn)，闡明了進(jìn)行本課題研究的必要性和研究內(nèi)容。文章隨后列出了整個(gè)數(shù)字化逆變焊機(jī)的設(shè)計(jì)思路和方案，簡要介紹了數(shù)字信號處理器(DSP-Digital SignalProcessing)的特點(diǎn)，較為詳細(xì)地解釋了以DSP為核心的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程。根據(jù)弧焊電源控制的要求，選擇了控制器的DSP型號。 逆變焊機(jī)的主電路采用輸出功率較大的IGBT全橋式逆變結(jié)構(gòu)(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(shè)計(jì)要點(diǎn)及元件的選型和參數(shù)的計(jì)算，并對所設(shè)計(jì)的主電路進(jìn)行了Matlab計(jì)算機(jī)仿真研究。 在控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)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(diǎn)，為弧焊逆變器控制系統(tǒng)真正實(shí)現(xiàn)數(shù)字化提供了條件。在DSP最小系統(tǒng)、電壓電流采樣調(diào)理模塊、保護(hù)模塊、鍵盤與顯示模塊等主要模塊的作用下對整個(gè)焊接電源進(jìn)行了實(shí)時(shí)的閉環(huán)控制與焊接過程的實(shí)時(shí)監(jiān)控。控制電路采用脈寬調(diào)制方式(PWM)進(jìn)行輸出控制，即：控制IGBT的導(dǎo)通時(shí)間來實(shí)現(xiàn)焊機(jī)輸出功率與輸出特性的控制。設(shè)計(jì)了專門的“分頻電路”，DSP輸出的控制脈沖經(jīng)過“分頻電路”分成兩路后，再經(jīng)IGBT專用驅(qū)動(dòng)模塊M57959L，進(jìn)行功率放大后，觸發(fā)IGBT。DSP對輸出電流和電弧電壓進(jìn)行實(shí)時(shí)采樣，采用離散的PI控制算法計(jì)算后，輸出相應(yīng)的控制量來實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)IGBT驅(qū)動(dòng)脈沖的脈寬，進(jìn)而調(diào)制輸出電流，達(dá)到控制焊機(jī)輸出的目的。 經(jīng)過實(shí)驗(yàn)，得到了相應(yīng)的輸出電壓電流波形、PWM波形和IGBT門極驅(qū)動(dòng)的實(shí)驗(yàn)波形，該控制系統(tǒng)基本符合逆變焊機(jī)的工作要求。 最后，在對本文做簡要總結(jié)的基礎(chǔ)上，對于本逆變焊機(jī)的進(jìn)一步完善工作提出了建議，為數(shù)字化焊機(jī)控制系統(tǒng)今后更加深入的研究奠定了良好的基礎(chǔ)。
上傳時(shí)間： 2013-08-01
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本文對高性能、大容量可調(diào)AC-DC直流開關(guān)電源進(jìn)行了研究。文章詳細(xì)分析了高性能、大容量可調(diào)AC-DC直流開關(guān)電源的工作原理，并提出了主電路和控制電路的詳細(xì)設(shè)計(jì)方案。在此基礎(chǔ)上，完成了整個(gè)系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計(jì)和軟件程序的編制，并對電源裝置的硬件和軟件進(jìn)行了調(diào)試和修改。在分析原理的基礎(chǔ)上，本文從三相橋式不控整流、全橋變換器、高頻變壓器、濾波電路等環(huán)節(jié)對該系統(tǒng)的主電路進(jìn)行了闡述，同時(shí)探討了該電源系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)大容量的解決方案，即采用多個(gè)電源模塊并聯(lián)運(yùn)行。本文還探討了多個(gè)電源模塊并聯(lián)運(yùn)行時(shí)的自動(dòng)均流技術(shù),并詳細(xì)介紹了基于平均值的自動(dòng)均流電路。在電壓調(diào)節(jié)環(huán)節(jié)上，詳細(xì)分析了基于SG1525控制芯片的PWM控制電路。本文研制的直流開關(guān)電源具有輸出電壓可調(diào)、輸出電流大、紋波小等特點(diǎn)，而且還具有換檔、遠(yuǎn)程控制等功能。它主要用于各種直流電機(jī)性能測試，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明它基本達(dá)到設(shè)計(jì)要求，從而驗(yàn)證了理論分析的正確性，具有廣闊的應(yīng)用前景。
