磁势自平衡回馈补偿式直流传感器难点研究

磁势自平衡回馈补偿式直流传感理论是在电抗器磁势自平衡原理与差值电流回馈补偿原理的基础上,将两者相结合而形成的一种新的传感原理与方法。为了实现基于该原理的传感器,本文首先对磁势自平衡回馈补偿式直流传感器模拟样机的工作过程进行简要介绍,重点研究分析了模拟样机线路中纹波感应干扰信号的影响及其传感器输出信号误差处理的问题。模拟样机的大量实验验证了磁势自平衡回馈补偿式直流传感理论正确性的同时,又暴露了模拟样机设计的局限性。被测直流磁势在1500～9000AT内时。通过简单的线性化处理可使模拟样机的输出误差控制在0．1％左右。     

直流输电用零磁通直流电流互感器的研制

零磁通直流电流互感器被广泛应用于换流站中性线上直流电流的测量。为此,介绍了研制的1台3 000A/1V,50kV零磁通式直流电流互感器样机的工作原理、结构和性能指标。该直流电流互感器采用一对检测铁芯绕组作为一次和二次电流的安匝平衡检测器,由安匝平衡检测器控制的反馈功率放大器输出二次电流与一次电流达到磁势自平衡。设计的安匝不平衡造成误差约0.02%,且该分量对环境温度不敏感。分析认为主要的误差来源是位于控制室的负载电阻和放大电路。直流误差校准试验表明,该样机在额定持续热电流下的各点测量误差均<0.2%,在18kA下测量误差<0.3%。样机在短时电流试验和阶跃电流响应试验中表现出了良好的暂态性能。参考相关标准,样机通过了电磁兼容试验考核。该类型零磁通型直流电流互感器符合高压直流输电系统要求。     

铁心电抗器高频法匝绝缘试验关键技术研究

为解决铁心电抗器匝绝缘无法有效进行耐压试验的问题,本文提出谐振高频法匝绝缘试验方法,文中通过比较分析阐明高频法的优越性,给出试验电压选择依据,并给出试验电流和频率关系,提出满足串、并抗的试验频率范围。通过理论分析得出了串联谐振下的逆变方波电源输出端电压和试品电抗器端电压的解析表达式,并对谐振条件检测与频率调谐进行时域同步算法分析。文中搭建谐振高频法匝绝缘耐压试验系统,分析串联电抗器串并联混合补偿电容主要参数关系,给出对应的谐振试验回路关键元件参数选取原则。实验结果表明,本文谐振高频法可实现铁心电抗器匝间绝缘缺陷有效检测,为实际工程应用提供重要的参考。     

基于饱和电抗器结构下的新型直流比较仪原理

在常规的可控饱和电抗器中增加检测绕组和反馈绕组构成一种新型直流比较仪,即它由4个绕组(检测绕组、激励绕组、直流绕组和反馈绕组)、环形磁心以及后续处理电路组成。利用电压源激励磁心,当直流偏磁磁势(即被测电流)不为0时,检测绕组的端电压是正负半波不对称的波形,研究得出,该电压的峰一峰值、总有效值以及正负半波有效值之差均与直流偏磁磁势(或被测电流)有关。利用正负半波有效值之差作为反馈控制的误差信号,并将该电压信号预处理之后,经过电压／电流变换,再由功率放大器扩流,最后送到反馈绕组中形成反方向直流磁势以平衡被测直流磁势,实现"零磁通状态",从而完成直流测量任务。仿真分析和实验结果均表明,该比较仪开环输出特性曲线不会出现虚假平衡点,因而控制可靠,仅含单磁心,结构简单,易于操作。     

新型直流输电系统谐波对旋转电机的影响

传统的高压直流输电系统一般在换流站交流网侧布置滤波兼无功补偿的装置,谐波与无功功率通过换流变压器回馈网侧时不仅会对变压器,同时也会对发电机产生不良影响。为此,以新型直流输电系统为平台,将传统的滤波和无功补偿装置移至阀侧第三绕组侧,利用变压器耦合绕组的谐波安匝平衡,使谐波电流与网侧隔离开来,并通过动态模拟实验,分析未接入滤波器和接入滤波器时,新型直流输电系统下谐波所引起的发电机的损耗和效率。结果表明,新型直流输电系统在改善发电机输出端电压和电流正弦波形的质量,提高发电机的额定出力方面具有独特的优越性。     

一种新型滤波用直流电抗器的原理与设计

普通的直流电抗器体积和重量较大,严重制约着开关电源的小型化,并且线圈中所通过的电流是单方向的直流电流,随着线圈电流的增加,铁心的磁通密度逐渐趋向饱和,如果在磁路上加一个直流偏置,就会减小磁路上总的磁势,降低铁心中磁通密度的饱和程度。阐述了永磁偏置直流电抗器的工作原理,对该电抗器的磁路进行了线性解析与设计,并通过实验进行了验证。     

