控制棒电机驱动器设计与实现
发布时间：2020-12-23 16:59
随着我国工业化进程的加快,对能源的需求日益增加,但随着传统化石能源的日益枯竭及环境保护的需求,发展新兴清洁能源,是一种必然之选;核能做为一种能效高、环保、可再生且技术上可行的新能源,具有广阔的发展空间。本文介绍了目前国际、国内在建核电站反应堆的情况,以国内最新的第四代高温气冷堆为载体,进行了棒位控制驱动器的设计。反应控制棒及驱动机构是反应堆的第一停堆系统,通过调节控制棒与反应液的接触深度,起到启动反应堆、停止反应堆工作的作用,来控制反应的强度及输出能量的大小。控制棒电机驱动器是控制棒步进电机的控制设备,其功能是根据反应堆上位控制系统的指令信号,驱动控制棒步进电机运转,带动控制棒执行提升、插入和保持动作,并把驱动器的状态反馈给上位机。控制棒电机驱动器采用抽箱式结构设计,内置2个驱动器模块(A/B),驱动器模块A和B为完整功能的步进驱动器单体,其功能包括基本电机驱动功能,试机功能、细分运行模式,电流设置及自动半电流保持功能、频率截止功能、电压电流保护功能、回馈制动保护功能以及电机及驱动器状态反馈功能;同时,驱动器模块还具有热备份功能及在线更换功能,驱动器模块A和B之间以通信方式和直连方式维...
【文章来源】：电子科技大学四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：75 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 选题依据与意义
1.2 国内外研究历史及现状
1.3 主要研究内容
1.4 章节安排
第二章 控制棒电机驱动器总体设计
2.1 总体方案设计
2.2 适配电机
2.2.1 适配电机描述
2.2.2 适配电机工作方式
2.3 驱动器主要功能要求
2.3.1 热备份功能
2.3.2 在线更换功能
2.3.3 细分运行模式
2.3.4 试机功能
2.3.5 自动半电流保持功能
2.3.6 电机及驱动器状态反馈功能
2.3.7 频率截止功能
2.3.8 电压电流保护功能
2.3.9 回馈制动保护功能
2.4 本章小结
第三章 驱动器接口设计
3.1 供电及接地
3.2 信号接口
3.2.1 输入接口
3.2.2 输出信号
3.2.3 输出驱动电流
3.3 面板开关及外部指示灯
3.3.1 前面板开关
3.3.2 前面板状态指示灯
3.3.3 后面板状态指示灯
3.4 外形尺寸及安装接口
3.5 电缆连接接口
3.5.1 驱动器与驱动器安装柜间的电气连接
3.5.2 驱动器安装柜与上位机的电气连接
3.5.3 驱动器安装柜与步进电机的电气连接
3.6 本章小结
第四章 驱动器模块详细设计
4.1 驱动器模块硬件平台设计
4.1.1 供电单元
4.1.2 功率变换单元
4.1.3 DSP控制单元
4.1.4 通讯电路单元
4.1.5 输入输出接口电路
4.1.6 开关和状态指示灯
4.2 驱动器模块软件设计
4.2.1 驱动器软件主要功能
4.2.2 驱动器工作流程
4.3 驱动器模块结构设计
4.3.1 机箱设计
4.3.2 机箱人机界面设计
4.3.3 机箱后面接口设计及标识
4.3.4 机箱热设计
4.3.5 防水、防盐雾设计
4.4 系统电缆设计
4.4.1 系统电缆设计概述
4.4.2 系统电缆安装详细方案
4.5 适应性提升技术研究
4.5.1 电磁兼容性设计
4.5.2 可靠性设计
4.5.3 可测试性设计
4.5.4 维修性设计
4.5.5 安全性设计
4.5.6 保障性设计
4.6 本章小结
第五章 驱动器模块功能设计
5.1 步进电机驱动功能的设计
5.2 热备份功能设计
5.3 故障快速切换功能的设计
5.4 在线更换功能设计
5.5 回馈制动单元的设计
5.6 故障监控单元的设计
5.7 本章小结
第六章 电机驱动器的功能测试及验证
