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基于小波变换的交流SSPC电弧检测功能特性研究

发布时间:2017-10-20 02:16

  本文关键词:基于小波变换的交流SSPC电弧检测功能特性研究


  更多相关文章: 固态功率控制器 交流故障电弧检测 平稳小波变换 奇异性检测 XE164FN单片机


【摘要】:固态功率控制器(Solid State Power Controller,SSPC)是先进飞机配电系统的重要组成部分,用于实现输电线路的智能控制与保护。在飞机配电系统中,除了传统的过流、短路等故障,电弧也会对线路造成危害。为了提高飞机整体的安全性,有必要对交流SSPC的电弧检测功能进行研究。本文首先介绍了电弧的放电特性、故障电弧产生的原因以及故障电弧分类,总结了交流电弧的伏安特性、时域及频域特征。以Mayer电弧模型为例,进行了不同负载类型下的串联交流电弧仿真,为交流故障电弧的特征提取以及判据制定提供了理论基础。其次,总结了国内外交流故障电弧的检测方法,并在实验室条件下采用接线端松动实验获得了阻性与阻感性两种故障电弧电流波形。根据小波模极大值及奇异性检测原理,利用Db3小波三层分解对正常电流波形与电弧电流波形进行了特征提取,分析结果表明电弧电流信号各层细节波形系数明显大于正常电流波形各层细节波形系数。在对小波变换快速实现方法与平稳小波变换(Stationary Wavelet Transform,SWT)硬件实现可行性进行分析之后,根据交流故障电弧的时域特征与时频域特征,确定了以交流半波为检测单位,波形平肩比例和奇异值为特征值的交流SSPC故障电弧检测判据。根据交流SSPC电弧检测的功能需求完成了各模块的硬件电路设计和软件开发。硬件方面,设计了供电电路、信号调理电路与频率检测电路;软件设计包括软件的开发流程与各子程序的功能描述。最后,基于英飞凌XE164FN单片机建立了交流SSPC电弧检测的硬件试验电路,编写了相应的检测软件,完成了SWT检测方法正确性与实时性的验证。实验结果表明该算法对实测故障电弧数据具有较高的识别率,并且具有很好的实时性,能够满足工程实践要求。
【关键词】:固态功率控制器 交流故障电弧检测 平稳小波变换 奇异性检测 XE164FN单片机
【学位授予单位】:西北工业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2016
【分类号】:V242
【目录】:
  • 摘要4-5
  • Abstract5-9
  • 第一章 绪论9-15
  • 1.1 飞机配电系统概述9-11
  • 1.1.1 飞机配电系统的发展9-10
  • 1.1.2 飞机固态配电系统10-11
  • 1.2 固态功率控制器概述11-12
  • 1.3 选题依据及研究内容12-14
  • 1.4 小结14-15
  • 第二章 交流电弧故障分析15-27
  • 2.1 电弧概述15-19
  • 2.1.1 气体放电伏安特性15-16
  • 2.1.2 故障电弧产生16-17
  • 2.1.3 故障电弧分类17-19
  • 2.2 交流故障电弧特性分析19-21
  • 2.2.1 交流电弧伏安特性19-20
  • 2.2.2 交流电弧时域特征20-21
  • 2.2.3 交流电弧频域特征21
  • 2.3 交流故障电弧仿真21-26
  • 2.3.1 电弧模型21-23
  • 2.3.2 基于Matlab的交流故障电弧仿真23-26
  • 2.4 小结26-27
  • 第三章 交流电弧检测方法研究27-51
  • 3.1 交流电弧检测国内外研究现状27-31
  • 3.2 交流故障电弧实验31-34
  • 3.2.1 交流电弧发生电路31-32
  • 3.2.2 交流电弧信号采集32-34
  • 3.3 小波分析理论基础34-40
  • 3.3.1 小波变换34-37
  • 3.3.2 多分辨率分析37-38
  • 3.3.3 小波基的选取38-40
  • 3.4 基于小波变换的交流电弧信号分析40-43
  • 3.4.1 小波模极大值及奇异性检测原理40
  • 3.4.2 交流故障电弧特征提取40-43
  • 3.5 交流故障电弧检测方法设计43-49
  • 3.5.1 小波变换快速实现方法44-45
  • 3.5.2 SWT硬件实现可行性分析45-49
  • 3.5.3 交流电弧检测方法设计49
  • 3.6 小结49-51
  • 第四章 交流SSPC电弧检测功能设计51-61
  • 4.1 交流SSPC电弧检测硬件设计51-55
  • 4.1.1 单片机系统51-53
  • 4.1.2 供电电路53
  • 4.1.3 信号调理电路53-54
  • 4.1.4 频率检测电路54-55
  • 4.2 交流SSPC电弧检测软件设计55-60
  • 4.2.1 开发环境55-57
  • 4.2.2 软件流程57-58
  • 4.2.3 模块化编程58-60
  • 4.3 小结60-61
  • 第五章 交流SSPC电弧检测功能验证61-69
  • 5.1 调理电路功能验证61-62
  • 5.2 频率检测电路功能验证62-63
  • 5.3 AD采样模块功能验证63-65
  • 5.4 SWT程序功能验证65-67
  • 5.5 小结67-69
  • 第六章 总结与展望69-71
  • 参考文献71-75
  • 论文及专利发表情况75-77
  • 致谢77-78

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本文编号:1064675

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