工业控制系统中弱电信号传输质量评估与提升技术研究

为提升工业控制系统中弱电信号的传输质量,文章采用综合性的评估方法和一系列优化措施。文章分析了某工业控制系统中弱电信号的传输情况,包括信号频率、衰减问题以及应用场景等关键信息。根据弱电信号传输质量的评估指标和评估方法,介绍某工业控制系统的评估实例,并基于评估结果,提出一系列优化措施。经实验验证,应用文章提出的优化措施能够在信号传输距离、信号衰减、信号干扰程度、传输稳定性以及数据传输速率等方面提高弱电信号的传输质量。

参数可调多斜率波控GMAW

从波形控制参数的角度分析了影响短路过渡GMAW焊接稳定性的因素,并在此基础上设计了一种短路电流上升斜率可调节的多斜率波形控制方法。结果表明,通过对各阶段波控参数精确的调节,可以为适应不同的工艺条件而微调焊接工艺规范的情况下通过调节短路电流的上升速度和控制时间,增加规范的适应性,保持焊接过程的稳定性;有效的提高GMAW的焊接性能,可以更好的满足不同的焊接工艺的要求。

电机式低压智能微型断路器控制系统设计

针对目前低压微型断路器不能远程分合闸的问题,设计了一种电机式智能微型断路器控制系统。介绍了设计该控制系统的必要性,提出了控制系统的整体设计方案和设计原理,对控制系统低功耗MCU设计、低功耗电源设计、状态反馈电路设计等关键技术进行了研究和实现,对系统的控制流程、状态检测及反馈流程进行了简要说明。功能验证试验表明,该智能微型断路器控制系统完全符合国内相关标准要求,能实现完整的分合闸控制和状态反馈功能,具有很强的应用价值和推广价值。

基于回转器的Buck变换器大信号建模

提出一种新的DC-DC变流器的大信号建模方法,利用回转器的内在特性,重点研究了基于能量守恒原则的Buck电路的降阶大信号模型,在线性化的同时,也适用于不同工作条件下(如CCM和DCM)的大信号切换,适合系统行为建模及级联系统大信号稳定性分析。仿真和实验结果也表明了该模型能够准确反映电源模块端口特性,验证了其有效性。

电流瞬时值控制的逆变器并联系统

对采用最大电流控制法、平均电流控制法、3C电流控制法和加权电流控制法等电流瞬时值均流控制的逆变器并联系统进行统一建模,提出了一种统一的小信号模型.利用该模型,可以很方便地分析系统在电路参数一致和不一致情况下的均流环稳定性问题.对多台并联系统的阻抗匹配特性问题进行了研究和探讨,讨论了均流环控制参数和并联逆变器台数对并联系统均流性能的影响.通过对两台220 V输出、单台最大输出功率为1 kW的逆变器并联系统进行实验,验证了理论分析的正确性.

脉冲焊全数字控制系统

设计并实现了脉冲焊电流和弧长的全数字控制,取得了良好的控制性能。文中根据脉冲焊工艺需要提出采用变参数数字PI调节器,取得了好的脉冲电流波控效果,同时提出了一种新的弧长调节方法,克服了传统压频转化法由于脉冲焊电弧模型难确定、弧压控制系统为多速率系统而导致的弧压控制器参数难于确定,很难在全范围内获得满意的弧长控制效果等问题,实现了在全范围内对弧长的快速、稳定调节,提高了弧长的控制性能。试验结果表明,设计的脉冲焊全数字控制系统取得了一致性好的理想电流波形,在焊矩高度等扰动发生时,控制器可以实现快速、稳定的弧长调节。

伺服控制电流信号检测技术研究

飞机结构静力/疲劳试验主要由加载控制系统、液压伺服系统、传感器等部分组成,控制系统输出的阀指令为电流信号,因此称之为伺服控制电流信号,在试验或调试过程中,因人为或意外等原因导致控制系统输出的伺服控制电流信号出现误差、中断、反向等故障,目前是通过交叉排除方式进行排查,即交叉更换伺服控制线缆、伺服阀、控制通道等一一进行排查,高利娃等研制了伺服阀检测灯,但是采用这种方法检测只能检测伺服阀线缆通断以及阀电流极性,无法精确地检测到伺服电流信号的大小,以及流经线缆时的损耗。文章针对以上问题设计了伺服控制电流检测装置,该装置根据控制系统的功率、信号输出范围、传输方式等特点,选择合适的转接插头、航空插座、开关、微型电流表等部件,通过合理的逻辑布局组合实现伺服控制电流的检测,最后通过功能验证以及试验应用表明伺服控制电流信号检测装置设计合理,检测结果准确、可靠、使用安全,大大地降低了试验调试与运行中的排故时间,使试验运行效率大幅度提高。