上傳時(shí)間： 2013-07-31
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高性能伺服控制系統(tǒng)日益廣泛地應(yīng)用于現(xiàn)代工業(yè)、家用電器和國防等各個(gè)領(lǐng)域。采用先進(jìn)控制策略和全數(shù)字控制技術(shù)的永磁同步電機(jī)伺服系統(tǒng)，已成為高性能伺服系統(tǒng)發(fā)展的主流方向。應(yīng)用在交流伺服系統(tǒng)上的背景技術(shù)不斷進(jìn)步，同時(shí)市場對伺服系統(tǒng)性能、成本及自適應(yīng)能力的要求也不斷提高。 本文從詳細(xì)分析了永磁同步電機(jī)的數(shù)學(xué)模型和矢量控制的基本原理，選取了基于id=0轉(zhuǎn)子磁場定向矢量控制方式，采用電壓空間矢量（SVPWM）調(diào)制技術(shù)，建立了位置、轉(zhuǎn)速、電流三閉環(huán)控制的永磁同步電機(jī)伺服系統(tǒng)。針對伺服系統(tǒng)在運(yùn)行過程中參數(shù)變化及負(fù)載擾動(dòng)等問題，深入分析了連續(xù)與離散系統(tǒng)滑模變結(jié)構(gòu)控制器設(shè)計(jì)的基本原則和方法，將滑模變結(jié)構(gòu)控制與矢量控制相結(jié)合，改進(jìn)了基于趨近率的單段滑模面變結(jié)構(gòu)控制，設(shè)計(jì)了適用于矢量控制位置伺服系統(tǒng)的分段式滑模變結(jié)構(gòu)控制器。在Matlab/Simulink7．1仿真環(huán)境和以Freescale MC56F8346DSP為核心的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)平臺進(jìn)行了詳盡的仿真和實(shí)驗(yàn)研究。結(jié)果表明本系統(tǒng)滿足高性能伺服控制系統(tǒng)的基本要求，滑模變結(jié)構(gòu)控制能夠有效應(yīng)用于矢量控制伺服系統(tǒng)并提高其魯棒性。
標(biāo)簽： 滑模變結(jié)構(gòu) 控制 伺服系統(tǒng)
上傳時(shí)間： 2013-07-18
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高速電機(jī)由于轉(zhuǎn)速高、體積小、功率密度高，在渦輪發(fā)電機(jī)、渦輪增壓器、高速加工中心、飛輪儲能、電動(dòng)工具、空氣壓縮機(jī)、分子泵等許多領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。永磁無刷直流電機(jī)由于效率高、氣隙大、轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)簡單，因此特別適合高速運(yùn)行。高速永磁無刷直流電機(jī)是目前國內(nèi)外研究的熱點(diǎn)，其主要問題在于：（1）轉(zhuǎn)子機(jī)械強(qiáng)度和轉(zhuǎn)子動(dòng)力學(xué)；（2）轉(zhuǎn)子損耗和溫升。本文針對高速永磁無刷直流電機(jī)主要問題之一的轉(zhuǎn)子渦流損耗進(jìn)行了深入分析。轉(zhuǎn)子渦流損耗是由定子電流的時(shí)間和空間諧波以及定子槽開口引起的氣隙磁導(dǎo)變化所產(chǎn)生的。首先通過優(yōu)化定子結(jié)構(gòu)、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(dǎo)變化所產(chǎn)生的轉(zhuǎn)子渦流損耗；通過合理地增加繞組電感以及采用銅屏蔽環(huán)的方法來減小電流時(shí)間諧波引起的轉(zhuǎn)子渦流損耗。其次對轉(zhuǎn)子充磁方式和轉(zhuǎn)子動(dòng)力學(xué)進(jìn)行了分析。最后制作了高速永磁無刷直流電機(jī)樣機(jī)和控制系統(tǒng)，進(jìn)行了空載和負(fù)載實(shí)驗(yàn)研究。論文主要工作包括： 一、采用解析計(jì)算和有限元仿真的方法研究了不同的定子結(jié)構(gòu)、槽開口大小、以及氣隙長度對高速永磁無刷直流電機(jī)轉(zhuǎn)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(jī)的定子結(jié)構(gòu)進(jìn)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(jì)及轉(zhuǎn)子集膚深度和渦流磁場影響的解析模型計(jì)算了轉(zhuǎn)子渦流損耗，通過有限元仿真對解析計(jì)算結(jié)果加以驗(yàn)證。