本文結(jié)合XBZ智能箱式變電站的研究和開發(fā)，提出了基于CAN總線的箱式變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)，主要內(nèi)容如下： (1)總體介紹箱式變電站的一次方案設(shè)計(jì)、綜合自動(dòng)化的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、功能以及技術(shù)參數(shù)分析。 (2)對(duì)CAN總線技術(shù)進(jìn)行研究分析，在此基礎(chǔ)上制訂了自定義應(yīng)用層的CAN總線通信協(xié)議，該協(xié)議是綜合自動(dòng)化系統(tǒng)內(nèi)進(jìn)行數(shù)據(jù)通信的基礎(chǔ)。 (3)討論交流采樣的工作原理和電量參數(shù)測(cè)量理論，包括交流采樣同步方法，電參數(shù)計(jì)算公式，有效值開方運(yùn)算的討論。 (4)根據(jù)箱式變電站綜合自動(dòng)化的要求，對(duì)智能測(cè)控單元進(jìn)行了全面的軟硬件設(shè)計(jì)。 (5)討論OPC技術(shù)的應(yīng)用并設(shè)計(jì)一個(gè)OPC數(shù)據(jù)訪問服務(wù)器，OPC數(shù)據(jù)服務(wù)器能使監(jiān)控軟件與智能測(cè)控單元數(shù)據(jù)通信協(xié)議無關(guān)，使監(jiān)控主站成為開放軟件平臺(tái)。 調(diào)試與測(cè)試結(jié)果表明本文所研制的系統(tǒng)交流采樣達(dá)到設(shè)計(jì)精度要求、CAN總線工作正常，這在一定程度上驗(yàn)證了設(shè)計(jì)的有效性和正確性。
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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電動(dòng)機(jī)在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中被廣泛應(yīng)用，但是其高故障率對(duì)工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。因此，在分析傳統(tǒng)電動(dòng)機(jī)保護(hù)裝置不盡完善的基礎(chǔ)上，研制功能完善、可靠性高的電動(dòng)機(jī)保護(hù)裝置已經(jīng)成為必要。 本文在查閱了大量文獻(xiàn)資料的基礎(chǔ)上，介紹了微機(jī)保護(hù)的發(fā)展歷史、技術(shù)特點(diǎn)和發(fā)展方向，結(jié)合實(shí)際科研課題，在理論聯(lián)系實(shí)際的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了硬件以TMS320F206處理器為核心，軟件以傅氏算法為核心的新型電動(dòng)機(jī)微機(jī)保護(hù)測(cè)控系統(tǒng)。 文中首先運(yùn)用對(duì)稱分量法對(duì)電動(dòng)機(jī)的三相短路、兩相短路、單相接地短路和斷相等常見對(duì)稱和不對(duì)稱故障進(jìn)行了分析，在結(jié)合電動(dòng)機(jī)微機(jī)保護(hù)原理的基礎(chǔ)上，提出了可靠性高、實(shí)用性強(qiáng)的電動(dòng)機(jī)微機(jī)保護(hù)方案。然后根據(jù)微機(jī)保護(hù)系統(tǒng)的快速、準(zhǔn)確的發(fā)展趨勢(shì)和DSP數(shù)字信號(hào)處理芯片的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一種DSPTMS320F206+單片機(jī)8051雙CPU結(jié)構(gòu)的電動(dòng)機(jī)微機(jī)保護(hù)測(cè)控裝置。DSP作為主CPU芯片主要完成數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理和保護(hù)等功能，8051作為從CPU主要完成鍵盤處理、液晶顯示處理和通訊等人機(jī)對(duì)話功能。此雙CPU結(jié)構(gòu)具有并行工作、分工合作的優(yōu)點(diǎn)，既保證了繼電保護(hù)的速動(dòng)性、選擇性、靈敏性和可靠性，又實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)測(cè)量的高精度。文中對(duì)此裝置硬件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)進(jìn)行了詳細(xì)的分析，并結(jié)合對(duì)微機(jī)保護(hù)數(shù)據(jù)處理算法和電動(dòng)機(jī)微機(jī)保護(hù)原理的研究，設(shè)計(jì)了保護(hù)裝置的軟件系統(tǒng)，二者都采用了模塊化的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法，可移植性強(qiáng)。 通過對(duì)設(shè)計(jì)成的保護(hù)裝置樣機(jī)進(jìn)行調(diào)試和分析，初步驗(yàn)證了系統(tǒng)硬件部分和軟件部分設(shè)計(jì)的正確性；通過靜態(tài)模擬實(shí)驗(yàn)，初步驗(yàn)證了保護(hù)裝置的可靠性。