一种新型研究Boost电路大信号稳定性的模型

随着科技的不断进步,多模块系统越来越多地被运用在各种复杂的应用场合。其中级联是应用最广泛的连接形式。级联稳定性(包括小信号稳定性和大信号稳定性)是系统可靠运行的关键因素。由于电力电子变流器属于强非线性系统,直接分析单级变流器或者级联系统的大信号稳定性是极其复杂的,故建立一种简单、有效的大信号模型是研究系统大信号稳定性的基础。本文以峰值电流控制下的Boost电路为例,提出了一种新的大信号模型。该模型利用功率守恒原理,在平均化的同时,实现了不同工作条件下(如CCM和DCM)大信号模型的统一,并实现了系统的降阶,适合系统行为级建模及后续级联系统大信号稳定性分析。仿真和实验均证明了模型的正确性。

基于DSP的直流无刷电机数字控制系统的设计

为满足高性能实时测控系统的要求,设计由数字信号处理器和通用监控系统MCGS组成的应用于无刷直流电机(BLDCM)的数字控制系统。详细阐述了用DSP实现电机控制的原理和方法,介绍了由MCGS构成的PC机和以DSP为核心的下位机之间利用莫迪康总线(Modbus)通信协议实现串行通信的具体过程。该方案利用了DSP外设接口丰富、运算速度快及MCGS界面友好、结构简单等优点,不但实现了电机转速和电流的实时采集和分析,而且对电机控制参数进行了在线调试。实验结果表明,这种控制方法可靠、易于实现。

基于统一模型的谐波及无功电流检测

基于瞬时无功功率理论建立了谐波及无功电流检测系统闭环、开环的统一模型.将负载电流进行坐标变换,在旋转坐标系下经低通滤波得到基波有功电流,从负载电流中减掉基波有功电流获得谐波及无功电流.给出检测电路等效低通滤波器的优化设计方案,分析了等效滤波器的阶数、截止频率对检测系统动、静态特性的影响.结果表明,为了兼顾检测系统动、静态特性的要求,等效滤波器的截止频率应为10～40Hz;为了减小系统的复杂性,等效滤波器的阶数不宜高于三阶.通过电力有源滤波器的谐波及无功电流实时闭环检测系统的实验,结果表明该检测系统具有良好的动、静态响应.

一种智能柔性谐波补偿方法

针对配电电网电压水平低和电能质量差的现状,以谐波补偿装置为对象,研究了其在三相四线制配电电网中的应用。以数字处理芯片(DSP)和微控制芯片为核心,在瞬时无功功率理论的基础上,详细分析了谐波电流检测方法,提出了基于空间矢量法的PWM脉冲产生方法。仿真研究结果表明,智能柔性方法能对电网谐波进行有效抑制,验证了设计方案的正确性和可行性。

超导装置失超实验电流控制器的研制

对超导材料失超特性研究是超导电力科学技术中的重要基础课题。针对超导装置失超实验要求,研制出以数字信号处理器(DSP)为核心、以大功率晶闸管为主功率元件的新型失超实验电流控制器。该系统没有复杂的外围逻辑电路,充分发挥了DSP速度快、计算能力强的特点,它为超导实验实现小型化、数字化提供了一个很好的平台,并已成功地应用于超导装置失超实验中。

小电流接地系统单相接地注入信号源协调控制策略研究

小电流接地系统单相接地注入信号源作为故障定位的辅助设备,在现场得到了大量的应用。但是当电网的结构发生变化时,有可能出现多台注入信号源并列运行的情况,对故障定位的正确性造成影响。文章研究分析了一种单相接地注入信号源协调控制策略,主站调度服务器和多个注入信号源之间进行实时通信,形成分布式控制系统。当配电网的运行方式发生变化时,主站调度服务器控制一台注入信号源投入运行,同时闭锁其他注入信号源,避免单相接地注入信号源误动和频繁调节。根据注入信号源的不同位置,深入分析了定位方法的差异,数字仿真分析验证了所提出的方法的有效性。