結(jié)果表明：3槽集中繞組結(jié)構(gòu)的電機(jī)中含有2次、4次等偶數(shù)次空間諧波分量，該諧波分量在轉(zhuǎn)子中產(chǎn)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(zhuǎn)子渦流損耗的影響，在空載和負(fù)載狀態(tài)下的研究結(jié)果均表明：隨著槽開口的增加或者氣隙長度的減小，轉(zhuǎn)子損耗隨之增加。因此從減小高速永磁無刷電機(jī)轉(zhuǎn)子渦流損耗的角度考慮，2極6槽的定子結(jié)構(gòu)優(yōu)于2極3槽結(jié)構(gòu)。 二、高速永磁無刷直流電機(jī)額定運(yùn)行時(shí)的電流波形中含有大量的時(shí)間諧波分量，其中5次和7次時(shí)間諧波分量合成的電樞磁場以6倍轉(zhuǎn)子角速度相對轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，11次和13次時(shí)間諧波分量合成的電樞磁場以12倍轉(zhuǎn)子角速度相對轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，這些諧波分量與轉(zhuǎn)子異步，在轉(zhuǎn)子保護(hù)環(huán)、永磁體和轉(zhuǎn)軸中產(chǎn)生大量的渦流損耗，是轉(zhuǎn)子渦流損耗的主要部分。首先研究了永磁體分塊對轉(zhuǎn)子渦流損耗的影響，分析表明：永磁體的分塊數(shù)和透入深度有關(guān)，對于本文設(shè)計(jì)的高速永磁無刷直流電機(jī)，當(dāng)永磁體分塊數(shù)大于12時(shí)，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(huì)使永磁體中的渦流損耗增加。為了提高轉(zhuǎn)子的機(jī)械強(qiáng)度，在永磁體表面通常包裹一層高強(qiáng)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(dǎo)率的包裹材料對轉(zhuǎn)子渦流損耗的影響。然后利用渦流磁場的屏蔽作用，在轉(zhuǎn)子保護(hù)環(huán)和永磁體之間增加一層電導(dǎo)率高的銅環(huán)。有限元分析表明：盡管銅環(huán)中會(huì)產(chǎn)生渦流損耗，但正是由于銅環(huán)良好的導(dǎo)電性，其產(chǎn)生的渦流磁場抵消了氣隙磁場的諧波分量，使永磁體、轉(zhuǎn)軸以及保護(hù)環(huán)中的損耗顯著下降，整體上降低了轉(zhuǎn)子渦流損耗。分析了不同的銅環(huán)厚度對轉(zhuǎn)子渦流損耗的影響，研究表明轉(zhuǎn)子各部分的渦流損耗隨著銅屏蔽環(huán)厚度的增加而減小，當(dāng)銅環(huán)的厚度達(dá)到6次時(shí)間諧波的透入深度時(shí)，轉(zhuǎn)子損耗減小到最小。 三、對于給定的電機(jī)尺寸，設(shè)計(jì)了兩臺電感值不同的高速永磁無刷直流電機(jī)，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(zhuǎn)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(zhuǎn)子渦流損耗。 四、研究了高速永磁無刷直流電機(jī)的電磁設(shè)計(jì)和轉(zhuǎn)子動(dòng)力學(xué)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(jī)性能的影響，結(jié)果表明：平行充磁優(yōu)于徑向充磁。設(shè)計(jì)并制作了兩種不同結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)子：單端式軸承支撐結(jié)構(gòu)和兩端式軸承支撐結(jié)構(gòu)。對兩種結(jié)構(gòu)進(jìn)行了轉(zhuǎn)子動(dòng)力學(xué)分析，實(shí)驗(yàn)研究表明：由于轉(zhuǎn)子設(shè)計(jì)不合理，單端式軸承支撐結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速達(dá)到40，000rpm以上時(shí)，保護(hù)環(huán)和定子齒部發(fā)生了摩擦，破壞了轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡，導(dǎo)致電機(jī)運(yùn)行失敗，而兩端式軸承支撐結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)子成功運(yùn)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(jī)樣機(jī)和控制系統(tǒng)，進(jìn)行了空載和負(fù)載實(shí)驗(yàn)研究。