6.1 电机驱动功能测试
6.2 细分功能测试
6.3 方向设置功能测试
6.4 试机功能测试
6.5 频率截止功能测试
6.6 自动半电流功能测试
6.7 热备份功能测试
6.8 在线更换功能测试
6.9 功率长线处理功能测试
6.10 信号长线处理功能测试
6.11 故障保护功能测试
6.12 输入输出接口测试
6.13 面板指示灯功能测试
6.14 面板数码管功能测试
6.15 控制棒跌落功能测试
6.16 本章小结
第七章 结论与展望
致谢
参考文献
攻读硕士学位期间取得的成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]第三代核电站控制棒驱动机构冷却系统风机设计[J]. 翁娜,沈秋平,郝国锋. 电力建设. 2014(06)
[2]控制棒驱动机构步进运动特性研究[J]. 刘鹏亮,周建明,吕永红. 核动力工程. 2014(02)
[3]棒控棒位系统数字化设计[J]. 李涛,许育周,王春生,周琦,穆昌洪,李腾龙. 核科学与工程. 2014(01)
[4]AP1000反应堆功率控制系统棒联锁逻辑分析[J]. 魏永斌. 中国高新技术企业. 2014(08)
[5]基于IGBT的反应堆控制棒驱动机构电源控制装置[J]. 郑杲,黄可东,余海涛,马权,金远,田宇,李国勇. 核动力工程. 2014(01)
[6]核电厂基于DCS平台的控制棒控制系统棒速控制分析[J]. 匡红波,卜江涛. 核电子学与探测技术. 2013(06)
[7]运行核电厂控制棒组件及其驱动机构异常事件的经验反馈[J]. 周红,肖志,陶书生,郑丽馨,陈召林. 核安全. 2013(01)
[8]核电站控制棒综合试验的优化改进[J]. 苑伟宇,徐霞军,李伟,袁屹昆. 核电子学与探测技术. 2013(03)
[9]落棒试验对控制棒状态的监测与预警[J]. 李刚,柴伟东,张大勇,何庆琼. 核科学与工程. 2012(S1)
[10]核反应堆控制棒驱动机构的结构及制造[J]. 周洁. 装备机械. 2010(04)
博士论文
[1]核电站反应堆棒控棒位控制系统数字化软硬件设计及其可靠性研究[D]. 刘冲.南华大学 2010
硕士论文
[1]全数字两相混合式步进电机驱动器的研制[D]. 何顺义.中南大学 2008
[2]基于DSP的永磁同步伺服系统的研究[D]. 徐宏.大连理工大学 2006
[3]永磁同步电机的矢量控制系统[D]. 汤新舟.浙江大学 2005
本文编号：2934037
【文章来源】：电子科技大学四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：75 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 选题依据与意义
1.2 国内外研究历史及现状
1.3 主要研究内容
1.4 章节安排
第二章 控制棒电机驱动器总体设计
2.1 总体方案设计
2.2 适配电机
2.2.1 适配电机描述
2.2.2 适配电机工作方式
2.3 驱动器主要功能要求
2.3.1 热备份功能
2.3.2 在线更换功能
2.3.3 细分运行模式
2.3.4 试机功能
2.3.5 自动半电流保持功能
2.3.6 电机及驱动器状态反馈功能
2.3.7 频率截止功能
2.3.8 电压电流保护功能
2.3.9 回馈制动保护功能
2.4 本章小结
第三章 驱动器接口设计
3.1 供电及接地
3.2 信号接口
3.2.1 输入接口
3.2.2 输出信号
3.2.3 输出驱动电流
3.3 面板开关及外部指示灯
3.3.1 前面板开关
3.3.2 前面板状态指示灯
3.3.3 后面板状态指示灯
3.4 外形尺寸及安装接口
3.5 电缆连接接口
3.5.1 驱动器与驱动器安装柜间的电气连接
3.5.2 驱动器安装柜与上位机的电气连接
