高速多通道变电站远程终端单元设计

设计了一种基于STM32F207的变电站远程终端单元RTU,通过多路模拟开关和IO口扩展电路,该装置可采集32路电压信号、32路电流信号,同时能处理32路输入开关信号、32路输出开关信号。采用交流采样算法,精确计算各电力数据。通过MODBUS协议与上位机通信,能够满足高速、实时、远距离的通讯要求。系统具有灵活丰富的通讯接口,包括RS232接口、RS485接口、CAN总线接口和以太网接口。     

基于FPGA和STM32的多通道超声信号同步采集系统设计

使用超声阵列探头进行无损检测时,为了保证检测的精度和准确性,检测系统需要对阵列探头各个通道的超声信号进行同步采集.该多通道超声信号同步采集系统以FPGA与STM32微处理器为核心,FPGA芯片负责数据的同步采集和缓存,最多可以进行32通道超声信号的同步采集,STM32作为系统主控芯片,负责发送控制信号和数据传输.该系统结合了FPGA和STM32微处理器的功能特点,使系统具有良好的工作性能,对各通道A/D进行并行控制,完成超声信号的同步采集,并将缓存的数据经由以太网接口传输到上位机进行保存、显示以及后续的数据处理.使用该系统对阵列探头的各个通道进行数据采集,采集的数据有很好的同步性,能够满足多通道超声检测数据同步采集的要求.     

户外高压断路器红外温度检测装置设计

为了防止高压断路器因温度过高而发生动作失灵、绝缘损坏等故障,建立以32位低功耗、高性能ARM微控制器为控制电路核心的红外温度检测装置系统,实现对断路器温度的实时在线监测。该系统主要包括以STM32RBT6处理器为核心的下位机和上位机、红外温度检测模块、GPRS无线通信模块,可将所采集的断路器触点温度数据通过GPRS无线通信模块实时传输至上位机终端,并在上位机进行储存、分析及界面显示,具有功耗低、易操作、精度高、实时性好等优点。     

通用型高精度电力监控和故障录波系统

设计开发了一套基于STM32F103微处理器的通用型高精度电力监控和故障录波系统。系统硬件主要包括数据采集单元、CAN/USB协议转换单元和监控PC等部分,软件包括数据采集单元、转换单元的固件程序和上位机应用程序。该系统可实时测量并显示多点三相电压、电流、功率、功率因数、谐波等基本电参数;发生故障时,还可记录故障暂态波形,并可在上位机还原。另外,采用最小二乘法对模拟采样通道进行补偿,提高了数据采集精度。试验表明,该系统能满足大型电气试验的电力监控和故障录波需求。     

基于MSP430和Matlab的励磁系统模型辨识仪

根据同步发电机励磁系统辨识要求,设计了一套低功耗、低成本、多通道模型辨识仪.仪器由数据采集卡和上位机模型辨识软件组成.数据采集卡以单片机MSP430F2274为核心元件,在上位机控制下,可实现工作参数设置、多路信号同步采集、数据存储及上传功能.上位机模型辨识软件在Matlab环境下开发,具有数据获取、数据处理、模型辨识...     

基于FPGA的可配置时序信号发生系统设计

为了满足测试环节对特殊时序信号的要求,设计了一种可配置时序信号发生系统,可实现多路时序信号的输出。该时序信号发生系统由上位机和下位机两部分组成,上位机软件对输出的时序信号进行配置,下位机采用STM32+FPGA相结合的硬件结构,实现配置后的多路时序信号输出。由于下位机的STM32芯片与FPGA采用两个不同的时钟,因此在FPGA内使用异步FIFO实现与STM32芯片的数据通信,有效实现了两者之间的并行数据传输。     

基于STM32的实收实发超声波检测系统研究

在高频的超声波数据采集及频率分析的应用中,通常会采用实收实发的系统来模拟收到信号,目前最经常采用的模式是使用下位机高速连续采样,上位机进行数据分析的模式,然后在将检测的信号通过D/A发送出去。然而这些在工业领域中采用的现场高速频率实收实发系统的设备都存在着设备体积大,需要上位机进行软件处理,但是设备的组件较多,而且无法脱机运行,对于需要连续采集实时输出的系统且对功耗处理时间有较高要求的汽车倒车雷达信号检测应用场合就无法较好的满足应用需求了。提出基于STM32的实收实发系统,主控芯片采用目前最新的STM32F407芯片,属于低功耗高性能片上系统,最高主频可以到168MHz,采用ARM的精简指令集,并且集成了ARM公司的浮点DSP指令集,可以对数据进行信号滤波以及FFT运算;采用了片上系统设计,片内集成了大量的外设,具有较强的控制通信能力,很适合在工业控制信号处理中使用。整个系统基于STM32的低功耗设计,且系统体积较小,整个系统可以在不依赖主机的情况下进行独立工作,具有较好的应用前景。     