對比研究了PWM電流調(diào)制和銅屏蔽環(huán)對轉(zhuǎn)子損耗的影響，研究表明：銅屏蔽環(huán)能有效的降低轉(zhuǎn)子渦流損耗，使轉(zhuǎn)子損耗減小到不加銅屏蔽環(huán)時(shí)的1/2；斬波控制會(huì)引入高頻電流諧波分量，使得轉(zhuǎn)子渦流損耗增加。通過計(jì)算繞組反電勢系數(shù)的方法，得到了不同控制方式下帶銅屏蔽環(huán)和不帶銅屏蔽環(huán)轉(zhuǎn)子永磁體溫度。采用簡化的暫態(tài)溫度場有限元模型分析了轉(zhuǎn)子溫升，有限元分析和實(shí)驗(yàn)計(jì)算結(jié)果基本吻合，驗(yàn)證了銅屏蔽環(huán)的有效性。
標(biāo)簽： 無刷直流 電機(jī)轉(zhuǎn)子 渦流損耗
上傳時(shí)間： 2013-05-18
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電子式互感器與傳統(tǒng)電磁式互感器相比，在帶寬、絕緣和成本等方面具有優(yōu)勢，因而代表了高電壓等級電力系統(tǒng)中電流和電壓測量的一種極具吸引力的發(fā)展方向。隨著信息技術(shù)的發(fā)展和電力市場中競爭機(jī)制的形成，電子式互感器成為人們研究的熱點(diǎn)；越來越多的新技術(shù)被引入到電子式互感器設(shè)計(jì)中，以提高其工作可靠性，降低運(yùn)行總成本，減小對生態(tài)環(huán)境的壓力。本文圍繞電子式互感器實(shí)用化中的關(guān)鍵技術(shù)而展開理論與實(shí)驗(yàn)研究，具體包括新型傳感器、雙傳感器的數(shù)據(jù)融合算法、數(shù)字接口、組合式電源、低功耗技術(shù)和自監(jiān)測功能的實(shí)現(xiàn)等。 目前電子式電流互感器(ECT)大多數(shù)采用單傳感器開環(huán)結(jié)構(gòu)，對每個(gè)環(huán)節(jié)的精度和可靠性的要求都很高，嚴(yán)重制約了ECT整體性能的提高，影響其實(shí)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(shù)字積分器，在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了一種基于LPCT和PCB空心線圈的組合結(jié)構(gòu)的新型電流傳感器。該結(jié)構(gòu)具有并聯(lián)的特點(diǎn)，結(jié)合了這兩種互感器的優(yōu)點(diǎn)，采用數(shù)據(jù)融合算法來處理兩路信號，實(shí)現(xiàn)高精度測量和提高系統(tǒng)可靠性，并探索出辨別LPET飽和的新方法。試驗(yàn)和仿真結(jié)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(dá)到IEC 60044-8標(biāo)準(zhǔn)中關(guān)于測量(幅值誤差)、保護(hù)(復(fù)合誤差)和暫態(tài)響應(yīng)(峰值)的準(zhǔn)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(jié)構(gòu)和輸出信號等方面與傳統(tǒng)的電壓互感器有很大不同，本文設(shè)計(jì)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(yàn)研究與計(jì)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(jié)果表明，設(shè)計(jì)的10kV精密電阻分壓器的準(zhǔn)確度滿足IEC 60044-7標(biāo)準(zhǔn)要求，可達(dá)0.2級。 電子式互感器的關(guān)鍵技術(shù)之一是內(nèi)部的數(shù)字化以及其標(biāo)準(zhǔn)化接口，本文以10kV組合型電子式互感器為對象設(shè)計(jì)了一種實(shí)用化的數(shù)字系統(tǒng)。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(shù)據(jù)融合算法的LPCT和PCB空心線圈的組合結(jié)構(gòu)。