小电流接地故障初相角模拟试验控制系统的设计

针对小电流接地故障物理模拟试验设计了故障初相角控制系统。分析了故障初相角对小电流接地系统暂态信号的影响,给出了故障初相角控制系统的设计原理和工作逻辑,重点介绍了系统的硬件组成和软件控制过程,其中硬件组成包括过零检测电路、单片机以及可控硅的驱动电路;软件控制过程即CPU的工作程序流程。将故障初相角控制系统接入有源配电网静态模拟系统进行小电流接地故障模拟试验,试验结果表明该控制系统能精确地控制故障初相角的大小。

F-C回路熔断器故障原因分析及处理措施

介绍了高压限流熔断器(F)加高压真空接触器(C)开关回路的特点及工作原理,以某电厂某段输煤皮带高压电机F-C开关回路熔断器故障为例,通过分析得出故障原因为F-C开关回路与保护装置、分散控制系统上位机故障发信配合不佳,导致皮带电机电流过载。提出了具体的处理措施,保证了设备的安全运行。

基于DSC的数字直流调速系统设计

模拟直流调整系统具有线路复杂、通用性差、易受器件性能及环境温度影响等缺点。为克服以上不足,设计了一种基于数字信号控制器(DSC)的数字直流调速系统。系统采用了Microchip公司的电机控制DSC芯片dsPIC30F4011为控制核心,采用了电流内环、速度外环的双闭环控制策略,环路的数字PI校正及脉宽调制(PWM)控制信号的产生全部由DSC软件完成。工程实践结果表明,该系统具有精度高、超调小、抗扰能力强、可靠性高等优点。

DSP在电动车应用中的几个关键问题

为了深入研究DSP在电动车领域的应用,设计了基于TMS320 DSP2407A的轮式驱动电动车控制系统,提出了全桥调制时的相电流检测方法、转子位置检测方法和轮式驱动的通信系统设计。控制系统采用一个CPU控制两个电机的简单易行模式,相电流检测实现单电流传感器检测三相相电流的新技术,转子位置检测通过DSP直接处理位置信号并软件优化获得准确的转子位置,通信系统采用CAN和RS232总线完成数据实时通讯。试验证明,通过合理设计各关键工作子系统,并在整车系统及平台上进行紧密串连,使电动车获得了卓越的整体工作性能。

低压电器试验短耐控制系统故障诊断及实现策略

针对低压电器试验短耐控制系统,明确了其故障检测与诊断的任务和内容,阐述了系统中电流信号控制系统、电压信号控制系统故障诊断和实现策略。为故障诊断系统提供了基本框架,可作为进一步设计参考。

模块化阻抗测量装置中变频信号源并联系统分布式均流控制

为实现模块化扩容及大功率输出,提出一种模块化隔离变频电源系统控制策略。该策略基于模块化变频信号源并联系统,设计同步控制和均流控制,从变频信号源根据主变频信号源的输出电流自动调节输出功率,实现自适应并联运行。首先,采集主变频信号源的相位信息,从变频信号源通过检测与其相位差产生同步信号并用于控制正弦基准信号的相位同步,进而控制从变频信号源保持同频和同相。此外,从变频信号源检测与主变频信号源的输出电流差值并调整正弦基准进行均流调节,可实现变频信号源间的输出均流。利用Matlab搭建仿真模型,仿真结果表明该控制策略可减小并联环流并有助于隔离变频电源系统稳定运行。

控制系统对两端MMC-HVDC系统小信号稳定性的影响

基于模块化多电平换流器的高压直流输电(MMC-HVDC)系统的小信号稳定性研究可为工程设计及参数选择提供一定理论指导,而控制系统是影响MMC-HVDC系统稳定性的关键因素。本文针对两端MMC-HVDC系统,同时考虑了MMC的内部谐波动态特性及整流站和逆变站之间的相互作用关系,在MATLAB中建立了其小信号模型,并与PSCAD/EMTDC中详细电磁暂态模型进行对比,验证了模型的正确性。然后基于所建立的小信号模型,采用特征根及参与因子分析方法,研究了整流侧与逆变侧MMC系统的电流矢量控制(VCC)、环流抑制控制(CCSC)及锁相环(PLL)参数对系统小信号稳定性的影响。最后获得了可以保证系统稳定运行的控制系统参数的可行域,并揭示了易导致系统振荡甚至失稳的关键控制参数及对应主导模态特征。该工作可为MMC-HVDC工程的控制系统参数设计提供有价值的理论指导,同时为分析系统失稳原因提供了思路。