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电磁感应数字电源的设计与实现

作　者: 吴志勇
导　师: 梁明
学　校: 华北电力大学（北京）
专　业: 信号与信息处理
关键词: 电磁感应电流互感器铁芯单片机高压侧电源
分类号: TN86
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

随着智能电网的建设,将会有越来越多的监控终端用来全面实时监控输配电设备的运行状态参数,对于安装在高压现场的监控终端需要电气安全隔离,可靠的电源供给是这些监测电子设备要解决的关键问题。本文针对以上情况研制了一种电磁感应数字电源,通过电磁感应的方式,利用电流互感器(Current Transformer, CT)从高压导线获取电能。本文选用磁饱和点高的取能铁芯,使取能铁芯在高压母线动态电流范围内始终工作在非饱和状态,并在取能线圈上引出多个抽头,采用数字电源的设计方法,通过采样后端的感应电压反馈调节电源CT的变比,设计的电源具有良好的自适应性,扩大了CT供电适应母线电流的动态范围,有效解决了CT供电存在的电源热耗始终随母线电流增大而增大的问题。本文也对电源的电子电路进行了详细设计,使电源的输出电压可程控。结果表明,这种电磁感应数字电源在线路电流从10A到1000A的变化范围内,能为高压侧的电子设备提供约500mw的功率,输出电压达到了预期的设计效果,具有一定的实用价值。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-9
第1章绪论  9-15
  1.1 选题背景及意义  9
  1.2 高压侧电子设备供电电源的研究现状  9-14
  1.3 本文的主要工作及内容安排  14-15
第2章电磁感应数字电源的设计方案  15-21
  2.1 电子设备供电电源的主要指标  15-16
  2.2 电子设备对供电电源的基本要求  16
  2.3 电磁感应取能的基本原理  16-17
  2.4 电磁感应数字电源的设计方案  17-20
  2.5 本章小结  20-21
第3章取能电流互感器的设计  21-32
  3.1 电磁场基本理论  21-24
    3.1.1 磁场的基本物理量  21-22
    3.1.2 安培环路定律  22-23
    3.1.3 法拉第电磁感应定律  23
    3.1.4 铁磁材料的磁化特性  23-24
  3.2 取能电流互感器理论分析  24-27
    3.2.1 电流互感器的工作原理  24-26
    3.2.2 铁芯饱和对互感器的影响  26-27
  3.3 取能铁芯的设计  27-29
    3.3.1 铁芯结构设计  27-28
    3.3.2 铁芯材料选择  28-29
  3.4 取能线圈的设计  29-31
  3.5 本章小结  31-32
第4章电源硬件及软件设计  32-59
  4.1 冲击保护电路  32-33
  4.2 整流电路  33-35
  4.3 滤波电路  35-36
  4.4 CT变比控制单元  36-39
    4.4.1 继电器  36-37
    4.4.2 继电器驱动电路  37-38
    4.4.3 线圈抽头选择  38-39
  4.5 微处理器系统  39-49
    4.5.1 单片机供电电路  40-41
    4.5.2 振荡电路  41-42
    4.5.3 复位电路  42-46
    4.5.4 信号调理电路  46-47
    4.5.5 A/D采样模块  47-49
  4.6 稳压输出  49-54
  4.7 印制电路板的优化设计  54-55
  4.8 线圈抽头切换算法  55-58
  4.9 本章小结  58-59
第5章电源的模拟实验测试分析与应用  59-65
  5.1 模拟实验平台  59-60
  5.2 测试数据与分析  60-63
  5.3 感应电源在新型电缆接头温度监测系统中的应用  63-64
  5.4 本章小结  64-65
第6章结论和展望  65-66
参考文献  66-70
附录1 原理图  70-71
附录2 源程序清单  71-76
攻读硕士学位期间发表的论文  76-77
攻读硕士期间参加的科研工作  77-78
致谢  78

电磁感应数字电源的设计与实现

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