脈沖電源范文

時間:2023-03-18 07:55:12

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脈沖電源

篇1

粉塵比電阻大于1011Ω·cm(高比電阻)時,采用傳統(tǒng)工頻、高頻電源的電除塵器收塵,由于高電阻粉塵在電場中的高粘附力,使振打無法有效地將粉塵從收塵極板上除下,最終引成反電暈現(xiàn)象,降低了除塵器的除塵效率。脈沖電源獨特的基礎(chǔ)電壓疊加脈沖電壓的雙電模式,相比于傳統(tǒng)的工頻、高頻電源,能使粉塵的驅(qū)進(jìn)速度明顯提高,如圖1所示,這使得同收塵面積的靜電除塵器在使用不同電源控制系統(tǒng)時產(chǎn)生完全不同的除塵效果。增強(qiáng)系數(shù)H=Wp/Wdc,其中Wp為應(yīng)用脈沖電源后的粉塵驅(qū)進(jìn)速度,Wdc為應(yīng)用常規(guī)電源后的粉塵驅(qū)進(jìn)速度。從上圖中看出,粉塵比電阻越高,應(yīng)用脈沖電源后的效果越好,當(dāng)粉塵比電阻為1013Ω·cm時,增強(qiáng)系數(shù)達(dá)到2.2倍,即脈沖電源對粉塵驅(qū)進(jìn)速度的提高效果是常規(guī)電源的2.2倍,這就使得脈沖電源在高比電阻粉塵的除塵效率上完全優(yōu)于常規(guī)電源。同時,脈沖電源的脈沖電流大,電壓脈寬窄(≤120us),電除塵器電壓上升率高,達(dá)2KV/us,荷電和電暈效果好,火花電壓高,比常規(guī)電源提高幾十KV,而基礎(chǔ)電源電壓總低于火花電壓,能有效抑制反電暈和二次揚塵,有利于收塵。依據(jù)多年電除塵研究經(jīng)驗和相關(guān)工業(yè)應(yīng)用,電除塵器電場越往后,粉塵比電阻越高。在除塵器后兩級電場粉塵的平均比電阻一般都能達(dá)到1.0×1011~1.0×1013(Ω·cm)數(shù)量級。利用多伊奇公式η=1-e-w·A/Q及其他相關(guān)知識,可以計算出脈沖電源對不同比電阻粉塵的理論除塵效率,如表1所示。從表中可見,比電阻越高,脈沖電源的除塵效率越好,比電阻為1.0×1012~1.0×1013(Ω·cm)時,理論效率可達(dá)99.9934%。

2.脈沖電源的組成及結(jié)構(gòu)

脈沖電源是適用于電除塵器的電源,目前在世界各地的電廠、鋼鐵廠及水泥廠的環(huán)保除塵機(jī)械設(shè)備中得到了廣泛應(yīng)用,除塵效果顯著。它主要由控制柜和高壓輸出變壓器兩部分組成,分別放置于控制室和電除塵器頂部。脈沖電源系統(tǒng)一般由基礎(chǔ)電壓產(chǎn)生部分、脈沖電壓產(chǎn)生部分、控制部分及通訊部分組成。其原理圖如圖2所示。1)基礎(chǔ)電壓Vdc產(chǎn)生部分三相交流電源輸入至三相升壓變壓器,經(jīng)三相整流橋和濾波電路后,產(chǎn)生一個高壓直流電壓,再經(jīng)扼流電感L2和耦合電感L4送至電除塵器中,供應(yīng)電除塵器ESP所需的基礎(chǔ)電壓。2)脈沖電壓產(chǎn)生部分三相交流AC380V輸入至三相升壓變壓器,經(jīng)整流橋、濾波電路后,得到一個高壓直流電壓,經(jīng)扼流電感L1給儲能電容Cs充電。當(dāng)高壓IGBT(SW1)導(dǎo)通時,儲能電容Cs、扼流電感L3、耦合電感L4、電除塵器ESP等效電容形成諧振回路,儲能電容Cs內(nèi)的電量在該回路內(nèi)諧振,在電除塵器ESP兩端形成一個脈沖電壓。該脈沖電壓與基礎(chǔ)電壓疊加,產(chǎn)生最終所需的加至電除塵器ESP上的電壓波形,如圖3所示。諧振后半部分,電量回充給儲能電容Cs,節(jié)約電能。當(dāng)高壓IGBT關(guān)斷時,諧振回路斷開,電源繼續(xù)給儲能電容充電至原電壓,等待下次脈沖的產(chǎn)生,如此循環(huán)。3)控制部分通過一個核心控制器(嵌入式系統(tǒng)),控制基礎(chǔ)電壓、脈沖電壓的產(chǎn)生,并接收脈沖電源的反饋信號、監(jiān)控關(guān)鍵位置的運行狀況,調(diào)整脈沖電源的運行狀態(tài),使脈沖電源適應(yīng)各種復(fù)雜工況的要求,產(chǎn)生最大的收塵效率及節(jié)能目標(biāo)。同時采用快速、智能的火花響應(yīng)、處理機(jī)制,保證火花狀態(tài)下設(shè)備的安全、穩(wěn)定運行。4)通訊部分通過以太網(wǎng)控制器,在通訊協(xié)議,比如Modbus的基礎(chǔ)上搭建整個通訊系統(tǒng),在上位機(jī)界面上監(jiān)控各個脈沖電源的運行情況,并統(tǒng)一控制、調(diào)配,便于運行和管理,提高工作效率。

3.脈沖電源除塵的特點和優(yōu)勢

對于常規(guī)除塵器控制電源,脈沖電源具有如下主要優(yōu)勢:1)脈沖電源具有常規(guī)電源各種特性;2)在基準(zhǔn)電壓的基礎(chǔ)上疊加脈沖電壓,有效抑制高比電阻粉塵的反電暈現(xiàn)象,同時使電場獲得盡可能大的電暈場強(qiáng),使高比電阻粉塵充分實現(xiàn)電離、吸附、放電等過程;3)在獲得較高場強(qiáng)的狀態(tài)下,使得電耗最大可能的節(jié)省。對于電除塵器本體一類的改造,脈沖電源具有如下主要優(yōu)勢:(1)改造簡便,可在不停爐、短期停電的狀態(tài)下完成改造;(2)改造周期短,見效快;(3)故障時影響小,無需停爐整改;(4)改造成本低;(5)對于原本體小的除塵器有適當(dāng)提效功能。綜合考慮,脈沖電源較其他除塵器技術(shù)具有全面的、可靠的優(yōu)勢,采用脈沖電源對電除塵器進(jìn)行改造是目前適應(yīng)國家新環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)的最佳改選方案。

4.脈沖電源工程應(yīng)用及發(fā)展前景

篇2

【關(guān)鍵詞】電火花加工;DDS;AD9851;脈沖電源

引言

電火花加工是利用工作液中的兩極間不斷產(chǎn)生脈沖性的火花放電,依靠每次放電時產(chǎn)生的局部、瞬時高溫把金屬材料逐次微量蝕除下來,從而切割成形的特種加工方法,又稱放電加工或電蝕加工[1]。脈沖電源作為電火花加工機(jī)床的主要組成部分,為擊穿加工介質(zhì)提供所需要的電壓,并在間隙擊穿后提供能量以蝕除金屬,其性能的好壞直接決定了加工設(shè)備穩(wěn)定性和生產(chǎn)效率的高低[2]。傳統(tǒng)的電火花加工脈沖電源有RC式、電子管式和晶體管式等多種形式[3]。弛張式RC脈沖電源是電火花加工中最早使用的脈沖電源,結(jié)構(gòu)簡單、使用可靠,特別是能夠產(chǎn)生脈沖寬度很小的窄脈沖,但是在放電過程中脈沖能量不可控。隨著電子技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)和控制技術(shù)的發(fā)展,現(xiàn)在開發(fā)的脈沖電源正向著智能化、節(jié)能化、安全化的方向發(fā)展[4]。而在微電子技術(shù)發(fā)展的帶動下,DSP芯片的應(yīng)用得到迅速發(fā)展,因此基于DSP芯片的開關(guān)電源擁有著廣闊的前景,成為今后開關(guān)電源的發(fā)展趨勢。單片機(jī)芯片控制的脈沖電源就是其中之一。本文以AD9851[5]為核心,結(jié)合AT89S52微處理控制器芯片的共同作用,產(chǎn)生高頻可調(diào)的脈沖波形,滿足電火花微細(xì)加工的要求。同時,為保證加工的實時性和準(zhǔn)確性,采用A/D芯片進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和轉(zhuǎn)換,并反饋回單片機(jī)中進(jìn)行數(shù)據(jù)處理,調(diào)節(jié)產(chǎn)生的脈沖及控制電極動作。

1.脈沖電源的單片機(jī)控制原理

本脈沖電源采用單片機(jī)芯片來控制脈沖的產(chǎn)生,采用晶振和定時器來形成矩形波。由單片機(jī)控制的脈沖發(fā)生器的硬件電路與軟件編程設(shè)計簡單,調(diào)試方便,集成度高,而且抗干擾性強(qiáng),并采用大功率MOSFET器件的斬波電路來獲得高頻脈沖,可顯著地提高電源的獨立性,改善電火花電源的加工性能。脈沖電源原理圖如圖1所示。