本文首先解決了互感器間的同步與傳感器間的內(nèi)部同步問題，進(jìn)而依照IEC61850-9-1標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)了組合型電子式互感器的100M以太網(wǎng)接口。 電子式電流互感器在高電壓等級的應(yīng)用研究中，ECT高壓側(cè)的電源問題是關(guān)鍵技術(shù)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(gè)特制的電流互感器(取電CT)，直接從高壓側(cè)母線電流中獲取電能。在取電CT和整流橋之間設(shè)計(jì)一個(gè)串聯(lián)電感，大大降低了施加在整流橋上的的感應(yīng)電壓并限制了取電CT的輸出電流，起到了穩(wěn)定電壓和保護(hù)后續(xù)電路的作用。激光電源方案以先進(jìn)的光電轉(zhuǎn)換器、半導(dǎo)體激光二極管和光纖為基礎(chǔ)，單獨(dú)一根上行光纖同時(shí)完成供能和控制信號的傳輸，在不影響光供能穩(wěn)定性的情況下，數(shù)據(jù)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(gè)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(jié)合使用的組合電源，并設(shè)計(jì)了這兩種電源之間的切換方法，解決了取電CT電源的死區(qū)問題，延長了激光器的使用壽命。作為綜合應(yīng)用實(shí)例，設(shè)計(jì)并完成了以LPCT為傳感器、由組合電源供能、采用低功耗技術(shù)的高壓電子式電流互感器。互感器高壓側(cè)的一次轉(zhuǎn)換器能夠提供兩路傳感器數(shù)據(jù)通道，并且具有溫度補(bǔ)償和采集通道的自校正功能，在更寬溫度、更大電流范圍內(nèi)保證了極高的測量精度：互感器低電位端的二次轉(zhuǎn)換器具有數(shù)字和模擬接口，可以接收數(shù)據(jù)并發(fā)送命令來控制一次轉(zhuǎn)換器，包括同步和校正命令在內(nèi)的數(shù)據(jù)信號可以通過同一根供能光纖傳送到一次轉(zhuǎn)換器。該互感器具有在線監(jiān)測功能，這種預(yù)防性維護(hù)和自檢測功能夠提示維護(hù)或提出警告，提高了可靠性。系統(tǒng)測試表明：具有低功耗光纖發(fā)射驅(qū)動(dòng)電路的一次轉(zhuǎn)換器平均功耗在40mw以下：上行光纖中通信波特率可以達(dá)到200kb/s，下行光纖中更是高達(dá)2Mb/s；系統(tǒng)準(zhǔn)確度同時(shí)滿足IEC6044-8標(biāo)準(zhǔn)對0.2S級測量和5TPE級保護(hù)電子式互感器的要求。
標(biāo)簽： 電子式互感器 關(guān)鍵技術(shù)
上傳時(shí)間： 2013-06-09
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電流互感器是電力系統(tǒng)中最重要的高壓設(shè)備之一。它被廣泛應(yīng)用于繼電保護(hù)、系統(tǒng)監(jiān)測、電力系統(tǒng)分析之中，關(guān)系到電力系統(tǒng)的安全性與可靠性。隨著電力系統(tǒng)向高電壓、大容量和數(shù)字化方向的發(fā)展，傳統(tǒng)的電磁式電流互感器很難滿足電力系統(tǒng)發(fā)展的進(jìn)一步要求。因此，研究基于計(jì)算機(jī)技術(shù)、現(xiàn)代通信技術(shù)及數(shù)字處理技術(shù)的以電子式電流互感器(ECT)為代表的、新型的高精度電流互感器成了大勢所趨。在電子式電流互感器的應(yīng)用研究中，ECT高壓側(cè)的電源問題是關(guān)鍵技術(shù)之一。 本文對國內(nèi)外電子式電流互感器發(fā)展的現(xiàn)狀進(jìn)行了描述，并對已有的電子式電流互感器的高壓側(cè)供能方式進(jìn)行了總結(jié)。論文根據(jù)本課題組所研究的電子式電流互感器的特點(diǎn)，對電子式電流互感器的高壓側(cè)供能系統(tǒng)的設(shè)計(jì)進(jìn)行了研究，提出一種將兩種供能方式結(jié)合使用的組合電源，并設(shè)計(jì)了這兩種電源之間的切換方法。 本文首先設(shè)計(jì)了一種應(yīng)用于高壓電子式電流互感器的數(shù)字化激光電源，包括大功率激光器的驅(qū)動(dòng)電路、基于16位低功耗單片機(jī)MSP430的過流保護(hù)電路和恒溫控制電路、輸入電路、顯示電路、以及高壓側(cè)變換電路。