標(biāo)簽： 電動(dòng)機(jī) 微機(jī)保護(hù) 測(cè)控系統(tǒng)
上傳時(shí)間： 2013-05-29
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隨著電力系統(tǒng)自動(dòng)化水平的提高以及新的變電站通信標(biāo)準(zhǔn)IEC61850的正式頒布，研究新型數(shù)字保護(hù)裝置已經(jīng)變的刻不容緩。本論文圍繞設(shè)計(jì)和研制一套能符合IEC61850標(biāo)準(zhǔn)下變電站應(yīng)用的新型數(shù)字保護(hù)裝置這一課題，主要研究以太網(wǎng)通信在數(shù)字保護(hù)中應(yīng)用的可行性并參與設(shè)計(jì)基于雙網(wǎng)冗余的高速以太網(wǎng)通信網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)化數(shù)字保護(hù)平臺(tái)，在基于網(wǎng)絡(luò)化數(shù)字保護(hù)平臺(tái)上移植嵌入式操作系統(tǒng)Vxworks，討論基于VxWorks的微機(jī)保護(hù)任務(wù)的劃分并詳細(xì)介紹了實(shí)現(xiàn)饋線保護(hù)的功能和試驗(yàn)測(cè)試結(jié)果。 論文開始概述了目前國內(nèi)外數(shù)字繼電保護(hù)產(chǎn)品技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀并簡(jiǎn)單分析了變電站自動(dòng)化通信網(wǎng)絡(luò)和系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)IEC61850，對(duì)未來保護(hù)裝置發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行了展望，明確了微機(jī)繼電保護(hù)裝置網(wǎng)絡(luò)化、平臺(tái)化、標(biāo)準(zhǔn)化的發(fā)展方向。本課題組研制的網(wǎng)絡(luò)化數(shù)字保護(hù)裝置則充分的考慮了IEC61850標(biāo)準(zhǔn)分層的意義和未來變電站自動(dòng)化系統(tǒng)發(fā)展的必然趨勢(shì)，其研究對(duì)變電站改造和建設(shè)符合lEC61850標(biāo)準(zhǔn)的變電站自動(dòng)化系統(tǒng)有重要意義。 論文首先分析數(shù)字式繼電保護(hù)裝置硬件平臺(tái)的發(fā)展過程，介紹了基于以太網(wǎng)通信技術(shù)的通用網(wǎng)絡(luò)化數(shù)字保護(hù)硬件平臺(tái)設(shè)計(jì)構(gòu)想，并說明了全網(wǎng)絡(luò)化數(shù)字保護(hù)平臺(tái)的優(yōu)點(diǎn)。全網(wǎng)絡(luò)化數(shù)字保護(hù)平臺(tái)采用模件化設(shè)計(jì)，整個(gè)裝置具體功能模件包括交流變換模件、數(shù)據(jù)采集模件、數(shù)據(jù)計(jì)算和邏輯處理模件、開入開出模件、以太網(wǎng)Hub模件、電源模件以及人機(jī)接口模件。 其次，概述以太網(wǎng)通信技術(shù)的發(fā)展和技術(shù)特點(diǎn)，并分析以太網(wǎng)通信技術(shù)應(yīng)用于變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的可行性。根據(jù)提高以太網(wǎng)通信實(shí)時(shí)性的研究現(xiàn)狀，介紹雙網(wǎng)冗余高速以太網(wǎng)通信方案的實(shí)現(xiàn)，特別詳細(xì)闡述了基于以太網(wǎng)控制芯片LAN91Clll的以太網(wǎng)通信接口的設(shè)計(jì)，給出LAN91C111的初始化、以太網(wǎng)通信發(fā)送模塊以及以太網(wǎng)通信中斷接受模塊的流程。 再次，分析了在繼電保護(hù)產(chǎn)品軟件系統(tǒng)中應(yīng)用前后臺(tái)系統(tǒng)和嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的區(qū)別，闡明在繼電保護(hù)硬件平臺(tái)上應(yīng)用嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)VxWorks的優(yōu)勢(shì)。并重點(diǎn)闡述在嵌入式處理器AT91RM9200上移植VxWorks實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的過程。 論文分析了數(shù)字繼電保護(hù)軟件任務(wù)劃分的基本原則，合理劃分?jǐn)?shù)字保護(hù)的任務(wù)和任務(wù)優(yōu)先級(jí)，并通過調(diào)試工具WindView驗(yàn)證任務(wù)調(diào)度的正確性。詳細(xì)的介紹網(wǎng)絡(luò)化數(shù)字保護(hù)平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)饋線保護(hù)的具體功能和保護(hù)邏輯，最后通過試驗(yàn)測(cè)試，證明裝置各項(xiàng)性能優(yōu)越。 最后，對(duì)本論文所開展的工作作了總結(jié)，并對(duì)進(jìn)一步研究的方向進(jìn)行了展望。