圖1 電火花加工用脈沖電源原理圖

單片機(jī)芯片輸出相應(yīng)的脈沖控制信號送給驅(qū)動電路,控制功率電子開關(guān)管的開通和關(guān)閉,對直流電源進(jìn)行斬波形成預(yù)定脈寬和脈間的功率脈沖序列,最后把這種功率脈沖序列加到放電加工間隙,從而實現(xiàn)電火花加工。在加工的過程中,通過電壓電流傳感器檢測加工電流的大小來調(diào)整脈沖的頻率和幅值,從而實現(xiàn)穩(wěn)定的加工。

2.硬件設(shè)計

2.1 高頻脈沖信號的產(chǎn)生

因為電火花加工的精度基本要求在微米級以上,因此必須使控制的單脈沖輸出能量要在10-6~10-7J之間[6],這就要求每次的脈沖放電的時間很短,即保證脈沖的頻率足夠高,脈沖寬度需達(dá)到1μs以上。為了在加工零件時有充足的消電離時間,同時防止短路(因放電間隙中有電蝕產(chǎn)物搭接或伺服進(jìn)給系統(tǒng)瞬時進(jìn)給過多或所致)和電弧放電(因排屑不及時,集中在某一局部點放電,局部熱量累積,導(dǎo)致溫度升高,惡性循環(huán)),所以要有足夠的脈沖時間。

本脈沖信號發(fā)生器選用了AD9851芯片和AT89S52微處理控制器,同時采用功率場效應(yīng)管(MOSFET)作為高頻功率開關(guān)管。AD9851的脈沖頻率可以調(diào)節(jié),能夠產(chǎn)生最大的脈沖頻率為180MHZ,為一款高頻高精度脈沖發(fā)生DDS芯片??梢杂呻娐穪砜刂扑妮敵雒}沖頻率,其電路簡單,體積較小,可節(jié)省PCB板面積。脈沖信號產(chǎn)生的原理如圖2。

圖中AT89S52的引腳Pl.0~P1.7連接到AD9851的D0~D7腳,作為AD9851的并/串行數(shù)據(jù)輸入端口。同時P2.0、P2.1作為I/O口輸出數(shù)據(jù)控制AD9851的FQ_UD、W_CLK。在該設(shè)計中采用單片機(jī)AT89S52對DDS置數(shù),應(yīng)用并行置數(shù)的方式。選用30M有源晶振為外部時鐘源,可保證DDS輸出信號的頻率精度和穩(wěn)定性。

圖2 脈沖信號產(chǎn)生的原理圖

上電后,單片機(jī)首先對DDS、LCD等進(jìn)行初始化,設(shè)置完畢后向單片機(jī)發(fā)出應(yīng)答,接著單片機(jī)讀取內(nèi)部存儲器中的數(shù)據(jù)作為系統(tǒng)緩存器的數(shù)據(jù),把DDS的頻率數(shù)據(jù)先轉(zhuǎn)換成BCD碼送到LCD顯示,延時一段時間后啟動DDS芯片,AD9851輸出相應(yīng)頻率的頻譜純凈的正弦信號。經(jīng)外部無源低通對輸出濾波后,從引腳VINP寫入AD9851內(nèi)部高速比較器,最后由引腳VOUIP輸出得到精確穩(wěn)定的方波。然后進(jìn)入鍵盤掃描程序,判斷是否有按鍵按下,如有按鍵按下單片機(jī)則執(zhí)行停止動作、送顯示、或改變輸出信號頻率控制字的值等操作。該系統(tǒng)輸出信號穩(wěn)定性、精度都相當(dāng)高。

因單片機(jī)工作電壓只需+5V,與電火花加工電源都是較高電壓,為提高了系統(tǒng)的抗干擾能力,加入光耦隔離部分起強(qiáng)弱電隔離作用。在每個集成芯片的電源輸入端接有電容,把電路板上模擬地與數(shù)字地分開,同時盡量采用較粗的地線。這些措施可很好地抑制高頻電源對集成芯片的影響及交流電源的干擾。

2.2 脈沖驅(qū)動放大電路的設(shè)計

功率放大器的核心是大功率場效應(yīng)管,其關(guān)鍵是否能把脈沖寬度壓縮到10-6~10-7s量級。大功率場效應(yīng)管與大功率三極管相比,具有輸入動態(tài)范圍大、阻抗高、抗輻射能力強(qiáng)、溫度穩(wěn)定性好等優(yōu)點。因AD9851輸出最大只有2.5V的脈沖幅值,無法驅(qū)動MOSFET的柵極,所以需外加一脈沖驅(qū)動放大電路來放大脈沖,驅(qū)動電路如圖3所示。其工作過程為:在輸入端V是高電平時,VT1導(dǎo)通,電流經(jīng)三極管VT1,二極管VD1以及電阻R3向場效應(yīng)管的輸入電容快速充電,柵極電位迅速升高,達(dá)到開啟電壓使漏源端導(dǎo)通,此時VT2處在截止?fàn)顟B(tài)。相反,當(dāng)輸入端Vi變?yōu)榈碗娖綍r,VT2導(dǎo)通而VT1轉(zhuǎn)為截止,充滿電的輸入電容經(jīng)VT2對地快速放電,使場效應(yīng)管的漏源端迅速關(guān)斷。

圖3 脈沖驅(qū)動放大電路

3.軟件編程

軟件編程主要是依據(jù)AD9851的不同控制字方式,在芯片內(nèi)寫入不同功能的控制字。其重點就是計算頻率控制字,如AD9851參考時鐘為30MHz,同時開啟6倍頻器時,則輸出頻率f= (32位控制字×180MHz)/232。本系統(tǒng)采用并行輸入方式,軟件流程圖如圖4所示。

圖4 軟件流程圖

上電后先初始化AD9851及微處理器AT89S52,由鍵盤輸入需要信號的頻率,送入內(nèi)存并將其轉(zhuǎn)換為BCD碼送到LCD顯示,延時一段時間,通過將AT89S52的P2.1口置位,使AD9851的寫入信號端W_CLK有效,連續(xù)5個W_CLK上升沿后,即完成全部40位控制數(shù)據(jù)的輸入,然后將AT89S52的P2.0口置位,即頻率更新控制信號端FQ_UD有效,40位數(shù)據(jù)會從輸入寄存器被寫入頻率和相位控制寄存器,更新DDS的輸出頻率和相位,同時把地址指針復(fù)位到第一個輸入寄存器,等待著下一組新數(shù)據(jù)的寫入。

4.結(jié)語

采用DDS芯片來設(shè)計電火花加工脈沖電源,能大大減小電源體積,簡化結(jié)構(gòu),并在一定范圍內(nèi)可以方便地調(diào)節(jié)電火花加工的電參數(shù)。應(yīng)用AD9851芯片和相應(yīng)輔助電路來產(chǎn)生脈沖信號,脈沖頻率值得到大大地提高,并可以在線調(diào)節(jié)脈沖寬度與重復(fù)頻率,從而獲得較好的電火花加工精度和可靠性。

參考文獻(xiàn)

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篇3

關(guān)鍵詞:半導(dǎo)體激光電源;MAX1968;TEC;TTL;溫度控制

中圖分類號:TN789文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A文章編號:1009-2374(2009)09-0021-02

一、半導(dǎo)體激光電源的發(fā)展及技術(shù)要求

目前,半導(dǎo)體激光器在通信技術(shù)、生物醫(yī)學(xué)工程、軍工技術(shù)等領(lǐng)域的應(yīng)用越來越廣泛。因此半導(dǎo)體激光電源的可靠性、穩(wěn)定性也就顯得格外重要。由于激光器的發(fā)射譜線、倍頻晶體的相位匹配等對溫度十分敏感,因此溫度的變化嚴(yán)重影響著整個器件的性能,因此,溫度控制電路對整個激光器件的品質(zhì)是非常關(guān)鍵的。小功率的激光器可以采用簡單的被動散熱;高功率的激光器一般需要水冷,通過調(diào)節(jié)循環(huán)管道內(nèi)水流量來達(dá)到控溫的目的,這種方法精度不高,而且受到應(yīng)用環(huán)境的限制,使激光器的應(yīng)用范圍變窄。若要激光器的控溫具有高穩(wěn)定度,則需要用半導(dǎo)體制冷器(Thermal Electronic Cooler,TEC)作為溫控系統(tǒng)的控溫執(zhí)行器件,通過調(diào)節(jié)流經(jīng) TEC 的電流方向和大小,可以實現(xiàn)制冷或者加熱,實現(xiàn)較高的控溫效率,同時達(dá)到理想的控溫精度。