其供能部分由低電位側(cè)的大功率激光光源產(chǎn)生激光輸出，經(jīng)光纖將激光能量傳輸?shù)竭_(dá)高電位側(cè)的光電池，再由光電池進(jìn)行光功率到電功率的光電變換后，形成滿足光電電流互感器傳感頭部分所需的電壓輸出。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該電源可以提供穩(wěn)定的6V電壓，其功率不少于300mW。 本文又設(shè)計(jì)了了一種應(yīng)用于高壓側(cè)電子裝置中的CT電源方案：通過一個(gè)特制的電流互感器(CT)，直接從高壓側(cè)一次母線電流獲取電能，憑借在CT和整流橋之間串聯(lián)的一個(gè)電感，大大降低了施加在整流橋上的的感應(yīng)電壓并限制了CT的輸出電流，起到了穩(wěn)定電壓和保護(hù)后續(xù)電路的作用。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該電源能輸出穩(wěn)定的5V直流電壓，紋波不超過25mV。 最后，本文提出了一種將兩種供能方式結(jié)合使用的組合電源，并設(shè)計(jì)了這兩種電源之間的切換方法，解決了取電CT電源的死區(qū)問題，延長了激光器的使用壽命。
上傳時(shí)間： 2013-06-05
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電氣化鐵道牽引網(wǎng)在網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、電氣元件上具有特殊性，開展數(shù)學(xué)模型和電氣參數(shù)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(wǎng)基波與諧波的模型建立與電氣參數(shù)計(jì)算。 借用電力系統(tǒng)中的成熟計(jì)算方法，并結(jié)合牽引網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和導(dǎo)線的特殊性，闡述了多導(dǎo)體傳輸線的串聯(lián)阻抗和并聯(lián)導(dǎo)納矩陣的計(jì)算方法，給出了計(jì)算實(shí)例。 各種供電方式的牽引網(wǎng)都可等效成多導(dǎo)體傳輸線的供電網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)上的各種電氣參數(shù)均可視為串聯(lián)元件和并聯(lián)元件。牽引網(wǎng)的均勻多導(dǎo)體傳輸線采用等值Ⅱ型電路，對其它各種串聯(lián)與并聯(lián)元件也分別建模。 用C＃語言編制了牽引網(wǎng)模型仿真計(jì)算軟件，實(shí)現(xiàn)了諧波在牽引網(wǎng)中的分布計(jì)算。為計(jì)算程序設(shè)計(jì)了良好的人機(jī)界面，通過界面可以完成牽引網(wǎng)的參數(shù)輸入與外部數(shù)據(jù)讀取，計(jì)算結(jié)果再用.csv格式輸出。其中，詳細(xì)介紹了LU三角算法。 最后，結(jié)合京哈線薊縣南牽引變電所供電區(qū)段高次諧波諧振測試，分析了牽引網(wǎng)參數(shù)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(jìn)行了仿真計(jì)算，驗(yàn)證了程序的可用性。
上傳時(shí)間： 2013-07-23
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微機(jī)電系統(tǒng)（MEMS）器件的構(gòu)成涉及微電子、微機(jī)械、微動(dòng)力、微熱力、微流體學(xué)、材料、物理、化學(xué)、生物等多個(gè)領(lǐng)域，形成了多能量域并交叉耦合。為其產(chǎn)品的建模、仿真以及優(yōu)化設(shè)計(jì)帶來了較大的難度。由于靜電驅(qū)動(dòng)的原理簡單使其成為MEMS器件中機(jī)械動(dòng)作的主要來源。而梳齒結(jié)構(gòu)在MEMS器件中有廣泛的應(yīng)用：微諧振器、微機(jī)械加速度計(jì)、微機(jī)械陀螺儀、微鏡、微鑷、微泵等。所以做為MEMS的重要驅(qū)動(dòng)方式和結(jié)構(gòu)形式，靜電驅(qū)動(dòng)梳齒結(jié)構(gòu)MEMS器件的耦合場仿真分析以及優(yōu)化設(shè)計(jì)對MEMS的開發(fā)具有很重要的意義。本課題的研究對靜電驅(qū)動(dòng)梳齒結(jié)構(gòu)MEMS器件的設(shè)計(jì)具有較大的理論研究意義。 