標(biāo)簽： 嵌入式 實(shí)時(shí)操作系統(tǒng) 保護(hù)裝置
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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變電站自動(dòng)化系統(tǒng)在我國應(yīng)用發(fā)展十多年來，為保障電網(wǎng)安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行發(fā)揮了重要作用。但目前也多少存在著二次接線復(fù)雜，自動(dòng)化功能獨(dú)立、堆砌，缺少集成應(yīng)用和協(xié)同操作，數(shù)據(jù)缺乏有效利用等問題。這些問題大多是由變電站整體數(shù)字化水平不高、缺乏能夠完備實(shí)現(xiàn)信息標(biāo)準(zhǔn)化和設(shè)備之間互操作的變電站通信標(biāo)準(zhǔn)造成的。 電力工業(yè)發(fā)展和市場(chǎng)化改革的深入對(duì)供電質(zhì)量和電網(wǎng)安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的要求不斷提高，作為輸配電系統(tǒng)的信息源和執(zhí)行終端，變電站數(shù)字化、信息化的要求越發(fā)迫切，數(shù)字化變電站成為變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的發(fā)展方向。電子式電流/電壓互感器、智能開關(guān)等智能化一次設(shè)備的誕生使建設(shè)數(shù)字化變電站成為可能，高速、可靠和開放的通信網(wǎng)絡(luò)以及完備的通信系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)是數(shù)字化變電站實(shí)現(xiàn)的保障，特別是最新頒布的變電站通信網(wǎng)絡(luò)與系統(tǒng)的國際標(biāo)準(zhǔn)-IEC 61850為建設(shè)數(shù)字化變電站提供了全面規(guī)范。本文以IEC 61850和基于IEC 61850的數(shù)字化變電站通信網(wǎng)絡(luò)為研究對(duì)象，結(jié)合新架構(gòu)的全網(wǎng)絡(luò)化數(shù)字保護(hù)平臺(tái)與試驗(yàn)系統(tǒng)研制的具體實(shí)踐，展開專門研究，主要內(nèi)容包括： ◇ IEC 61850的理論分析①揭示了IEC 61850與數(shù)字化變電站的內(nèi)在關(guān)聯(lián)。 ②總結(jié)了IEC 61850的內(nèi)涵，通過分析說明IEC 61850不再是簡(jiǎn)單的通信協(xié)議，更多意味的是變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的功能建模方法。 ③歸納了IEC 61850的主要技術(shù)特征，包括功能分層的變電站、面向?qū)ο蟮男畔⒛Ｐ?、功能與通信的解耦、變電站配置語言和面向?qū)ο蟮臄?shù)據(jù)自描述等。 ④從“類”的角度入手分析了IEC 61850信息模型，指出信息模型具備了類的共性和特性。以合并單元為例，對(duì)信息模型的屬性和服務(wù)進(jìn)行了具體分析。 ◇ IEC 61850的應(yīng)用研究①從系統(tǒng)和設(shè)備兩個(gè)層面總結(jié)了實(shí)踐IEC 61850的一般步驟。 ②分析了采樣值傳輸(SVC)和通用變電站事件(GSE)2類重要的通信服務(wù)。 ③研究了核心ACSI、GOOSE、SMV、GSE管理、GSSE，時(shí)間及時(shí)間同步等通信模型的特殊通信服務(wù)映射。 ④討論了信息模型實(shí)體的構(gòu)建方法，即如何讓設(shè)備的實(shí)際功能、運(yùn)行機(jī)制和數(shù)據(jù)能夠準(zhǔn)確和完備的實(shí)現(xiàn)設(shè)備對(duì)應(yīng)信息模型的所有細(xì)節(jié)。IEC 61850沒有對(duì)實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)的具體方法作出規(guī)定，這給各廠商在技術(shù)實(shí)現(xiàn)上留出了足夠的自由發(fā)揮空間。但同時(shí)我們注意到若僅在“形態(tài)”層面上實(shí)踐IEC 61850，而不顧及IEC 61850的內(nèi)涵和應(yīng)用價(jià)值，則可能無法實(shí)現(xiàn)IEC 61850的預(yù)定目標(biāo)或使IEC 61850的有益效果大打折扣。