二、半導(dǎo)體激光電源的系統(tǒng)設(shè)計

如圖1的系統(tǒng)框圖,整個系統(tǒng)分為三個部分,分別為激光電源(LASOR DIODE,簡稱LD)恒流輸出部分,TTL電平控制部分以及半導(dǎo)體制冷器(Thermal Electronic Cooler, TEC)溫度監(jiān)測與控制部分。

在激光電源恒流輸出部分中,首先用一個模塊電源將市電的220V交流電轉(zhuǎn)換為5V/4A的直流輸出;然后通過一系列濾波調(diào)壓將收到的直流電量整合到攜帶有少量微小噪聲干擾的直流量,最后通過一個恒流電路將輸出電流穩(wěn)定到3A,輸送給激光器。

在TTL電平控制部分中,主要是通過TTL電平控制恒流電路中輸出MOS管的導(dǎo)通與關(guān)閉以達(dá)到調(diào)制激光的功能。

在TEC溫度監(jiān)測與控制部分中,激光器表面的溫度信號首先通過一個溫度-電壓傳感器轉(zhuǎn)變?yōu)榭刹杉臉?biāo)準(zhǔn)電壓信號,并傳送給比例電路。電壓信號通過比例電路的放大與濾波后,傳送給TEC驅(qū)動電路和比較電路。TEC的驅(qū)動電路將接收到的信號與基準(zhǔn)值相比較,以驅(qū)動TEC不工作、制熱或者制冷。比較電路將接收來的信號與基準(zhǔn)值進(jìn)行比較與分析,當(dāng)溫度超過預(yù)設(shè)的溫度上下限值時,發(fā)送出一個警報信號迫使整個電源停止工作。

三、半導(dǎo)體激光電源的硬件連接

硬件連接主要分為兩個部分,第一部分是半導(dǎo)體激光器部分,為激光器提供穩(wěn)定的輸出,同時利用TTL信號和警報信號控制電源的工作狀態(tài);第二部分是TEC驅(qū)動及警報信號產(chǎn)生電路,通過MAX1968控制TEC制冷或制熱。

(一)半導(dǎo)體激光器(LASOR DIODE)

電源所提供的某一個電參量必須是穩(wěn)定的,并且所攜帶的噪聲信號越小越好。因此,系統(tǒng)中采用了一系列的濾波調(diào)壓電路,濾除電流中所帶的微小噪聲,以達(dá)到穩(wěn)定的小功率輸出。如圖2,在濾波電路中設(shè)置了兩個滑動變阻器,用來調(diào)節(jié)輸入到運算放大器AD820的電壓信號值。其中用作粗調(diào),用作微調(diào),分別引出兩根導(dǎo)線,安裝手動旋鈕式變阻器,調(diào)節(jié)輸出恒定電流值的大小。在AD820的電路中,采用電流反饋,以達(dá)到恒流輸出。

在TTL與警報信號控制電路中,信號通過4N25輸入到VMOS管T092C的基極,以控制其導(dǎo)通或截止。光電耦合器4N25主要用來隔離前后級電路的相互影響,同時控制Q2(T092C)的導(dǎo)通與截止,以調(diào)節(jié)恒流輸出的導(dǎo)通與截止。電路工作過程:當(dāng)激光器工作在指定溫度范圍內(nèi)時,警報信號為低電平,此時,若TTL信號為高電平時,U104A(DM74LS00M)的輸出為低電平,則U102A(CD4001BCM)的輸出為高電平,而U104B(DM74LS00M)的輸出為低電平,這導(dǎo)致光電耦合器4N25截止,則Q2(T092C)基極為低電平,Q2截止,則AD820輸出的電壓值不變,使MOS管Q1(BU932RP)導(dǎo)通,從而輸出恒定的電流值;而若TTL信號為低電平,則U104A(DM74LS00M)輸出為高電平,U102A(CD4001BCM)輸出為低電平,U104B(DM74LS00M)為高電平,則光電耦合器4N25導(dǎo)通,輸出電壓導(dǎo)致Q2基極為高電平,Q2導(dǎo)通,從而使AD820的輸出端降為低電平,導(dǎo)致MOS管Q1(BU932RP)截止,則LD部分無輸出。而當(dāng)警報信號為高電平時,無論TTL信號為高電平或者低電平,都會導(dǎo)致U102A的輸出端為高電平,從而使LD部分無輸出。

(二)TEC驅(qū)動及報警信號產(chǎn)生電路

熱電致冷器(TEC)是利用帕耳貼效應(yīng)進(jìn)行制冷或加熱的半導(dǎo)體器件。在TEC兩端加上直流工作電壓會使TEC的一端發(fā)熱,另一端致冷;把TEC兩端的電壓反向則會導(dǎo)致相反的熱流向。本系統(tǒng)使用MAX1968為TEC的驅(qū)動芯片,它采用直接電流控制,消除了TEC中的浪涌電流。MAX1968單電源工作,在芯片內(nèi)部的兩個同步降壓穩(wěn)壓器輸出引腳之VOUT1與VOUT2之間連接TEC,能夠提供±3A雙極性輸出。雙極性工作能夠?qū)崿F(xiàn)無“死區(qū)”溫度控制,以及避免了輕載電流時的非線性問題。該方案通過少許加熱或制冷可避免控制系統(tǒng)在調(diào)整點非常接近環(huán)境工作點時的振蕩。此系統(tǒng)中設(shè)置的基準(zhǔn)值是3v(對應(yīng)的溫度值為25℃),當(dāng)傳感器感知的溫度大于25℃時,經(jīng)反向放大器放大后傳輸給MAX1968的電壓值將小于3v,MAX1968將輸出+3v的電壓,驅(qū)動TEC制冷;當(dāng)傳感器感知的溫度小于25℃時,經(jīng)反向放大器放大后傳輸給MAX1968的電壓值將大于3V,MAX1968將輸出-3v的電壓,驅(qū)動TEC制熱。

傳感器將感知的溫度信號轉(zhuǎn)換為電壓信號,經(jīng)過反向放大器傳輸給U2A的3管腳和U2B的2管腳,U2A和U2B是兩個比較器(LM393)。在比較電路中,設(shè)置了兩個極限電壓值和一個基準(zhǔn)值,上限是4.5(對應(yīng)的傳感器溫度為0℃),下限值是1.5v(對應(yīng)傳感器溫度為50℃),當(dāng)時,U2B輸出一個正向電壓,二極管D2導(dǎo)通,警報信號為高電平,同時三極管Q3導(dǎo)通,蜂鳴器報警;當(dāng)時,U2A輸出一個正向電壓,二極管D1導(dǎo)通,警報信號為高電平,同時三極管Q3導(dǎo)通,蜂鳴器報警;而時,U2A和U2B都輸出反向的電壓,二極管D1和D2同時截止,警報信號為低電平,三極管Q3截止,蜂鳴器不工作。

四、實驗數(shù)據(jù)

(一)LD部分電路測試數(shù)據(jù)

將電源輸出接到半導(dǎo)體激光器上,正常工作時測試結(jié)果見表1:

其中R104是阻值為0.1的瓷片電阻,恒定的電流值為其兩端的電壓值的數(shù)值的十倍。測試結(jié)果基本接近所設(shè)值,測試完成。

(二)警報信號電路部分調(diào)試數(shù)據(jù)

激光電源的設(shè)計要求是傳感器模擬信號以25℃(對應(yīng)電壓為3V)為基準(zhǔn)工作溫度,標(biāo)準(zhǔn)輸出2V/3A。當(dāng)傳感器輸出電壓信號高于3V時則說明激光器溫度較低,需要制熱,低于0℃溫度時,LD部分停止工作,蜂鳴器報警;低于3V時則說明激光器溫度過高,需要制冷,高于50℃溫度時,LD部分停止工作,蜂鳴器報警。測試結(jié)果見表2:

從測試數(shù)據(jù)來看,該激光電源的參數(shù),性能,指標(biāo)完全滿足設(shè)計需要。

五、結(jié)語

本文采用了MAX1968驅(qū)動芯片,大大減少了電路分立元件的數(shù)量,改進(jìn)了系統(tǒng)噪聲性能,增加了系統(tǒng)的可靠性, 有效地對激光器的工作溫度進(jìn)行監(jiān)測與控制,電路的控制性能令人滿意。電源設(shè)備可靠性的高低,不僅與電氣設(shè)計,而且同元器件、結(jié)構(gòu)、裝配、工藝、加工質(zhì)量等方面有關(guān)??煽啃允且栽O(shè)計為基礎(chǔ),在實際工程應(yīng)用上,還應(yīng)通過各種試驗取得反饋數(shù)據(jù)來完善設(shè)計,進(jìn)一步提高電源的可靠性。

參考文獻(xiàn)

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[2]陸國志.實用電源技術(shù)手冊――開關(guān)電源分冊[M].沈陽:遼寧科學(xué)技術(shù)出版社,2008.