本文的研究工作主要包括以下幾個(gè)方面： 1、采用降階宏建模技術(shù)快速求解靜電梳齒驅(qū)動(dòng)器靜電－結(jié)構(gòu)耦合問題，降階建模被用于表示微諧振器的靜態(tài)動(dòng)態(tài)特性。論文采用降階建模方法詳細(xì)分析了靜電梳齒驅(qū)動(dòng)器的各參數(shù)對所產(chǎn)生靜電力以及驅(qū)動(dòng)位移的關(guān)系；并對靜電梳齒驅(qū)動(dòng)器梳齒電容結(jié)構(gòu)的靜電場進(jìn)行分析和模擬，深入討論了邊緣效應(yīng)的影響；還對微諧振器動(dòng)態(tài)特性的各個(gè)模態(tài)進(jìn)行仿真分析，并計(jì)算分析了前六階模態(tài)的頻率和諧振幅值。仿真結(jié)果表明降階建模方法能夠快速、準(zhǔn)確地實(shí)現(xiàn)多耦合域的求解。 2、從系統(tǒng)角度出發(fā)考慮了各個(gè)子系統(tǒng)對叉指式微機(jī)械陀螺儀特性的影響，系統(tǒng)詳細(xì)地分析了與叉指狀微機(jī)械陀螺儀性能指標(biāo)－靈敏度密切相關(guān)的結(jié)構(gòu)特性、電子電路、加工工藝和空氣阻尼，并在此分析的基礎(chǔ)上建立了陀螺的統(tǒng)一多學(xué)科優(yōu)化模型并對其進(jìn)行多學(xué)科優(yōu)化設(shè)計(jì)。將遺傳算法和差分進(jìn)化算法的全局尋優(yōu)與陀螺儀系統(tǒng)級優(yōu)化相結(jié)合，證實(shí)了遺傳算法和差分進(jìn)化算法在MEMS系統(tǒng)級優(yōu)化中的可行性，并比較遺傳算法和差分進(jìn)化算法的優(yōu)化結(jié)果，差分進(jìn)化算法的優(yōu)化結(jié)果較大地改善了器件的性能。 3、從系統(tǒng)角度出發(fā)考慮了各個(gè)子系統(tǒng)對梳齒式微加速度計(jì)特性的影響，在對梳齒式微加速度計(jì)各個(gè)學(xué)科的設(shè)計(jì)要素進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上，對各個(gè)子系統(tǒng)分別建立相對獨(dú)立的優(yōu)化模型，采用差分進(jìn)化算法和多目標(biāo)遺傳算法對其進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。證實(shí)了差分進(jìn)化算法和多目標(biāo)遺傳算法對多個(gè)子系統(tǒng)耦合的系統(tǒng)級優(yōu)化的可行性，并比較了將多目標(biāo)轉(zhuǎn)換為單目標(biāo)進(jìn)行優(yōu)化和采用多目標(biāo)進(jìn)行優(yōu)化的區(qū)別和結(jié)果，優(yōu)化結(jié)果使器件的性能得到了改善。
上傳時(shí)間： 2013-05-15
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永磁同步發(fā)電機(jī)由于一系列高效節(jié)能的優(yōu)點(diǎn)，在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、航空航天、國防和日常生活中得到廣泛應(yīng)用，并且受到許多學(xué)者的關(guān)注，其研究領(lǐng)域主要涉及永磁同步發(fā)電機(jī)的設(shè)計(jì)、精確性能分析、控制等方面。 本課題作為國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目《無刷無勵(lì)磁機(jī)諧波勵(lì)磁的混合勵(lì)磁永磁電機(jī)的研究》的課題，主要研究永磁電機(jī)的電磁場空載和負(fù)載計(jì)算，求出永磁電機(jī)的電壓波形和電壓調(diào)整率，為分段式轉(zhuǎn)子的混合勵(lì)磁永磁電機(jī)的研究奠定基礎(chǔ)，主要做了以下工作： 首先介紹了永磁同步發(fā)電機(jī)的基本原理，包括永磁同步發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)形式和永磁同步發(fā)電機(jī)的運(yùn)行性能，采用傳統(tǒng)解析理論給出了電壓調(diào)整率的計(jì)算方法及外特性的計(jì)算模型；然后用有限元ANSYS對永磁同步發(fā)電機(jī)樣機(jī)進(jìn)行實(shí)體建模，經(jīng)過定義分配材料、劃分網(wǎng)格、加邊界條件和載荷、求解計(jì)算等，得到矢量磁位Az、磁場強(qiáng)度H、磁感應(yīng)強(qiáng)度B等結(jié)果，直觀地看出電機(jī)內(nèi)部的磁場分布情況。 