3.5.3 驱动器安装柜与步进电机的电气连接
3.6 本章小结
第四章 驱动器模块详细设计
4.1 驱动器模块硬件平台设计
4.1.1 供电单元
4.1.2 功率变换单元
4.1.3 DSP控制单元
4.1.4 通讯电路单元
4.1.5 输入输出接口电路
4.1.6 开关和状态指示灯
4.2 驱动器模块软件设计
4.2.1 驱动器软件主要功能
4.2.2 驱动器工作流程
4.3 驱动器模块结构设计
4.3.1 机箱设计
4.3.2 机箱人机界面设计
4.3.3 机箱后面接口设计及标识
4.3.4 机箱热设计
4.3.5 防水、防盐雾设计
4.4 系统电缆设计
4.4.1 系统电缆设计概述
4.4.2 系统电缆安装详细方案
4.5 适应性提升技术研究
4.5.1 电磁兼容性设计
4.5.2 可靠性设计
4.5.3 可测试性设计
4.5.4 维修性设计
4.5.5 安全性设计
4.5.6 保障性设计
4.6 本章小结
第五章 驱动器模块功能设计
5.1 步进电机驱动功能的设计
5.2 热备份功能设计
5.3 故障快速切换功能的设计
5.4 在线更换功能设计
5.5 回馈制动单元的设计
5.6 故障监控单元的设计
5.7 本章小结
第六章 电机驱动器的功能测试及验证
6.1 电机驱动功能测试
6.2 细分功能测试
6.3 方向设置功能测试
6.4 试机功能测试
6.5 频率截止功能测试
6.6 自动半电流功能测试
6.7 热备份功能测试
6.8 在线更换功能测试
6.9 功率长线处理功能测试
6.10 信号长线处理功能测试
6.11 故障保护功能测试
6.12 输入输出接口测试
6.13 面板指示灯功能测试
6.14 面板数码管功能测试
6.15 控制棒跌落功能测试
6.16 本章小结
第七章 结论与展望
致谢
参考文献
攻读硕士学位期间取得的成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]第三代核电站控制棒驱动机构冷却系统风机设计[J]. 翁娜,沈秋平,郝国锋. 电力建设. 2014(06)
[2]控制棒驱动机构步进运动特性研究[J]. 刘鹏亮,周建明,吕永红. 核动力工程. 2014(02)
[3]棒控棒位系统数字化设计[J]. 李涛,许育周,王春生,周琦,穆昌洪,李腾龙. 核科学与工程. 2014(01)
[4]AP1000反应堆功率控制系统棒联锁逻辑分析[J]. 魏永斌. 中国高新技术企业. 2014(08)
[5]基于IGBT的反应堆控制棒驱动机构电源控制装置[J]. 郑杲,黄可东,余海涛,马权,金远,田宇,李国勇. 核动力工程. 2014(01)
[6]核电厂基于DCS平台的控制棒控制系统棒速控制分析[J]. 匡红波,卜江涛. 核电子学与探测技术. 2013(06)
[7]运行核电厂控制棒组件及其驱动机构异常事件的经验反馈[J]. 周红,肖志,陶书生,郑丽馨,陈召林. 核安全. 2013(01)
[8]核电站控制棒综合试验的优化改进[J]. 苑伟宇,徐霞军,李伟,袁屹昆. 核电子学与探测技术. 2013(03)
[9]落棒试验对控制棒状态的监测与预警[J]. 李刚,柴伟东,张大勇,何庆琼. 核科学与工程. 2012(S1)
[10]核反应堆控制棒驱动机构的结构及制造[J]. 周洁. 装备机械. 2010(04)
博士论文
[1]核电站反应堆棒控棒位控制系统数字化软硬件设计及其可靠性研究[D]. 刘冲.南华大学 2010
硕士论文
[1]全数字两相混合式步进电机驱动器的研制[D]. 何顺义.中南大学 2008
[2]基于DSP的永磁同步伺服系统的研究[D]. 徐宏.大连理工大学 2006
[3]永磁同步电机的矢量控制系统[D]. 汤新舟.浙江大学 2005
本文编号：2934037
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