干式空心电抗器匝间短路汇流母排电流变化规律的研究

干式空心电抗器故障发生最多而又难以检测的是匝间短路故障,除了单根导线绕组的匝间短路外,还有多根导线绕组相互间的匝间短路,而对于电抗器后者故障的研究与保护目前几乎处于空白。针对此问题,文中提出了汇流母排不平衡电流法测绕组间短路,建立了电抗器不同绕组间短路的短路模型,并对其进行了数值仿真,最后实验测量单相干式空心电抗器各汇流母排之间的不平衡电流,验证汇流母排不平衡电流法的可行性。实验发现:不同的导线绕组间发生匝间短路后,短路位置越靠近电抗器端部母排电流测量位置其不平衡电流越大;短路位置越靠近电抗器中部母排电流测量位置其不平衡电流越小;且单相干式空心电抗器发生短路时汇流母排不平衡电流值远远大于单相电抗器短路时总电流变化值。相比于目前依托于单相总电流变化引起的三相零序不平衡电流检测匝间短路故障灵敏度得到极大提高。     

巨磁阻传感器输出非线性与温漂的补偿

采用巨磁阻(GMR)传感器可无接触测量直流大电流,可避免高压直流输电系统中高压直流电流传感器的热耗问题,并提高整个测量系统的稳定性。为同时对GMR传感器进行非线性补偿与温漂补偿以提高其测量精度和稳定性,提出了基于最小二乘支持向量机(LSSVM)与粒子群参数优化相结合的多传感器信息融合算法。使用LSSVM方法重构GMR传感器的传输特性,最后利用粒子群算法优化LSSVM的参数,得到GMR传感器传输特性的重构公式,用于对被测电流进行估算。采用温度传感器PT1000实时监测1台GMR传感器的温度,对该GMR传感器进行了标定实验和分析,结果表明:在-40～40°C的温度变化范围内,经重构的GMR传感器最大可测量电流为1 500A,且输出准确度明显提高,平均补偿误差<1.5%,能够满足一般高压直流电流的测量要求。     

并联型有源电力滤波器电源电流控制方法研究

有源电力滤波器(active power filter,APF)是一种动态抑制谐波和无功的电力电子装置,以并联型有源电力滤波器为研究对象,从APF补偿电流的控制和直流侧电容电压角度出发,分析了电源电流控制方式,实现补偿电流的检测及双闭环反馈控制,提高系统的补偿精确度和动态响应性能。另外,直流侧电压的指令值都是根据电网电压的工作范围、APF的直流侧电容、额定输出电流、PWM逆变器输出侧电感、电流电压调节器以及调制策略等参数设计的,在考虑直流侧电压与APF功率损耗和补偿性能关系的基础上,提出了采用下垂调节器设计逆变器直流侧电压的控制参考值,使其兼顾APF的功率损耗及补偿性能综合平衡的优点。仿真结果验证了该APF控制系统的正确性和有效性。     

基于模糊神经网络的无刷直流电动机能量回馈控制

为了提高无刷直流电动机能量回馈系统的能量回馈效率,针对无刷直流电动机能量回馈模型非线性、时效性的特点,设计了一个基于模糊神经网络控制的无刷直流电动机能量回馈控制系统。根据影响能量回馈效率的关键因素,以制动电流与反馈电流的偏差、当前转速作为控制的输入,占空比作为控制的输出,为了提高控制精度,通过一个五层的神经网络,用误差反向传播网络学习算法,调整模糊逻辑控制器的输入和输出参数,使得控制系统具备自适应能力。最后对所设计开发的无刷直流电动机能量回馈控制系统进行了仿真和实物试验,试验结果表明,基于模糊神经网络的控制系统,回馈效率高,鲁棒性强。     

一种小功率无刷直流电机控制系统的设计

无刷直流电机控制系统由控制电路、检测反馈电路、信号隔离电路、驱动电路、主电路五大部分组成,其中控制电路采用MSP430F1611单片机实现,信号隔离采用了高速光耦6N137,转速检测利用无刷电机内部的霍尔传感器实现;电流检测引进了TI公司的霍尔电流传感器ACS712;驱动电路采用IR2130驱动芯片,该芯片自带2μs的死区时间,可同时输出六路驱动信号;主电路则采用三相桥式结构,由六个场效应管IRF540构成.整个系统按照转速、电流双闭环控制方式,引进PI算法,以一台52W的无刷直流电机(42BLF02)为被控对象,实现了电机的转速控制并保证了良好的稳态及动态性能,整个系统充分发挥了集成芯片的优势,电路简单,功耗低,而且可靠性比较高,具有一定的应用价值.     