篇4

1資料與方法

1.1一般資料本文收集病例均來自前來療養(yǎng)的飛行人員,共255例;年齡23~48歲,平均年齡38.5歲;病程為半月~18個月。主訴均為膝關(guān)節(jié)疼痛,診斷以病史和物理診斷為主,常規(guī)行膝關(guān)節(jié)正側(cè)位X線片(排除骨性損傷)。其中行CT或MRI檢查為45例。根據(jù)病史檢查診斷急性滑膜炎94例,慢性35例;半月板內(nèi)側(cè)損傷18例,外側(cè)損傷21例;內(nèi)側(cè)副韌帶損傷32例,外側(cè)28例;交叉韌帶損傷14例;滑膜皺襞綜合征23例。其中輕度135例,中度72例,重度48例。將255例患者隨機(jī)分為礦泉浴配合經(jīng)絡(luò)脈沖電、按摩治療組(觀察組)128例;常規(guī)理療,口服活血、止痛藥物組(對照組)127例。兩組年齡、病型、程度等經(jīng)統(tǒng)計學(xué)處理均無顯著差異(P>0.05)。

1.2方法觀察組采用礦泉浴、經(jīng)絡(luò)脈沖電、按摩治療。礦泉采用興城礦泉,水溫38℃~42℃,全身浸浴法,1次/d,20~30 min/次,20次為一個療程,每次浸浴后行經(jīng)絡(luò)脈沖電治療,利用華來牌脈沖整體治療儀(由北京金華器械研究所生產(chǎn))。先接通電源,待指示燈亮后,將輸出通道上消毒后的濕性襯墊電板,根據(jù)病情按病灶部位循經(jīng)取穴的原則,置于相應(yīng)部位和穴位上,并用繃帶固定。為了更好地觀察療效,本組病例均采用兩組處方:2 kHz,矩形波,1~10 Hz來調(diào)制,力度為強(qiáng)度。根據(jù)傳統(tǒng)經(jīng)絡(luò)學(xué)說,選穴以局部穴位為主,配合遠(yuǎn)端循經(jīng)取穴。主法為“通經(jīng)活絡(luò),鎮(zhèn)靜止痛”治療劑量,每組處方16 min,共32 min,10~20次為一療程[1]。理療后給予按摩,用舒理軟組織硬結(jié)和調(diào)整氣血方法,以彈拔、捏拿、撥伸、推壓、按摩、捋順等手法治療患部20 min。對照組采用紅外線照射患部,1次/d,20 min/次,20次為一療程,并給予口服舒筋活血、止痛藥物治療。

1.3療效評價使用改良的Lysholm評分表[2],總分100分,膝部疼痛25分,關(guān)節(jié)穩(wěn)定感25分,關(guān)節(jié)腫脹20分,關(guān)節(jié)鉸鎖、股四頭肌萎縮、恢復(fù)體能訓(xùn)練能力各10分?!?0分為優(yōu),70~89分為良,60~79分為可,

1.4 統(tǒng)計學(xué)處理經(jīng)統(tǒng)計學(xué)處理,療效用百分率表示,處理用x2檢驗。

2結(jié)果

兩組治療結(jié)果(表1)。治療組總有效率為98.4%,對照組總有效率為90.6%,兩組總有效率比較,有差異顯著(x2=23.81,P

3討論

膝關(guān)節(jié)非骨性損傷是飛行人員體能訓(xùn)練中的常見病,其臨床特點多為膝關(guān)節(jié)扭傷史,常見于400 m障礙,體能訓(xùn)練受傷機(jī)制多為膝關(guān)節(jié)受過伸、旋轉(zhuǎn)、外展或內(nèi)收暴力所致,受傷后大部分患者有膝關(guān)節(jié)腫脹、疼痛、關(guān)節(jié)腔積液。經(jīng)休息后腫脹消退,而遺留膝關(guān)節(jié)疼痛、彈響、關(guān)節(jié)不穩(wěn)等[3]。另外其傷情復(fù)雜,診斷困難,急性期均有關(guān)節(jié)腫脹、疼痛,物理檢查相對困難,易誤診或漏診。膝關(guān)節(jié)非骨性損傷大部分是韌帶及軟組織傷,易導(dǎo)致非炎性滲出,日久便形成粘連、變性,從而導(dǎo)致局部疼痛,活動功能受限等[4]。我們利用礦泉浴配合經(jīng)絡(luò)脈沖電、按摩綜合治療非骨性膝關(guān)節(jié)損傷收到良好的效果。其機(jī)理是:礦泉水溫?zé)嶙饔?可以擴(kuò)張末梢血管的通透性,改善紅細(xì)胞變形能力,借助礦泉水的滲透壓,改善局部營養(yǎng)代謝,從而抑制局部的過氧化,促進(jìn)炎癥產(chǎn)物的吸收和氧化基的清除[5]。脈沖中頻整體治療儀治療選用矩形波脈沖電流比正弦波電流刺激大,震動強(qiáng),電位差高,通過人體后,有較強(qiáng)的刺激神經(jīng)作用,使痛閾值增高,故有鎮(zhèn)痛作用。另外,刺激經(jīng)絡(luò)穴位,可造成穴位高處有較高電位差,沿經(jīng)絡(luò)傳導(dǎo)時,有較強(qiáng)的疏導(dǎo)作用。根據(jù)經(jīng)絡(luò)學(xué)說,本組病例主穴,在脈沖電流的刺激下,可達(dá)到:舒筋利節(jié),強(qiáng)壯腰膝。按摩用舒理組織硬結(jié)和調(diào)理氣血手法,彈拔、捏拿、撥伸、推壓、按揉、捋順等手法,可解決軟組織損傷所致粘連,松弛肌肉,增強(qiáng)血液循環(huán)及代謝,促進(jìn)毒物排出[1]。

礦泉浴配合經(jīng)絡(luò)脈沖電、按摩治療膝關(guān)節(jié)非骨性損傷,能顯著改善受傷組織的血液循環(huán),消除水腫,加強(qiáng)代謝,促進(jìn)炎性物質(zhì)的吸收,從而緩解粘連,減輕和消除疼痛,使受損組織得以修復(fù),功能恢復(fù)。

經(jīng)觀察治療,礦泉浴配合經(jīng)絡(luò)脈沖電、按摩綜合治療膝關(guān)節(jié)非骨性損傷治療組明顯優(yōu)于對照組,該方法是一種治療飛行人員膝關(guān)節(jié)非骨性損傷的理想的方法。此外,在部隊進(jìn)行的體能訓(xùn)練時應(yīng)做好預(yù)防工作,如訓(xùn)練前做好熱身運動,訓(xùn)練中嚴(yán)格動作要領(lǐng),強(qiáng)化自我保護(hù)意識,以確保部隊?wèi)?zhàn)斗力的提高。

參考文獻(xiàn)

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篇5

1 資料和方法

1.1 一般資料:86例強(qiáng)脈沖光治療后患者,因毛細(xì)血管擴(kuò)張、脂溢性角化、光老化、雀斑、黃褐斑采用強(qiáng)脈沖光治療,其中男36例,女50例,年齡18~69歲;78例點陣激光治療后患者,因痤瘡、光老化、痤瘡后遺留瘢痕采用點陣激光治療,其中男38例,女40例,年齡17~56歲。將強(qiáng)脈沖光治療后患者隨機(jī)分為治療組與對照組,每組43例;將點陣激光治療后患者隨機(jī)分為治療組與對照組,每組39例。兩組患者臨床資料無統(tǒng)計學(xué)差異,具有可比性。

1.2 排除標(biāo)準(zhǔn):術(shù)后不能隨訪的患者及外用膠原蛋白類制品有過敏史或?qū)Ξ惙N蛋白敏感者。

1.3 治療方法: 毛細(xì)血管擴(kuò)張、脂溢性角化、光老化、雀斑、黃褐斑采用美國科醫(yī)人激光公司生產(chǎn)的Lumenis one 王者風(fēng)范光子治療儀,根據(jù)病情選用不同波長、脈沖、脈沖間隔進(jìn)行治療;痤瘡、光老化、痤瘡后遺留瘢痕采用科英公司生產(chǎn)的KL型點陣激光選擇不同能量、間距、程度進(jìn)行治療。治療組術(shù)后即刻使用冷藏的膠原貼敷料(由膠原蛋白原液和無紡布組成,廣州創(chuàng)爾生物技術(shù)有限公司生產(chǎn)),40~60min,連續(xù)5天,1次/天;對照組僅使用冰袋冷敷40~60min。

1.4 療效評價:觀察強(qiáng)脈沖光與點陣激光術(shù)后治療組與對照組患者在疼痛緩解、紅腫消退、痂皮脫落時間方面的變化以及色素沉著的發(fā)生率。術(shù)后1周將患者自我感覺舒適度按極好、好、一般、差分為四級。

1.5 統(tǒng)計學(xué)方法:采用SPSS17.0統(tǒng)計軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理,有效率比較采用卡方檢驗。