基于LwIP的APF实时数据采集监控系统设计

针对目前有源电力滤波器(APF)控制系统数据采集实时性不高,数据传输量有限的问题,设计了基于Lw IP的APF实时数据采集监控系统。文中详细介绍了系统下位机与上位机之间数据传输的时序控制,包括DSP数据组织传输,ARM数据接收调度以及上位机数据接收与下发等软件功能的实现。同时系统还实现了APF运行时通过上位机设置控制参数的功能。通过实验,验证了系统控制参数下发以及32 k Hz采样频率下15个数据实时更新的可行性与有效性。     

一种基于STM32的铅酸蓄电池智能充放电系统的设计

本文提出了一种基于STM32控制器的蓄电池智能充放电系统设计,以CAN总线作为蓄电池状态检测网的通信核心,其优点主要是稳定、实时、抗干扰能力强。通过CAN通信连接上位机和硬件平台,通过STM32控制器,在线测量蓄电池电流、电压和温度参数,进而控制蓄电池的充电过程,并通过CAN通信反馈到上位机。     

发电厂无功自动调控系统子站建设

为了有效减少网内无功环流和电压波动现象,包头第二热电厂进行了无功电压自动调控系统(AVC)子站的建设工作.子站AVC控制柜布置在集控室附近的电子间内,与远动RTU相邻,通过通信电缆连接,由上位机和下位机2部分构成,上位机即AVC中控单元,具有参数编辑、数据库、计算分配、运行状态监视等综合功能;下位机即执行终端,负责各机组AVC控制的数据采集及控制信号输出,通过通信电缆与AVC中控单元连接.上位机通过RTU通道与内蒙古电力调通中心主站通信,向主站系统上传所需的实时信息,接受主站端的控制指令,并与2台下位机间实现闭环运行,优化分配各机组实时输出的无功功率;或在离线情况下,根据预置的高压侧母线的电压曲线,完成厂站端无功电压的优化控制.下位机接受上位机下传的控制指令,通过调节发电机励磁电流,实现发电机的自动电压控制.     

基于STM32的远程电力监控系统设计

针对交流电参数的测量,设计出了基于STM32的高性能电参数采集设备.系统采用电压互感器以及电流互感器对母线电压以及电流进行采集,通过运算放大器对采集到的信号进行射随以及过零比较,利用STM32中的ADC以及外部电能计量芯片对电参数进行测量,同时系统支持母线温度检测功能.实际测量表明该设备操作简单,指标符合要求.     

基于微机控制下的变压器参数采集及监控系统设计

本设计主要采用低功耗高性能的STM32单片机作为微型控制器,采用电压互感器、电流互感器作为变压器的信号转换及电压-电流信号采集模块,采用AD637转换芯片作为信号转换器件,采用过零比较器及异或门电路实现功率因数及信号频率的测量,采用Pt100铂热电阻测温传感器作为变压器绕组的温度采集模块,采用蜂鸣器作为信号故障报警模块,采用WINCC软件组建的触摸屏作为系统的监控界面。系统的主要目的是通过变压器的温度、电参数(电压、电流、功率因数及频率)及外部环境参数的采集实现对变压器参数的检测与监控功能,并根据其采集的参数,确定变压器是否处于正常运行状态。     

基于ARM的通用型励磁控制器设计

针对移动电站电源制式的多样化,设计了一种以STM32F103ZET为控制核心的同步电机通用型励磁控制系统,设计了低剩磁电压起励电路,满足了不同剩磁条件下的起励要求;针对独立电力系统的电压、频率波动较大造成采集精度下降的问题,引入了锁相环电路,实现了同步采样,提高了采样精度;采用参数自整定模糊PID的控制策略,通过IGBT功率器件进行励磁电压的PWM调节。实验结果表明,可以满足通用化的要求,具有较好的动、静态性能,调节速度快,完全符合规定的性能指标。     