单个电流传感器实现的无刷直流电动机相电流检测

无刷直流电动机的输出转矩与相电流大小成正比,通常为构成电流闭环及保护,需采用多个电流传感器,本文提出了的新的相电流检测方法,则只需一只电流传感器,实验验证了该方法是正确和有效的。     

电子式电流互感器传感头的相位差研究

为了降低传感头的相位差,从传感元件Rogowski线圈及后续处理电路的特点出发,对线圈和后续电路所产生的相位差进行分析计算,在此基础上设计合理的相位补偿电路,并给出试验结果。结果表明,相位调理电路完全能够补偿传感头所产生的相位差,从而使电流互感器的精度达到国标0.2级标准。     

新型啮合式电动机全数字化控制系统的设计

以一种新型啮合式电动机为研究对象,设计了一种结构简单、性能可靠的全数字化电机控制系统。系统采用TMS320LF240为主控单元。详细介绍了系统的结构组成和工作原理,包括啮合式电机驱动电路,电流、电压检测电路,位置/速度检测电路。该系统可以实现电机位置、速度的开环或闭环控制。以速度闭环控制为例,介绍了系统控制算法的设计。最后用试验结果检验了控制系统的闭环调速性能。     

新型啮合式电动机全数字化控制系统的设计

以一种新型啮合式电动机为研究对象，设计了一种结构简单、性能可靠的全数字化电机控制系统。系统采用TMS320LF240为主控单元。详细介绍了系统的结构组成和工作原理，包括啮合式电机驱动电路，电流、电压检测电路，位置／速度检测电路。该系统可以实现电机位置、速度的开环或闭环控制。以速度闭环控制为例，介绍了系统控制算法的设计。最后用试验结果检验了控制系统的闭环调速性能。     

基于双机直流拖动的智能配电系统自动开关系统设计

根据现代建筑智能配电系统中很多直流电机自动开关控制多轴传动系统的特点,通过对多轴传动系统简化折算,得到单轴拖动系统,即直流电机模型。应用PWM的变换器H桥的可逆电路对直流电机进行PWM驱动控制。在单闭环速度PI控制的基础上,设计了基于标准行程的位置调节方法,简述了转速、位置闭环的控制原理,通过MATLAB仿真验证了转速位置的闭环控制对双机直流拖动控制的有效性,实现了系统的结构简单、运行偏差小、运行稳定,设计了以C8051F320单片机和LMD18200直流电机集成驱动芯片为核心的硬件电路,经过最后的软硬件整合测试,证明系统性能良好。     

基于DSP的工业缝纫机数控改造

根据工业缝纫机机械传动部分的自动化程度低、响应速度慢、传动机构间的齿轮精度和同步性差、机械总轴容易出现机械谐振和噪声大等缺点,本文将用3台电机独立控制工业平缝机的3个运动单元,将其拆分为独立单元。其中单台电机控制系统以DSP为控制芯片和相关外围电路构成三闭环直流调速系统（转速环、电流环、位置环）。实验表明该电机控制系统能够取得良好的动态性能和较宽的调速范围,转速误差在2％以内,同时系统结构简单,运行可靠,具有较高的使用价值。     

一次侧线圈阵列的无线电能传输系统设计

无线电能传输系统采用松耦合变压器进行能量传递,但由于发送端与接收端相对位置较远,耦合系数较低,故带来磁路环节传输效率低的问题。根据松耦合变压器的互感模型,分析了几种因素对传输效率的影响,并选择一次侧和二次侧电路均串联电容的补偿方式,设计了带有两个一次侧线圈的无线电能传输系统,包括一次侧线圈切换电路、电流检测电路以及控制程序。该设计提升了整个系统的功率因数,有效地改善了磁路环节的传输效率。     

基于铁基纳米晶的磁调制传感器的仿真研究

针对现有磁调制式直流传感器材料和结构上的不足,提出了一种新型磁调制式直流漏电流传感器。该传感器使用铁基纳米晶材料做磁芯,基于磁调制LR振荡器,通过检测绕组端电压的脉冲宽度变化,实现对直流漏电流大小和方向的测量。用两个反相绕在同一磁芯上的线圈进行差分的方法,来抑制零点漂移的产生,提高系统的稳定度。在仿真软件PSPICE中建立了磁调制传感器的模型。对磁调制直流传感器模型的仿真分析为后续基于铁基纳米晶的磁调制传感器的设计提供了理论依据。