2 結(jié)果

強(qiáng)脈沖光治療后使用膠原貼敷料,患者創(chuàng)面的疼痛、紅腫消退時間明顯比對照組縮短(P

3 討論

強(qiáng)脈沖光和點陣激光因其無創(chuàng)與微創(chuàng)且治療效果顯著被廣泛應(yīng)用于皮膚科疾病的治療與皮膚美容中。作為皮膚治療與皮膚美容的常規(guī)手段[1],兩者的作用機(jī)制都是基于光熱理論,強(qiáng)脈沖光治療后患者會自覺燒灼、刺痛,皮膚潮紅、水腫,干燥等癥狀;點陣激光術(shù)后患者會自覺燒灼、刺痛、水腫,結(jié)痂及色素沉著發(fā)生的風(fēng)險。在對患者進(jìn)行治療和美容的同時如何有效降低術(shù)后不良反應(yīng)的發(fā)生,術(shù)后護(hù)理對皮膚的恢復(fù)及副作用的控制至關(guān)重要[2]。以往僅采用術(shù)后冰袋冷敷,不能有效減少炎癥的發(fā)生和加速創(chuàng)面修復(fù)的作用。膠原貼能促進(jìn)白細(xì)胞介導(dǎo)的宿主吞噬細(xì)胞發(fā)揮局部殺菌力,提供對細(xì)菌有直接作用的微酸環(huán)境,溶解和軟化角質(zhì)層,分解排出油脂,改善皮膚的營養(yǎng)和微環(huán)境,鎮(zhèn)靜肌膚,有效鎮(zhèn)痛消腫,促進(jìn)細(xì)胞的新陳代謝,加速黑素排泄,抑制色素信號產(chǎn)生,抑制酪氨酸酶的活性,平衡色素細(xì)胞的分布。對治療皮膚過敏、減輕強(qiáng)脈沖光、激光術(shù)后瘢痕的形成有輔助療效,在創(chuàng)面愈合期有減輕色素沉著和促進(jìn)創(chuàng)面愈合的作用。

總之,強(qiáng)脈沖光和點陣激光治療后使用膠原貼敷料效果顯著,值得臨床推廣。

[參考文獻(xiàn)]

[1]李志強(qiáng),劉玲玲,舒 丹.面部點陣激光和強(qiáng)脈沖光治療后透明質(zhì)酸敷料的修復(fù)效果觀察[J].武警醫(yī)學(xué),2011,22(1):43-44.

篇6

【關(guān)鍵詞】電流脈寬調(diào)制;PWM;Pspice

1.概述

電源是電子設(shè)備的心臟部分,其質(zhì)量的好壞直接影響電子設(shè)備的可靠性,電子設(shè)備故障60%來自電源,開關(guān)穩(wěn)壓電源的調(diào)整工作在開關(guān)狀態(tài),主要優(yōu)越性是高達(dá)70%-95%變換效率。

目前,空間技術(shù)、計算機(jī)、通信、雷達(dá)、電視及家用電器中的穩(wěn)壓電源已逐步被開關(guān)電源取代。開關(guān)穩(wěn)壓電源的優(yōu)越性主要表現(xiàn)在:功耗小,穩(wěn)壓范圍寬,體積小、重量輕[1] [2]。

傳統(tǒng)的線性電源具有穩(wěn)壓性能好、輸出紋波電壓小、使用可靠等優(yōu)點,但工頻變壓器體積龐大,調(diào)整管工作于線性放大狀態(tài),導(dǎo)致電源功耗大、效率低、發(fā)熱嚴(yán)重。開關(guān)電源采用功率管作為開關(guān)器件,工作于開關(guān)狀態(tài),損耗小;工作頻率在幾十到上百千赫茲,濾波電容、電感的數(shù)值較小。線性穩(wěn)壓電源允許電網(wǎng)波動范圍為220v×(1±10%), 對電網(wǎng)的適應(yīng)能力很強(qiáng)。另外,由于功耗小、機(jī)內(nèi)溫升低,提高了整機(jī)的穩(wěn)定性和可靠性[3]。

2.系統(tǒng)整體概述

開關(guān)電源可分成:機(jī)箱(或機(jī)殼)、電源主電路、電源控制電路三部分。機(jī)箱既可起到固定的作用,也可起到屏蔽的作用;電源主電路負(fù)責(zé)進(jìn)行功率轉(zhuǎn)換,通過適當(dāng)控制電路將市電轉(zhuǎn)換為所需的直流輸出電壓;控制電路根據(jù)實際需要產(chǎn)生主電路所需的控制脈沖及提供保護(hù)。開關(guān)電源的結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示:

圖1 開關(guān)電源的結(jié)構(gòu)框圖

電源主電路通過輸入整流濾波、DC-DC變換、輸出整流濾波將市電轉(zhuǎn)為所需的直流電壓。開關(guān)電源主回路可以分為:輸入整流濾波回路、功率開關(guān)橋、輸出整流濾波三部分。輸入整流濾波回路通過整流模塊將交流電變換成含有脈動成分的直流電,通過輸入濾波電容使脈動直流電變?yōu)檩^平滑的直流電;功率開關(guān)橋?qū)V波所得直流電變換為高頻方波電壓,通過高頻變壓器傳送至輸出側(cè)。由輸出整流濾波回路將高頻方波電壓濾波為所需直流電壓或電流。

控制電路為主回路提供正常功率變換所需的觸發(fā)脈沖。具有以下功能:控制脈沖產(chǎn)生電路、驅(qū)動電路、電壓反饋控制電路、各種保護(hù)電路、輔助電源電路[4] [5]。

3.軟開關(guān)技術(shù)

軟開關(guān)技術(shù)指零電壓開關(guān)(ZVS)和零電流開關(guān)(ZCS)。圖4所示為功率開關(guān)管在軟開關(guān)及硬開關(guān)下的波形:

圖2 軟開關(guān)理想波形和硬開關(guān)波形

軟開關(guān)包括軟開通和軟關(guān)斷。軟開通包括零電流開通及零電壓開通,軟關(guān)斷包括零電流關(guān)斷及零電壓關(guān)斷,可按照驅(qū)動信號時序來判斷。

零電流關(guān)斷:關(guān)斷命令在t2時刻或其后給出,開關(guān)器件端電壓由通態(tài)值上升到斷態(tài)值,開關(guān)器件進(jìn)入截止?fàn)顟B(tài)。

電壓關(guān)斷:關(guān)斷命令在t1時刻給出,開關(guān)器件電流由通態(tài)值下降到斷態(tài)值后,端電壓由通態(tài)值上升到斷態(tài)值,開關(guān)器件進(jìn)入截止?fàn)顟B(tài)。在t2前,開關(guān)器件端電壓必須維持在通態(tài)值(約等于零)。

零電壓開通:開通命令在t2時刻或其后給出,開關(guān)器件電流由斷態(tài)值上升到通態(tài)值,開關(guān)器件進(jìn)入導(dǎo)通狀態(tài)。在t2前,開關(guān)器件端電壓必須下降到通態(tài)值(約等于零),電流上升到通態(tài)值以前維持在零。

零電流開通:開通命令在t1時刻給出,開關(guān)器件端電壓由斷態(tài)值下降到通態(tài)值以后,電流由斷態(tài)值上升到通態(tài)值,開關(guān)器件進(jìn)入導(dǎo)通狀態(tài)。在t2以前開關(guān)器件電流必須維持在斷態(tài)值(約等于零)[6] [7]。

圖3 電源控制電路框圖

4.控制電路

根據(jù)電路功能將控制電路分為幾部分:脈沖產(chǎn)生電路、觸發(fā)電路、電壓反饋控制電路、軟啟動電路、保護(hù)電路、輔助電源電路等[8],控制電路如圖3所示。

脈沖產(chǎn)生電路是控制電路的核心。脈沖產(chǎn)生電路根據(jù)電壓反饋控制電路、保護(hù)電路及軟啟動電路等提供的控制信號產(chǎn)生所需脈沖信號,該脈沖信號經(jīng)過觸發(fā)電路的放大驅(qū)動開關(guān)元件,使開關(guān)管導(dǎo)通或關(guān)斷。

控制電路輸出的PWM信號,電平幅值和功率能力均不足以驅(qū)動大功率開關(guān)元件,需要選擇合適的驅(qū)動電路。驅(qū)動電路將控制電路輸出PWM脈沖信號經(jīng)過電隔離后進(jìn)行功率放大及電壓調(diào)整驅(qū)動大功率開關(guān)管,脈沖幅度以及波形關(guān)系到開關(guān)管的開關(guān)過程,直接影響損耗,需合理設(shè)計驅(qū)動電路,實現(xiàn)開關(guān)管最佳開通與關(guān)斷[9][10]。

5.系統(tǒng)仿真

5.1 總電路設(shè)計

利用理想電源代替振蕩器,通過設(shè)置時鐘周期給定振蕩頻率,仿真時控制震蕩頻率外接定時電阻和電容的6、7腳均可不接。簡化輸出電路,利用兩個晶體管模擬輸出級,關(guān)閉控制端用數(shù)字激勵驅(qū)動,內(nèi)部邏輯利用數(shù)字仿真器進(jìn)行仿真。電路參數(shù)選擇和設(shè)計時,應(yīng)考慮上述簡化對系統(tǒng)的影響[11] [12]。