饱和铁心型超导限流器压敏电阻的实验

压敏电阻可抑制超导限流器断直流时产生的高压,同时加速直流励磁能量的释放以促使限流器交流侧快速退饱和,进入感性限流状态。为验证其保护和能量吸收作用,用NI采集卡、Labview以及其他电流电压传感器和可控的IGBT器件设计和制造了检测控制系统。对不同压敏电压等级的压敏电阻进行断直流的放电实验以验证其抑制电压的保护作用。结果表明:断直流时储存能量的释放是超导限流器产生高压的原因;励磁储能一定且压敏电阻通流量一定的条件下,压敏电压越大断直流产生的电压也越大,同时电流断开时间越小则能量释放时间越小。所得结果为设计更大容量的超导限流器,选择不同压敏电阻的压敏电压和通流量等级提供了实验和计算参考。     

基于免疫算法的无刷励磁发电机旋转整流器故障诊断

在大型发电机的无刷励磁系统中,旋转整流器承受着强大的离心力和电磁作用,故障发生率相对较高。采用旋转整流器故障时交流励磁机旋转电枢产生的谐波磁场在其定子励磁线圈中感应谐波电势的电磁特性,从中提取旋转整流器故障信号波形。运用傅里叶分解故障信号波形,对故障信号波形的特征值进行编码处理,并用免疫算法中的反向选择算法对傅里叶分解后的故障特征值进行计算,完成旋转整流器的故障诊断。利用人工免疫的反向选择算法,对一台15 kW无刷励磁同步发电机旋转整流器的短路与开路故障进行仿真诊断。仿真结果表明,基于免疫系统反向选择机制的人工免疫算法,与傅里叶分解算法相结合,进一步提高了无刷励磁同步发电机旋转整流器故障诊断的准确率,可达95%以上。     

箱式变电站智能监测装置设计

针对传统箱式变电站的控制系统智能化程度低、设备间互操作性不良的问题,根据箱式变电站的功能需求,提出了一种智能箱式变电站监测装置的设计方案。该方案基于S3C2440A +STM32F4处理器构建硬件平台,通过以太网通信方式实现信息交互,按照IEC 61850协议标准对箱式变电站进行了功能分析和信息建模。实验结果表明,本装置测得的电压、电流、有功功率皆可达到0.3级,无功功率也可以达到1级;可以实时监测箱式变电站的运行情况并实现设备之间的通信互操作、自动控制、报警和跳闸等功能。     

纳米磁微粒的激光散斑位移测量系统

为了实现对磁流体的运动形态及磁微粒聚集离散位移量的测量,设计了一种纳米磁微粒的激光散斑位移测量系统。采用激光器、CCD器件、差分放大器、高速A/D转换器及FPGA芯片等器件,完成了散斑信号高速采集系统,单通道信号采集速度达到3 Msps,8通道并行处理,实现了毫秒级图像采集要求;实现了USB2.0高速通信接口,使数据传输速率达到30 MB/s,完成了激光散斑信号的高速实时数据传输;设计了本系统硬件设备的驱动程序以及数据实时处理的Win32应用程序,完成了散斑信号的数据处理,测量分辨力达到纳米尺度。所实现的纳米磁微粒的激光散斑位移测量系统达到了纳米磁流体表征检测对分辨力和系统响应时间的要求。     

10 kV永磁机构真空断路器智能控制器设计

针对目前永磁机构真空断路器控制器的单一微控制单元（micro control unit, MCU）处理任务多、运行速度慢、故障率较高等现状,设计了一种新型的10 kV永磁机构真空断路器智能控制器。该控制器分为电源、保护和通信三大模块,分别设有单独的MCU实现相应的功能。硬件方面,保护单元以STM32f407单片机为微处理器,主要负责信号采集、处理、保护等功能,2片STM32f103单片机分别作为电源管理、通信及人机交互部分的硬件核心;软件方面,将μC/OS-II实时操作系统和TCP/IP协议移植到该系统中,使系统具备高度的稳定性与实时性。经测试新型控制器的可靠性以及运算速度、精度都较旧型器有很大的提升,同时降低了故障率。     

污秽绝缘子泄漏电流测量系统的设计及应用

设计了一套基于虚拟仪器技术的污秽绝缘子泄漏电流数据采集系统,利用可靠的电压和泄漏电流信号提取系统,保证了提取信号的准确性。采用了双缓冲数据采集模式,实现了对信号的高速、连续、实时采集。系统还具有信号显示、分析和处理等功能,在实验室,通过对实际绝缘子的泄漏电流进行采集,验证了系统设计的正确性和可靠性。