出于如此考慮，在提出3種可能的構(gòu)建方案的基礎(chǔ)上，經(jīng)過分析從中選擇出作者認(rèn)為最優(yōu)的方案，并給出了示例。 ◇基于IEC 61850的數(shù)字化變電站通信網(wǎng)絡(luò)(CNDS)的研究①在分析以太網(wǎng)介質(zhì)訪問控制方法的基礎(chǔ)上，針對(duì)標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)存在延時(shí)不確定的問題，總結(jié)了提高以太網(wǎng)實(shí)時(shí)性能的主要措施，并從中選擇出適用于CNDS的措施。 ②分析了CNDS的特征，特別是與同樣基于以太網(wǎng)的一般局域網(wǎng)的區(qū)別，針對(duì)CNDS在網(wǎng)絡(luò)可靠性和安全性等方面的特殊要求，提出了應(yīng)對(duì)措施和解決方案。 ③提出了過程子網(wǎng)和全站惟一網(wǎng)絡(luò)2種組網(wǎng)方案。通過分析各自的特點(diǎn)與實(shí)現(xiàn)難度，指出過程子網(wǎng)目前較易實(shí)現(xiàn)，而全站惟一網(wǎng)絡(luò)將憑借信息高度共享等優(yōu)勢(shì)成為CNDS的最終形態(tài)。闡述了VLAN、由交換機(jī)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)冗余等組網(wǎng)技術(shù)在SAS中的應(yīng)用方法及IED自身通信冗余的實(shí)現(xiàn)方法。 ④歸納了CNDS數(shù)據(jù)流的類型和到達(dá)時(shí)間規(guī)律：建立了簡(jiǎn)單數(shù)據(jù)流模型為表征數(shù)據(jù)流、研究數(shù)據(jù)流業(yè)務(wù)特征和分析CNDS性能提供了有用工具；分析了TcP協(xié)議及其運(yùn)行機(jī)制，提出了TcP應(yīng)用于CNDS的優(yōu)化方法。 ⑤利用OPNET網(wǎng)絡(luò)仿真技術(shù)，建立了EMAC和TCP/IP仿真節(jié)點(diǎn)模型，對(duì)以太網(wǎng)、TCP和交換式以太網(wǎng)的基本特征等進(jìn)行了仿真研究；依據(jù)CNDS實(shí)際承載的功能，建立了過程子網(wǎng)和站級(jí)網(wǎng)絡(luò)的動(dòng)態(tài)仿真模型，圍繞網(wǎng)絡(luò)延時(shí)和端到端延時(shí)等網(wǎng)絡(luò)性能指標(biāo)，對(duì)不同組網(wǎng)方式和應(yīng)用功能下的網(wǎng)絡(luò)性能進(jìn)行了考察，得出了具有普遍適用性的結(jié)論和建議，為分析解決此類問題提供了通用方法。 ◇可接入CNDS的全網(wǎng)絡(luò)化數(shù)字保護(hù)平臺(tái)與試驗(yàn)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)①闡述了一種新架構(gòu)的、能夠無縫接入CNDS并具有多種運(yùn)行方式的全網(wǎng)絡(luò)化數(shù)字保護(hù)平臺(tái)與試驗(yàn)系統(tǒng)的軟硬設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)方法。提出了適用于數(shù)字保護(hù)的RTOS多任務(wù)劃分方法。 ②以饋線保護(hù)測(cè)控裝置為例，建立了平臺(tái)的IEC 61850信息模型。以此為基礎(chǔ)，在平臺(tái)內(nèi)部實(shí)現(xiàn)了利用SMV和GOOSE報(bào)文傳輸采樣值和開入/開出信息，即實(shí)現(xiàn)了遵循IEC 61850的過程層通信，為平臺(tái)接入IEC 61850系統(tǒng)和數(shù)字化變電站做好了準(zhǔn)備。 ③進(jìn)行了保護(hù)測(cè)量功能和過程層通信試驗(yàn)，驗(yàn)證了平臺(tái)的可用性和過程層通信的可靠性，為類似設(shè)計(jì)方法在間隔層IED上的應(yīng)用提供了可信依據(jù)。
上傳時(shí)間： 2013-05-28
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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(chǔ)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(jiǎn)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(duì)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(duì)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(duì)高速永磁無刷直流電機(jī)轉(zhuǎn)子渦流損耗的影響。