基于CCD图像传感器的低压直流电器电弧能量分布可视化研究

发布时间：2021-04-25 23:28

　　低压电器作为重要的关合装置被广泛的应用于分布式储能、舰船推进、高铁及电动汽车等领域,并朝着更高电压水平发展。低压电器触头在闭合和开断期间中会形成高温电弧,能量巨大,电弧对触头及内部空间会有很强的灼烧作用,严重降低开关电器寿命,因此,电弧能量分布对开关电器工作性能的影响十分重要。尽管利用仿真数学模型等手段可以不受条件限制的分析电弧演变规律,但仿真研究往往是建立在大量假设基础上,脱离了实验研究中的客观性。随着计算机与传感器技术的进步,可视化研究被越来越广泛的应用在工业领域,特别是针对于高能量场的电弧等离子体研究,真正做到不与被测体直接接触,便可获取待测体能量分布信息,本文建立高效的电弧实验检测平台,分析开断过程中电弧能量及形态演变规律。具体工作如下:结合嵌入式软硬件,本文设计了实验样机作为电弧发生装置,分断速度可调节。为避免单一的电压、电流监测手段较难表征电弧复杂的能量演变过程,本文搭建了集电参数与图像信息采集于一体的开关电弧信息检测系统,对触头间隙内电流、电压测量的同时,完成电弧图像信息的准确采集,实现电弧能量分布可视化。设立采集信息的预处理流程,对电弧电参数及图像信息进行滤波操作和均衡... 

【文章来源】：沈阳工业大学辽宁省

【文章页数】：66 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题研究背景及意义
    1.2 国内外研究发展现状
        1.2.1 基于实验研究的高能量场可视化研究
        1.2.2 基于实验研究的电弧形态分布可视化研究
        1.2.3 基于数学模型的电弧仿真可视化研究
    1.3 课题来源及论文主要工作内容
第2章 电器电弧及能量分布计算原理
    2.1 开关电器电弧的组成
    2.2 比色测温原理
        2.2.1 CCD图像传感器
        2.2.2 基于彩色CCD的比色测温法
    2.3 本章小结
第3章 电弧多参数同步采集系统总体设计
    3.1 电弧发生装置的设计
        3.1.1 实验样机的机械设计
        3.1.2 分合闸驱动控制
        3.1.3 实验线路的搭建
    3.2 采集平台硬件设计
        3.2.1 图像采集平台
        3.2.2 电流信号采集
        3.2.3 电压信号采集
        3.2.4 串行通信设计
    3.3 采集平台软件设计
        3.3.1 数据采集控制流程
        3.3.2 Lab VIEW程序设计
    3.4 本章小结
第4章 数据的预处理操作
    4.1 采集波形的降噪
        4.1.1 算数平均值滤波
        4.1.2 滑动平均值滤波
    4.2 图像预处理
        4.2.1 图像滤波降噪处理
        4.2.2 灰度均衡化
    4.3 图像边缘检测
    4.4 本章小结
第5章 电弧能量及形态分布
    5.1 电弧能量分布可视化
        5.1.1 电弧能量等高线分布
        5.1.2 电弧图像的伪彩色填充
        5.1.3 动触头弹跳对电弧能量分布的影响
    5.2 电弧的形态特征提取
        5.2.1 图像二值化处理
        5.2.2 电弧图像面积与周长提取
        5.2.3 电弧图像质心的计算
    5.3 不同分断速度下电弧能量分布趋势及形态对比
        5.3.1 电弧演变过程中能量分布对比
        5.3.2 电弧演变过程中面积及周长扩散对比
        5.3.3 电弧运动轨迹对比
    5.4 本章小结
第6章 结论
参考文献
在学研究成果
致谢



本文编号：3160285