圖4 總電路設(shè)計圖

5.2 PWM模塊

根據(jù)PWM產(chǎn)生的原理得到仿真模塊,用以產(chǎn)生可調(diào)的PWM信號。工頻脈沖信號,通過比較器,經(jīng)積分器產(chǎn)生三角鋸齒波,通過比較取符號產(chǎn)生一路脈沖信號,由分頻器產(chǎn)生兩路互補(bǔ)驅(qū)動脈沖,輸入調(diào)節(jié)PWM信號的占空比[13]。

圖5 PWM仿真圖

6.結(jié)論

采用組合式變換器實現(xiàn)多路輸出、多種保護(hù)。通過Pspice仿真,驗證了設(shè)計思路的正確,理論性的可實現(xiàn)。

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篇7

關(guān)鍵詞: ControlNetKeeper 電源 延時繼電器儲能裝置UPS

中圖分類號:TN86 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A 文章編號:

1.引言

羅克韋爾ControlNet網(wǎng)絡(luò)是一個智能網(wǎng)絡(luò),它必須要有一個且只能有一個Active Keeper(激活的網(wǎng)絡(luò)管理者)。Keeper(網(wǎng)絡(luò)管理者)的惟一識別是一個特殊的網(wǎng)絡(luò)配置,存儲于Keeper簽名中。如果Keeper簽名匹配,Keeper便以有效的Keeper的身份加入網(wǎng)絡(luò);如果Keeper簽名與網(wǎng)絡(luò)上原有的簽名不匹配,Keeper便以殘缺的Keeper身份加入網(wǎng)絡(luò)。

深圳地鐵一期工程BAS系統(tǒng)采用羅克韋爾5000系列PLC、ControlNet網(wǎng)絡(luò),只有部分帶CPU的箱柜由UPS供電,其余箱柜采用就近取電的原則,就近從一級電源取電。當(dāng)電源切換時,ControlNet網(wǎng)絡(luò)大部分節(jié)點斷電,ControlNet網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生故障。曾多次發(fā)生因電源瞬態(tài)干擾(或切換),導(dǎo)致ControlNet網(wǎng)絡(luò)所有Keeper殘缺,Rslinx無法連接網(wǎng)絡(luò),系統(tǒng)癱瘓。羅寶線一期工程15個車站從2004年開通至今共發(fā)生控制網(wǎng)故障共計160多起,處理方法大部分都是斷電重啟后恢復(fù),其中較嚴(yán)重的22起通過清除所有Keeper和重新規(guī)劃網(wǎng)絡(luò)參數(shù)后才恢復(fù)。經(jīng)統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)電源完全斷電,經(jīng)過一段時間后上電的,ControlNet網(wǎng)絡(luò)均能自動恢復(fù);但電源毫秒級的干擾時,ControlNet網(wǎng)絡(luò)容易產(chǎn)生不能自動恢復(fù)的故障(如損壞所有Keeper等)。

2.避開電源瞬態(tài)干擾的方案

針對本文所提到的問題,分析、測試了避開電源瞬態(tài)干擾的三種方案:增加通電脈沖延時繼電器、儲能供電裝置和小容量UPS。

模擬現(xiàn)場PLC結(jié)構(gòu),采用如下硬件:1756系列PLC一套,包括1756-PA7電源模塊,1756-A7機(jī)架,1756- L55CPU模塊,1756-ENBT以太網(wǎng)模塊,1756-CNBR控制網(wǎng)模塊,1794-L33CPU模塊,1794-ACNR15控制網(wǎng)適配器,1794-IB16、1794-OB16遠(yuǎn)程I/O模塊,開關(guān)電源等。

2.1增加通電脈沖延時繼電器

將模擬設(shè)備接入上端帶雙電源切換裝置的電源中,通過控制雙電源切換開關(guān),用示波器測量電源切換瞬間的時間,以此時間來檢測通電脈沖延時繼電器的靈敏度。

2.1.1測試結(jié)果

1)模擬雙電源自動切換測試

模擬雙電源自動切換時,通電脈沖延時繼電器沒有檢測到通電脈沖,1756系列PLC及模塊狀態(tài)指示燈顯示正常,網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)正常,通過示波器測試,檢測到雙電源切換時間為15ms。

2)模擬雙電源手動切換測試

手動模擬雙電源切換時,通電脈沖延時繼電器檢測到了通電脈沖,按設(shè)定的時間延時后動斷點閉合,1756系列PLC及模塊在延時繼電器設(shè)定的時間到了后自動上電自檢,通過示波器測試,檢測到雙電源切換時間為35ms。

2.2增加儲能裝置

2.2.1儲能電容測試環(huán)境

將1794-ACNR15控制網(wǎng)適配器電源并入儲能裝置, 儲能裝置電路如圖1所示,在切斷開關(guān)電源時檢測儲能電容的持續(xù)供電時間。

圖1

2.2.2儲能電容斷電后持續(xù)供電測試結(jié)果

如圖1所示,從24V開關(guān)電源處更改柜內(nèi)線路,在市電正常的情況下,開關(guān)電源給遠(yuǎn)程I/O模塊提供24V電源,并通過單向二極管D1給儲能電容C1-C4充電,同時給1794-ACNR15控制網(wǎng)適配器供電。在切斷24V開關(guān)電源的輸入電源后,遠(yuǎn)程I/O模塊失電,儲能電容C1-C4通過單向二極管D2單獨給1794-ACNR15控制網(wǎng)適配器提供2至3秒鐘的短時放電電流,以補(bǔ)充控制網(wǎng)適配器在電源切換過程中24V電源產(chǎn)生的斷電脈沖。

現(xiàn)場模擬雙電源手動切換測試,切換時間控制在500ms-1000ms左右,在切換過程中,I/O模塊斷電,1794-ACNR15控制網(wǎng)適配器沒有斷電,網(wǎng)絡(luò)正常。

2.3增加小容量UPS

現(xiàn)場模擬雙電源手動切換測試,切換時間控制在500ms-1000ms左右,在切換過程中,控制柜沒有斷電,網(wǎng)絡(luò)正常。

2.4方案對比分析

3.結(jié)束語

經(jīng)過對比分析,我們采用增加儲能裝置的方案,在控制網(wǎng)節(jié)點較多的竹子林、會展中心站ControlNet網(wǎng)絡(luò)適配器安裝了儲能裝置,避開電源切換時產(chǎn)生的開關(guān)瞬態(tài)干擾。試用二年以來,竹子林、會展中心兩站ControlNet網(wǎng)絡(luò)未發(fā)生不可自動恢復(fù)故障。

參考文獻(xiàn)

鄧?yán)?《ControlLogix 系統(tǒng)實用手冊》 機(jī)械工業(yè)出版社 2008.1

篇8

1高頻電源基本原理及特點

1.1傳統(tǒng)電除塵器電源與高頻電源原理對比目前傳統(tǒng)的電除塵器普遍采用工頻可控硅電源供電。其電路結(jié)構(gòu)是兩相工頻電源經(jīng)過可控硅移相控制幅度后送整流變壓器升壓整流后形成100Hz的脈沖電流送除塵器。高頻電源是把三相工頻電源通過整流形成直流電源,通過逆變形成高頻交流電,再經(jīng)整流變壓器升壓整流后形成高頻脈沖電流送除塵器,脈沖頻率可達(dá)20kHz~50kHz,甚至達(dá)50kHz~200kHz的超高頻。工頻電源及高頻電源工作原理如圖2所示。