對(duì)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(tái)電機(jī)的定子結(jié)構(gòu)進(jìn)行了對(duì)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(chǎng)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(duì)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(duì)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(chǎng)以6倍轉(zhuǎn)子角速度相對(duì)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(chǎng)以12倍轉(zhuǎn)子角速度相對(duì)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(duì)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(duì)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(duì)轉(zhuǎn)子渦流損耗的影響。然后利用渦流磁場(chǎng)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(chǎng)抵消了氣隙磁場(chǎng)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(duì)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(duì)于給定的電機(jī)尺寸，設(shè)計(jì)了兩臺(tái)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(duì)比分析了平行充磁和徑向充磁對(duì)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：?jiǎn)味耸捷S承支撐結(jié)構(gòu)和兩端式軸承支撐結(jié)構(gòu)。對(duì)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(duì)比研究了PWM電流調(diào)制和銅屏蔽環(huán)對(duì)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(shì)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(jiǎn)化的暫態(tài)溫度場(chǎng)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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在早期階段，直流調(diào)速系統(tǒng)在傳動(dòng)領(lǐng)域中占統(tǒng)治地位。然而，從60年代后期開始，交流電動(dòng)機(jī)在工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域正在取代直流電動(dòng)機(jī)，交流傳動(dòng)變得越來越經(jīng)濟(jì)和受歡迎。永磁交流伺服系統(tǒng)作為電氣傳動(dòng)領(lǐng)域的重要組成部分，在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、航空航天等領(lǐng)域發(fā)揮越來越重大的作用。永磁同步電動(dòng)機(jī)以其特點(diǎn)廣泛應(yīng)用于中小功率傳動(dòng)場(chǎng)合，成為研究的重要領(lǐng)域。然而，永磁同步電動(dòng)機(jī)具有較大的轉(zhuǎn)動(dòng)脈動(dòng)，而對(duì)于這些應(yīng)用場(chǎng)合，轉(zhuǎn)矩平滑通常是基本要求。因此，對(duì)永磁交流伺服系統(tǒng)的應(yīng)用，必須考慮其轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)的抑制問題。本文針對(duì)電機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)中參數(shù)變化對(duì)電機(jī)性能的影響，以永磁同步電機(jī)為例，圍繞如何通過參數(shù)辨識(shí)來提高永磁同步電動(dòng)機(jī)的控制性能，借助自行開發(fā)的全數(shù)字永磁交流伺服系統(tǒng)平臺(tái)，對(duì)永磁同步電動(dòng)機(jī)的磁場(chǎng)定向控制，參數(shù)辨識(shí)，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和擴(kuò)展卡爾曼濾波在控制系統(tǒng)中的應(yīng)用，抑制轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)，提高系統(tǒng)性能幾個(gè)方面展開深入的研究。 