同步发电机励磁碳刷电流监测系统

发布时间：2017-09-21 17:31

  本文关键词：同步发电机励磁碳刷电流监测系统

  更多相关文章： 电流检测 工业通讯 数字信号处理 FPGA

【摘要】：正常工作的大型同步发电机在碳刷与集电环之间通过几百甚至上千安培超大电流,才得以确保电机对外提供足够功率的电能。根据相关资料显示,目前大型同步发电机在碳刷与集电环之间多采用滑动机械接触式导流环,由于长时间机械磨损和设备损耗、抖动等问题,使这一环节存在较大的安全隐患。本文在充分调研、分析现有相关技术和安全化生产需要的基础上,较为系统地提出了同步电机励磁电流的检测方法,并设计了该方法的工程化方案。大型同步电机具有励磁电流大、导流环数量多、空间分布复杂以及工频干扰大的特点,为精确测量每一路励磁碳刷电流,本文首先对这一关键问题进行原理性分析,研究了在霍尔传感器外加入导磁环的方法对励磁碳刷电流之间互相影响的屏蔽作用;在抑制工频干扰方面,研究了SINC滤波器的特性,并将此滤波器引入励磁碳刷电流检测环节。基于以上的相关分析与研究,确定该方案工程化实现的器件选型方向。为实现多路电流信号的高速采集,提出以FPGA为主控芯片与LINEAR公司LTC2494 AD芯片组合的方案。同时为满足文中所设计的励磁碳刷电流监测系统与工控行业主流产品兼容,设计4-20mA电流环和RS485两种标准接口,利用Verilog HDL语言实现了RS485接口上Modbus通讯协议,程序设计过程中采用自上而下模块化设计,其中SPI接口、串口驱动和CRC校验等相关程序具有良好的可移植性。本文所设计的大型同步电机励磁碳刷电流检测系统,经过了理论分析、器件选型和实物制作三大流程,与台达B07S411触摸屏配合良好,实现了电厂中大型同步电机励磁碳刷电流的在线监测。
【关键词】：电流检测 工业通讯 数字信号处理 FPGA
【学位授予单位】：哈尔滨理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM31;TP274
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 绪论10-16
• 1.1 论文选题的背景基础10-11
• 1.2 国内外相关技术的发展现状11-14
• 1.2.1 电流检测技术发展现状11-12
• 1.2.2 数字信号处理技术发展现状12-13
• 1.2.3 FPGA发展现状13-14
• 1.3 本文主要研究内容14-16
• 第2章 系统设计方案及关键技术研究16-25
• 2.1 系统设计方案概述16
• 2.2 系统设计目标及技术指标16-17
• 2.2.1 系统设计目标16
• 2.2.2 系统主要技术指标16-17
• 2.3 系统硬件平台的构建17-18
• 2.4 励磁碳刷四路电流的电磁干扰分析18-21
• 2.4.1 励磁碳刷电流磁场分布18-20
• 2.4.2 WCS1500的应用分析20-21
• 2.5 SINC滤波器对工频噪声抑制分析21-23
• 2.6 本章小结23-25
• 第3章 同步发电机励磁碳刷电流监测系统硬件设计25-35
• 3.1 电流采集模块硬件设计25-27
• 3.2 FPGA单片控制模块硬件设计27-33
• 3.2.1 FPGA概述27
• 3.2.2 A/D转换电路设计27-29
• 3.2.3 接口电路设计29-30
• 3.2.4 控制电路设计30-33
• 3.3 本章小结33-35
• 第4章 同步发电机励磁碳刷电流监测系统软件设计35-60
• 4.1 硬件描述语言的选择及开发环境35-38
• 4.2 数据处理及控制程序设计38-44
• 4.2.1 SPI接口模块38-41
• 4.2.2 A/D控制模块41-44
• 4.3 数据通讯程序设计44-54
• 4.3.1 串口收发程序44-47
• 4.3.2 CRC校验程序47-49
• 4.3.3 通讯协议的约定及实现49-54
• 4.4 实验平台的构建及测试54-59
• 4.5 本章小结59-60
• 结论60-61
• 参考文献61-65
• 攻读学位期间发表的学术论文65-66
• 攻读学位期间授权的专利66-67
• 致谢67

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 张皓然;侯超;;FPGA在数字信号处理中的运用分析[J];信息化建设;2015年09期

2 孙炳;;关于数字信号处理技术的应用与发展研究[J];信息通信;2015年07期

3 尹娜;程芸;王鹏;;基于FPGA的双采样A/D通用配置方案[J];电子测量技术;2014年06期

4 张文丰;;探析FPGA技术在电子设计中的相关应用[J];电子技术与软件工程;2014年03期

5 丽娜;;数字信号处理的发展与应用[J];才智;2014年07期

6 彭宇;姜红兰;杨智明;乔立岩;刘旺;;基于DSP和FPGA的通用数字信号处理系统设计[J];国外电子测量技术;2013年01期

7 俞庆;姜文刚;;UART在FPGA上的设计与实现[J];电子测量技术;2012年11期

8 王霄航;;基于FPGA的Σ-Δ ADC数字抽取滤波器Sinc~3设计[J];微电子学;2012年05期

9 杨金孝;郭德春;张永波;杨永坤;;基于串口通信的FPGA配置控制方法及实现[J];计算机测量与控制;2011年04期

10 张云海;;发电机励磁碳刷打火的原因及预防[J];自动化应用;2010年08期

，

本文编号：895918