1.2高頻電源的特點(1)相對于傳統(tǒng)工頻電源,在電源設(shè)備本身電能轉(zhuǎn)換效率上,高頻電源節(jié)能幅度最高可達(dá)90%以上,工頻電源只有70%左右。與工頻電源相比,高頻電源可增大電暈功率,從而增加了電場粉塵的荷電能力。高頻電源在純直流供電方式時,其電壓波動更小(一般<5%,而工頻電壓波動35%~45%),電暈電壓更高(可達(dá)到工頻電源二次電壓的130%),電暈電流更大(峰值電流是工頻電源二次電流的200%)。高頻電源的火花控制特性好,僅需很短時間(<25μs,而工頻電源需10000μs)即可檢測到火花發(fā)生并立刻關(guān)閉供電脈沖,因而火花能量很小,電場恢復(fù)快(僅需工頻電源恢復(fù)時間的20%),從而進(jìn)一步提高了電場的平均電壓,提高除塵效率,和工頻電源相比,在同等條件下可提高除塵效率達(dá)40%~70%。高頻電源及工頻電源工作有效對比如圖3所示。(2)相比工頻電源不同,高頻電源采用的是軟特性的穩(wěn)定直流電源,其優(yōu)點在于電源工作的最佳點是在火花始發(fā)以下臨界處?;鸹ǚ烹妼嵸|(zhì)上是正、負(fù)離子在電場中發(fā)生碰撞釋放能量的一種現(xiàn)象,它對除塵毫無作用。在設(shè)計上,高頻電源把電源供電整個過程能夠控制在火花始發(fā)點以下的電暈放電狀態(tài),不讓其進(jìn)入火花放電狀態(tài),基本不產(chǎn)生火花,即使產(chǎn)生火花,也可以在<25μs內(nèi)自行關(guān)斷,電場電壓恢復(fù)快,損耗小。常規(guī)工頻電源在整個供電過程中,包含了火花放電和電暈放電,火花多而耗能大,一旦產(chǎn)生火花要10000μs內(nèi)才能關(guān)斷,并且絕大部分能量都在屬于火花放電被浪費掉了。而高頻電源技術(shù)在處理同等塵源的情況下,電場耗能一般為工頻電源除塵器的10%,所以高頻電源可以節(jié)能省電。高頻電源及工頻電源供電波形對比如圖4所示。(3)高頻電源比工頻電源適應(yīng)性更強(qiáng),具有先進(jìn)的控制策略、多種控制模式、適應(yīng)各種工況。高頻電源的供電電流由一系列窄脈沖構(gòu)成,具有更寬的脈沖寬度和脈沖頻率,更陡峭的電壓上升率,可以給電除塵器提供各種電壓波形,控制方式靈活,因而可以根據(jù)電除塵器的工況提供最合適的電壓波形。間歇供電時,可有效抑制反電暈現(xiàn)象,少二次揚塵,特別適用于高比電阻粉塵工況。高低壓一體化控制,斷電振打及減功率振打功能可有效提高除塵效率。(4)高頻電源體積小、重量輕,高頻電源的配電系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、高頻整流變壓器為一體化結(jié)構(gòu)設(shè)計,總重量只有工頻電源的1/4,可安裝于除塵器頂部,不占用控制室空間,該結(jié)構(gòu)有助于節(jié)省控制室土建成本,節(jié)省控制柜與變壓器相連的控制電纜,減少安裝費用。(5)高頻電源采用三相電源輸入,無缺相損耗,無電網(wǎng)污染,屬于綠色電源,可在工況惡劣的現(xiàn)場環(huán)境使用。

2高頻電源供電提高電除塵效率分析

如前所述,電除塵器利用高壓電暈放電使粉塵荷電,然后在電場力的作用下被吸附在極板上,實現(xiàn)粉塵粒子和煙氣的分離。因而電除塵效率與粒子荷電和電場驅(qū)動粒子過程直接相關(guān),粒子荷電量越大,集塵電場強(qiáng)度越大,粒子向極板運動速度越大,除塵效率越高。在燃煤鍋爐粉塵粒度范圍內(nèi),粒子荷電主要為電場荷電,計算公式為:式中:q為粒子的荷電量;qs為粒子的飽和荷電量;t0為荷電時間常數(shù)s;t為粒子進(jìn)入電場荷電的時間;εp為粒子的相對介電系數(shù);ε0為真空介電常數(shù),8.85×10-12F/m;E0為荷電場強(qiáng);dp為荷電粒子的直徑,m;N0為電暈場中帶電離子的數(shù)量密度,個/m3;K為波爾茲曼常數(shù),1.38×10-23J/K。由荷電量計算公式可見,粒子荷電量取決于粉塵粒子的粒度、介電性質(zhì)、煙氣特性、荷電空間離子密度和荷電場強(qiáng)。煙氣特性、粉塵粒子的粒度和介電性質(zhì)由煤種和燃燒工況決定,對于除塵設(shè)備來說,這是既定條件。荷電空間離子密度取決于電暈放電強(qiáng)度,電暈放電強(qiáng)度取決于電暈區(qū)電場強(qiáng)度,而電暈區(qū)電場強(qiáng)度取決于外加電源提供的外加電壓,因而電暈放電強(qiáng)度取決于外加電壓,荷電空間離子密度取決于外加電壓,荷電場強(qiáng)度也完全取決于外加電壓。因此,對于既定設(shè)備,荷電量取決于外加電壓大小。外加電壓增大,電暈放電強(qiáng)烈,粉塵塵粒子荷電量增大,荷電速率增加,荷電時間縮短。粒子荷電后在電場力作用下向極板運動的速度,即驅(qū)進(jìn)速度ω計算公式如下。式中:Ep為集塵場強(qiáng),V/m。煙塵粒子的驅(qū)進(jìn)速度與粉塵粒徑、荷電場強(qiáng)和集塵場強(qiáng)相關(guān),取決于外加電壓。外加電壓越大,荷電場強(qiáng)和集塵場強(qiáng)越大,驅(qū)進(jìn)速度越大,因而除塵效率越高。高頻電源和工頻電源向電除塵器供電電壓波形對比如圖5所示。工頻電源將50Hz交流電升壓整流輸出,形成100Hz脈沖直流負(fù)高壓,供電電壓波動比較大,電壓峰值比電壓均值高30%左右,當(dāng)電壓峰值達(dá)到擊穿電壓時,供電電壓便無法再提高,因而電源供電的二次電壓顯示值(均值)低于擊穿電壓。高頻電源先將三相交流電整流為直流,再逆變?yōu)楦哳l交流,頻率20~50kHz,然后升壓再整流為直流輸出。高頻高壓開關(guān)電源的頻率是工頻電源的400~1000倍,所以輸出到電除塵器上的電壓幾乎是恒穩(wěn)的純直流電源,供電電壓波動很小,因此電源輸出電壓始終是臨近火花擊穿電壓,相當(dāng)于工頻電源輸出電壓的峰值,因而供電電壓高于工頻電源,電暈電流大,電場強(qiáng)度大,粒子荷電量高,驅(qū)進(jìn)速度大,除塵效率就高。高頻電源能提高供電電壓并不是提高了電場的擊穿電壓,而是電源供電電壓始終是普通工頻電源供電電壓的峰值,不像常規(guī)電源那樣周期性的脈沖下降,這與脈沖供電依靠窄脈沖提高擊穿電壓不同。高頻電源供電比工頻電源供電除塵效率高的另一個原因,是當(dāng)發(fā)生火花放電時,工頻電源通常要關(guān)閉晶閘管,這樣會導(dǎo)致其導(dǎo)通角相應(yīng)縮小,因此往往在火花放電嚴(yán)重的場合不能輸出大的功率,在電場存在高比電阻粉塵而產(chǎn)生反電暈時,電場的火花將進(jìn)一步增大,這將導(dǎo)致輸出功率的急劇下降,這就是一般電除塵器經(jīng)常發(fā)生的情況。有時甚至?xí)陆档綆资甿A,嚴(yán)重影響收塵效率。而高頻電源的情況則不同,因為其輸出電壓的頻率是工頻電源的400倍以上,所以當(dāng)發(fā)生火花放電時能夠快速恢復(fù)供電電壓,波動很小,因而除塵效率不會降低。

3節(jié)能改造的可行性方案與對策

3.1高壓設(shè)備改造將傳統(tǒng)的工頻可控硅電源改造為新型的高頻電源,在電除塵頂部安裝就位4臺1.0A/72kV高頻電源,重新設(shè)計、安裝穿墻套管、隔離開關(guān)柜,在控制室原高壓控制柜內(nèi)設(shè)置4臺開關(guān)引電源給高頻電源,直接敷設(shè)一次400v低壓電纜到頂部的高頻電源。減少高壓電纜,減少設(shè)備維護(hù),降低危險。同時降低能耗、提高效率。

3.2低壓設(shè)備改造更換并重新布置低壓控制柜,集中控制所有低壓設(shè)備。低壓控制系統(tǒng)升級改造后,能提高設(shè)備運行的穩(wěn)定性、降低設(shè)備能耗、減少檢修維護(hù)成本。降低設(shè)備的磨損,提高設(shè)備性能及使用壽命。

3.3軟件升級配套新增1套上位機(jī)系統(tǒng),引入鍋爐負(fù)荷(4~20mA)等信號到主機(jī),能實現(xiàn)遠(yuǎn)程集中監(jiān)控。同時結(jié)合相關(guān)軟件能合理有效的控制各個設(shè)備,改進(jìn)后的系統(tǒng)可以根據(jù)工況變化自動選擇運行方式、自動設(shè)定運行參數(shù),實現(xiàn)智能化控制,能合理的調(diào)整間歇供電脈沖比,間歇脈沖供電能克服電場內(nèi)部的反電暈現(xiàn)場及有效的達(dá)到節(jié)能的目的。