本文從永磁同步電動(dòng)機(jī)及其控制系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)出發(fā)，對(duì)通過參數(shù)辨識(shí)抑制轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)進(jìn)行了較為細(xì)致的分析。針對(duì)不同情況，通過改進(jìn)電機(jī)的控制系統(tǒng)，提出了多種參數(shù)辨識(shí)方法。主要內(nèi)容如下： 1、基于定子磁鏈方程，建立了永磁同步電動(dòng)機(jī)的一般數(shù)學(xué)模型。經(jīng)坐標(biāo)變換，得出在靜止兩相（α—β）坐標(biāo)系和旋轉(zhuǎn)兩相（d—q）坐標(biāo)系下永磁同步電動(dòng)機(jī)電壓方程和轉(zhuǎn)矩方程。 2、分析了永磁同步電動(dòng)機(jī)id=0矢量控制系統(tǒng)的工作原理，介紹了永磁同步電動(dòng)基于磁場(chǎng)定向的矢量控制的基本概念。經(jīng)對(duì)永磁同步電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行分析，推導(dǎo)并建立了id=0控制時(shí)整個(gè)電機(jī)系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型。 3、基于超穩(wěn)定性理論的模型參考自適應(yīng)控制原理，設(shè)計(jì)了一種模型參考自適應(yīng)控制系統(tǒng)，考慮電機(jī)參數(shù)的時(shí)變性，對(duì)永磁交流伺服系統(tǒng)的繞組電阻和電機(jī)負(fù)載轉(zhuǎn)矩辨識(shí)進(jìn)行了研究，以保持系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能。利用Matlab/Simulink建立仿真模型，對(duì)控制性能進(jìn)行了驗(yàn)證，仿真實(shí)驗(yàn)證明這種方法的可行性。 4、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)具有很強(qiáng)的學(xué)習(xí)性能，經(jīng)過訓(xùn)練的多層神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)能以任意精度逼近非線性函數(shù)，因此為非線性系統(tǒng)辨識(shí)提供了一個(gè)強(qiáng)有力的工具。本章針對(duì)永磁同步電機(jī)提出了一種以電機(jī)輸出轉(zhuǎn)速為目標(biāo)函數(shù)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制方案，同時(shí)應(yīng)用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)理論建立和設(shè)計(jì)了負(fù)載轉(zhuǎn)矩?cái)_動(dòng)辨識(shí)的算法以及相應(yīng)的控制系統(tǒng)的補(bǔ)償方法，并應(yīng)用MATLAB軟件進(jìn)行了計(jì)算機(jī)仿真，仿真證明和傳統(tǒng)的控制方法相比，以電機(jī)輸出轉(zhuǎn)速為指導(dǎo)值和目標(biāo)函數(shù)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制方案能有效地提高神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的收斂速度，能有效地改善控制系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)，具有跟蹤性能好和魯棒性較強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。 5、電機(jī)的參數(shù)會(huì)隨著溫升和磁路飽和發(fā)生變化，需進(jìn)行在線實(shí)時(shí)辨識(shí)。本文利用電機(jī)的定子電流、電壓和轉(zhuǎn)速，采用遞推最小二乘法進(jìn)行在線參數(shù)辨識(shí)，該方法不需要觀測(cè)的磁鏈信號(hào)，消除了磁鏈觀測(cè)和參數(shù)辨識(shí)的耦合。電機(jī)狀態(tài)方程由于存在狀態(tài)變量的乘積項(xiàng)，對(duì)電機(jī)參數(shù)辨識(shí)以后，仍然是非線性方程，為了對(duì)電機(jī)狀態(tài)方程進(jìn)行狀態(tài)估計(jì)，得到電機(jī)的參數(shù)辨識(shí)值，本文采用擴(kuò)展卡爾曼濾波進(jìn)行狀態(tài)估計(jì)，對(duì)以上方法的仿真實(shí)驗(yàn)得到了滿意的結(jié)果。 6、本文基于數(shù)字電機(jī)控制專用DSP自行開發(fā)了全數(shù)字永磁交流伺服系統(tǒng)平臺(tái)，通過軟件實(shí)現(xiàn)擴(kuò)展卡爾曼濾波對(duì)電阻和磁鏈的估計(jì)，以及基于磁場(chǎng)定向的空間矢量控制算法，獲得了令人滿意的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，證明擴(kuò)展卡爾曼濾波算法對(duì)電阻和磁鏈的實(shí)時(shí)估計(jì)是很準(zhǔn)確的，由此構(gòu)成的永磁交流伺服系統(tǒng)具有良好的靜、動(dòng)態(tài)性能。