其次根據(jù)電磁場計(jì)算結(jié)果，應(yīng)用齒磁通法對其進(jìn)行后處理。該方法求解轉(zhuǎn)子在一個(gè)齒距內(nèi)不同位置處的磁場，以定子齒的磁通為計(jì)算單位，根據(jù)繞組與齒的匝鏈關(guān)系，計(jì)算出磁鏈隨時(shí)間的變化，進(jìn)而得到永磁同步發(fā)電機(jī)空、負(fù)載時(shí)電壓大小及波形。通過計(jì)算結(jié)果寫實(shí)驗(yàn)結(jié)果對比，驗(yàn)證了齒磁通法的正確性，為計(jì)算永磁同步發(fā)電機(jī)各種性能特性提供有力工具。 最后，基于齒磁通法對永磁同步發(fā)電機(jī)的外特性進(jìn)行了深入研究，定量分析了結(jié)構(gòu)參數(shù)對外特性的影響規(guī)律，提出了有效降低電壓調(diào)整率的方法的是：增加氣隙長度g的同時(shí)，適當(dāng)增加永磁體的磁化方向的長度hm；此外，要盡量的減少每相串聯(lián)匝數(shù)N和增大導(dǎo)線面積以減小阻抗參數(shù)。通過改變電機(jī)的結(jié)構(gòu)參數(shù)，對其電磁場進(jìn)行計(jì)算，找到永磁電機(jī)電壓調(diào)整率的變化規(guī)律，為加電勵(lì)磁的混合勵(lì)磁永磁電機(jī)做準(zhǔn)備，達(dá)到穩(wěn)定輸出電壓的目的。
標(biāo)簽： 永磁同步 發(fā)電機(jī) 磁場分析
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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如何解決能源危機(jī)問題，已經(jīng)成為全球關(guān)注的熱點(diǎn)。在當(dāng)前可利用的幾種可再生能源中，太陽能和風(fēng)能是應(yīng)用比較廣泛的兩種。太陽能、風(fēng)能在資源條件和技術(shù)應(yīng)用上都有很好的互補(bǔ)特性，綜合考慮太陽能和風(fēng)能在多方面的互補(bǔ)特性而建立起來的風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)是一種經(jīng)濟(jì)合理的供電方式。小型風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)可以滿足遠(yuǎn)離電網(wǎng)地區(qū)的獨(dú)立供電的需求。 本論文的主要工作如下： 1、分析了小型風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，研究了小型風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)各個(gè)組成部分的工作原理及其運(yùn)行特性。 2、分析了風(fēng)力發(fā)電、光伏發(fā)電以及蓄電池充電的控制策略，重點(diǎn)研究了最大功率點(diǎn)跟蹤控制，并在此基礎(chǔ)上，歸納總結(jié)出一套可行的總體控制方案。 3、設(shè)計(jì)了一個(gè)以dsPIC30F2010單片機(jī)為核心的小型風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)控制器，對開關(guān)電源電路、電流檢測電路、電壓檢測電路、DC/DC變換電路、卸載電路等模塊電路進(jìn)行了硬件設(shè)計(jì)，在軟件方面，采用功能塊設(shè)計(jì)的方法，對AD采樣、PWM控制、光伏充電、風(fēng)機(jī)充電、卸載保護(hù)、PI控制、狀態(tài)顯示和過放保護(hù)等進(jìn)行了軟件編程。 4、對控制器進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)調(diào)試，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明本文研究開發(fā)的小型風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電控制器結(jié)構(gòu)簡單，能夠?qū)崿F(xiàn)光伏發(fā)電和風(fēng)力發(fā)電的最大功率點(diǎn)跟蹤控制，滿足蓄電池分段式充電以及過充、過放保護(hù)的要求。
標(biāo)簽： 風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電 系統(tǒng)控制器
上傳時(shí)間： 2013-08-01
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