標(biāo)簽： 電機(jī) 傳動(dòng)系統(tǒng) 參數(shù)辨識(shí)
上傳時(shí)間： 2013-07-28
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基于DSP在線式UPS不間斷電源控制系統(tǒng)的研究
上傳時(shí)間： 2013-07-08
上傳用戶：yangbo69
隨著能源危機(jī)日趨嚴(yán)重，新能源的開發(fā)與節(jié)能技術(shù)的研究日趨迫切，而新型儲(chǔ)能元件—超級(jí)電容器的應(yīng)用為能量回收開辟了一條新的道路。 作為新型儲(chǔ)能器件，超級(jí)電容器擁有其它儲(chǔ)能器件無法比擬的優(yōu)點(diǎn)—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(shí)需多節(jié)串聯(lián)以達(dá)到實(shí)用電壓值，而電容單體參數(shù)不一致必然導(dǎo)致單體電壓不平衡。長此以往，勢(shì)必嚴(yán)重影響超級(jí)電容組壽命及其工作可靠性。 本文從超級(jí)電容器結(jié)構(gòu)與工作原理入手，詳細(xì)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(tǒng)中超級(jí)電容組的電壓均衡策略，提出了如下兩種方法： 一種是運(yùn)用飛渡電容轉(zhuǎn)移能量的思想，在飛渡電容與超級(jí)電容器之間加入DC/DC變換器，對(duì)超級(jí)電容器恒流充放電，保證了電壓均衡電路快速性。 針對(duì)超級(jí)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(guān)電源芯片LTC3425及LTC3418實(shí)現(xiàn)了恒流輸出，仿真及試驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)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(gòu)成了一種新穎的電壓均衡電路。此方法容易獲得超級(jí)電容器串聯(lián)組平均電壓值，使得對(duì)低于平均電壓值的超級(jí)電容器充電非常方便。此方法以較低成本實(shí)現(xiàn)了電壓均衡目的，并通過仿真和試驗(yàn)驗(yàn)證了該方法的有效性。 以上兩種方法均通過能量?jī)?nèi)部轉(zhuǎn)移來完成電壓均衡，達(dá)到了較高的均衡效率，適合用于能量回收系統(tǒng)中超級(jí)電容組的電壓均衡。
上傳時(shí)間： 2013-06-08
上傳用戶：KIM66
近年來，光伏發(fā)電技術(shù)取得了長足的進(jìn)步，太陽能已經(jīng)成為當(dāng)今能源的一個(gè)重要補(bǔ)充。光伏并網(wǎng)發(fā)電是太陽能大規(guī)模利用的必然趨勢(shì)。本文以光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的核心設(shè)備并網(wǎng)逆變器為研究對(duì)象，首先給出了單相光伏并網(wǎng)逆變器的詳細(xì)的硬件設(shè)計(jì)過程，然后對(duì)光伏陣列的最大功能點(diǎn)跟蹤、逆變器的特性及控制方法、并網(wǎng)系統(tǒng)的人機(jī)交互子系統(tǒng)等進(jìn)行了深入的研究。 并網(wǎng)逆變器的硬件設(shè)計(jì)是整個(gè)系統(tǒng)的基礎(chǔ)和難點(diǎn)之一。本文設(shè)計(jì)了1套額定功率為3KW的兩級(jí)式光伏并網(wǎng)逆變器，采用F2812DSP作為系統(tǒng)的控制核心。文章對(duì)整個(gè)硬件的設(shè)計(jì)過程和電路原理進(jìn)行了詳細(xì)分析。 為提高系統(tǒng)效率，光伏陣列都要求工作在最大功率點(diǎn)處。本文在分析了各種MPPT方法的優(yōu)缺點(diǎn)的基礎(chǔ)上，提出了基于移相全橋電路的電導(dǎo)增量法，給出了整個(gè)算法在DSP中的實(shí)現(xiàn)過程。 并網(wǎng)逆變器輸出級(jí)的跟蹤控制技術(shù)是系統(tǒng)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵點(diǎn)之一。本文詳細(xì)分析了逆變器輸出級(jí)的電路工作模式和數(shù)學(xué)模型，深入分析了T型輸出濾波器的原理及電網(wǎng)電壓對(duì)輸出電流的影響，提出了基于前饋補(bǔ)償?shù)臄?shù)字PI控制，并給出了其在DSP中的實(shí)現(xiàn)過程。 為完成對(duì)并網(wǎng)系統(tǒng)的監(jiān)控和設(shè)置，設(shè)計(jì)了人機(jī)交互子系統(tǒng)，該系統(tǒng)是一個(gè)小型嵌入式系統(tǒng)，用MODBUS協(xié)議實(shí)現(xiàn)了子系統(tǒng)和控制系統(tǒng)的通信。本文詳細(xì)分析了整個(gè)子系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計(jì)過程。 最后，對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，結(jié)果表明了系統(tǒng)方案的可行性，系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了穩(wěn)定可靠運(yùn)行。
標(biāo)簽： 單相 光伏并網(wǎng) 數(shù)字式
上傳時(shí)間： 2013-05-26
上傳用戶：88mao
隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展、生產(chǎn)管理自動(dòng)化水平的不斷提高，將傳統(tǒng)的儀表、現(xiàn)場(chǎng)總線和以太網(wǎng)技術(shù)相結(jié)合，研制帶有總線接口的現(xiàn)場(chǎng)智能檢測(cè)儀表及遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)傳輸系統(tǒng)成為業(yè)界關(guān)注的熱點(diǎn)。本文對(duì)困內(nèi)外該課題的研究現(xiàn)狀進(jìn)行了詳細(xì)分析，提出了一種基于CAN總線的智能儀表遠(yuǎn)程傳輸系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案。 本文首先分析了課題的關(guān)鍵問題所在，并闡述了系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)方案。接著對(duì)系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計(jì)進(jìn)行了詳細(xì)的論述。在設(shè)計(jì)中選用C8051F040單片機(jī)作為現(xiàn)場(chǎng)智能檢測(cè)儀表的核心處理器，設(shè)計(jì)了信號(hào)調(diào)理電路、CAN總線接口電路和人機(jī)交互接口等，實(shí)現(xiàn)了對(duì)水體環(huán)境中溫度、pH、鹽度、濁度等常規(guī)參數(shù)的檢測(cè)，以此儀表作為CAN總線節(jié)點(diǎn)并通過CAN接口向總線發(fā)送檢測(cè)到的參數(shù)數(shù)據(jù)。還設(shè)計(jì)了基于ARM7處理器LPC2292嵌入式CAN—Ethernet網(wǎng)關(guān)。在網(wǎng)關(guān)硬件平臺(tái)設(shè)計(jì)完成的基礎(chǔ)上移植了嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)μC/OS—Ⅱ，在此基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)了一個(gè)經(jīng)過裁剪的適合嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用TCP/IP協(xié)議棧，并實(shí)現(xiàn)了嵌入式Web服務(wù)器，以此網(wǎng)關(guān)作為CAN總線主節(jié)點(diǎn)接收總線上的數(shù)據(jù)并保存在網(wǎng)關(guān)中。這樣，監(jiān)控中心管理人員通過IE瀏覽器訪問嵌入式CAN—Ethernet網(wǎng)關(guān)的Web服務(wù)器，就能夠在瀏覽器的Web頁面上動(dòng)態(tài)顯示保存在網(wǎng)關(guān)中的智能儀表檢測(cè)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。 本系統(tǒng)在實(shí)際測(cè)試中運(yùn)行穩(wěn)定可靠，通過對(duì)運(yùn)行結(jié)果和性能的分析可知，將工業(yè)以太網(wǎng)和CAN總線技術(shù)與智能儀表結(jié)合起來，將現(xiàn)場(chǎng)智能設(shè)備的各種信息傳到遠(yuǎn)離現(xiàn)場(chǎng)的控制室，可以實(shí)現(xiàn)某些特殊或危險(xiǎn)的無人值守場(chǎng)合的監(jiān)控，使生產(chǎn)中的事故降到最低點(diǎn)，同時(shí)易于設(shè)備的后期維護(hù)，能給企業(yè)帶來可觀的經(jīng)濟(jì)效益。同時(shí)本系統(tǒng)是一個(gè)全開放式系統(tǒng)，具有很強(qiáng)移植性和技術(shù)升級(jí)空間，可以很容易地應(yīng)用到其他監(jiān)控領(lǐng)域如國防軍工、海洋地質(zhì)、環(huán)境生態(tài)等各行各業(yè)，具有良好的發(fā)展前景。
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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