4改造后預(yù)期效益分析

4.1節(jié)能分析在同等工況條件下,改造后預(yù)期節(jié)能降耗。原4臺高壓整流變壓器為1.0A/72kV,每臺變壓器容量為103kVA,功率因素為0.65,則日均耗電量約為P=4×103KVA×0.65×24h=6427.2kW•h,每年(按300天)的電量約為:P1=6427.2×300=1928160kW•h。根據(jù)某電廠實際工程應(yīng)用經(jīng)驗和技術(shù)數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析,采用高頻電源、上位機(jī)系統(tǒng),配合減功率振打技術(shù)及相關(guān)節(jié)能軟件,至少節(jié)能可達(dá)50%以上。按節(jié)能率50%進(jìn)行估算,年節(jié)電功率0.5×1928160kW•h=964080kW•h按每度電0.5元估算,每年可省964080kW•h×0.5元/kW•h=480240元。折合年節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤321.36噸,減少二氧化碳排放739.13噸,減少二氧化硫2.73頓,減少氮氧化物2.38噸。(根據(jù)國發(fā)[2012]40號《國務(wù)院關(guān)于印發(fā)節(jié)能減排“十二五”規(guī)劃的通知》確定發(fā)電量與標(biāo)準(zhǔn)煤的比值)??梢?,使用新型電控技術(shù)加上高頻電源,效益十分顯著,每臺爐每年可節(jié)電超過48萬元。預(yù)計約3年時間節(jié)電費就可以收回投資費用,達(dá)到降低廠用電率以及節(jié)能環(huán)保的目的。

4.2性能分析改造后的設(shè)備自動化程度高,運行穩(wěn)定,減少設(shè)備日常維護(hù),減少設(shè)備的磨損,提高設(shè)備的使用壽命,則即可降低每年的維護(hù)費用、備件費用。

5結(jié)論

篇9

首先,直擊雷在經(jīng)過接閃器之后泄放入地,促使地網(wǎng)電位提高,通過相應(yīng)的線路侵入電子設(shè)備中,進(jìn)而導(dǎo)致其出現(xiàn)地電位反擊的現(xiàn)象。其次,在雷電流沿著引下線進(jìn)入地面的時候,就會在周邊形成一定的磁場,就會導(dǎo)致其附近的金屬物體上出現(xiàn)感應(yīng)電流,進(jìn)而出現(xiàn)過電壓的情況。最后,當(dāng)室外的通信線與電源線受到直擊雷或者感應(yīng)雷之后,出現(xiàn)的雷電流或者過電壓就會沿著相應(yīng)的線路入侵,進(jìn)而傳輸?shù)诫娮釉O(shè)備上,對其產(chǎn)生一定的破壞。

2防雷技術(shù)的三級保護(hù)

在對通信電源及其電子設(shè)備進(jìn)行防雷保護(hù)的時候,根據(jù)《建筑物防雷設(shè)計規(guī)范》GB50057-2010標(biāo)準(zhǔn)中有關(guān)雷擊概率計算環(huán)境參數(shù)的選用,以及根據(jù)《通信局防雷與接地工程設(shè)計規(guī)范》YD5098-2005標(biāo)準(zhǔn)中關(guān)于波能量換算計算公式,可以對電源系統(tǒng)低壓側(cè)采取不同級別的防雷保護(hù),通常情況下將其分為一級、二級、三級三個保護(hù)等級,在實際工作中,按照不同的保護(hù)等級選擇具有適合電壓保護(hù)水平以及額定通流容量的電源避雷器,并且確保避雷器具有一定耐雷擊的性能。從原則上而言,每一級交流電源之間的連接導(dǎo)線都不可以大于15米,在實際安裝過程中,一定要嚴(yán)格按照相關(guān)設(shè)計要求開展施工,加強(qiáng)相應(yīng)的防雷保護(hù)措施。

2.1一級保護(hù)

通常情況下,一級保護(hù)主要針對的就是直擊雷,防止其沿著相應(yīng)的線路侵入室內(nèi)對相應(yīng)的電子設(shè)備產(chǎn)生一定的破壞,主要就是泄放雷能量。作為一級保護(hù)技術(shù),一定要選用25kA/線、10/350s的額定通流容量,對從總電源前端侵入的高壓脈沖進(jìn)行吸收,避免建筑物內(nèi)大型電子設(shè)備或者內(nèi)部感應(yīng)電磁脈沖出現(xiàn)瞬間的尖鋒脈沖或者高壓,進(jìn)而對配電系統(tǒng)產(chǎn)生一定的影響。一級保護(hù)作為配電系統(tǒng)防雷的總保護(hù)措施,對配電系統(tǒng)中電子設(shè)備免受雷擊起到了非常重要的保護(hù)措施。

2.2二級保護(hù)

根據(jù)防雷設(shè)計的機(jī)理與雷區(qū)劃分的內(nèi)容,可以在電源柜上設(shè)置一個三相防雷器,選用20kA/線、8/20s的額定通流容量,進(jìn)而對從配電前端侵入的高壓脈沖進(jìn)行吸收,同時對內(nèi)部的過電壓也要進(jìn)行相應(yīng)的吸收,除此之外,對電磁脈沖產(chǎn)生的高壓瞬時脈沖進(jìn)行相應(yīng)的吸收。

2.3直流電源保護(hù)

在直流電源柜里設(shè)置一個直流電源防雷器,選用10kA/線、8/20s的額定通流容量,視其為設(shè)備的精細(xì)防護(hù),對內(nèi)部的過電壓進(jìn)行一定的吸收,同時也要吸收電磁脈沖產(chǎn)生的高壓瞬時脈沖,進(jìn)而降低配電前端傳來的雷電流,使其達(dá)到電子設(shè)備可以承受的安全范圍以下,確保直流電源的安全。

3結(jié)束語

篇10

MAX1166是美國MAXIM公司生產(chǎn)的逐次逼近型16位模數(shù)轉(zhuǎn)換器,該芯片片內(nèi)除集成了逐次逼近型ADC所必須的逐次逼近寄存器SAR、高精度比較器和控制邏輯外,還集成了時鐘、4.096V精密參考源和接口電路,其內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。MAX1166的數(shù)據(jù)總線為8位,因此與目前廣泛使用的8位微處理器連接非常方便。

MAX1166的典型參數(shù)如下:

并行數(shù)據(jù)輸出接口:8位

采樣頻率:165ksps

精度:最大線性誤差±2LSB,16位無誤碼

內(nèi)部參考源電壓:4.096V

外部參考源電壓輸入范圍:+3.8~5.25V

模擬電壓輸入范圍:+4.75~+5.25V

數(shù)字電壓輸入范圍:+2.7~+5.25V

小電流外部參考電源流為1.8mA內(nèi)部參考電源流為2.7mA采樣率在10ksps時的外部參考電源電流為0.1μA;

采用20管腳TSSOP封裝。

MAX1166共有20個引腳,圖2為其引腳排列圖,這些引腳大體可分為三類。

第一類是電源類其中,模擬電源AVDD和數(shù)字電源DVDD應(yīng)分別通過0.1μF的鉭電容與模擬地和數(shù)字地相連接。而數(shù)字地DGND和模擬地AGND1、AGND2通常共地。

第二類為模數(shù)信號類其中,AIN為模擬信號輸入端;D0/D8~D7/D15為數(shù)字量并行輸出口。

第三類是控制信號類其中CS 輸入 為轉(zhuǎn)換啟動端;R/ C(輸入)為讀取結(jié)果/模數(shù)轉(zhuǎn)換控制端;EOC(輸出)用于指示轉(zhuǎn)換結(jié)束;HBEN輸入 用來控制從總線讀出的數(shù)據(jù)是轉(zhuǎn)換結(jié)果的高字節(jié)還是低字節(jié);REFADJ為參考電源選擇端,該端通過0.1μF鉭電容與模擬地相接時選擇內(nèi)部參考電源模式而當(dāng)其直接與模擬電源相接時選擇外部參考電源模式;REF為參考電源輸入/輸出端,選擇內(nèi)部參考電源時該腳應(yīng)通過4.7μF鉭電容接模擬地而選擇外部參考電源時該腳為外部參考電源輸入端。

2 MAX1166的轉(zhuǎn)換控制時序

MAX1166的一次轉(zhuǎn)換過程可分為三個階段,即轉(zhuǎn)換準(zhǔn)備階段、模數(shù)轉(zhuǎn)換階段和轉(zhuǎn)換結(jié)果輸出階段。圖3為其轉(zhuǎn)換時序圖。具體工作過程如下:

首先將R/ C管腳置低電平,然后在CS腳輸入脈沖信號,MAX1166會在CS的第一個脈沖信號的下降沿進(jìn)入工作狀態(tài);并在CS的第二個脈沖信號下降沿啟動A/D轉(zhuǎn)換。此脈沖信號的寬度最小應(yīng)為40ns。轉(zhuǎn)換過程中,EOC腳為高電平,并在經(jīng)過約5μs轉(zhuǎn)換完成后,EOC腳電平變低以指示轉(zhuǎn)換完成。當(dāng)EOC腳輸出為低電平時,若將R/ C腳置為高電平,系統(tǒng)將在CS的第三個脈沖的下降沿把轉(zhuǎn)換結(jié)果輸出到數(shù)據(jù)總線上。

在數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換過程中,通過檢測EOC腳的輸出電平即可判斷數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換狀態(tài)。當(dāng)EOC輸出為高電平時,表示數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換仍在進(jìn)行,此時不能讀取數(shù)據(jù);而當(dāng)EOC輸出為低電平時,表:請記住我站域名明數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換已經(jīng)結(jié)束,此時可以讀取數(shù)據(jù)。設(shè)置并行數(shù)據(jù)輸出選擇位HBEN為高電平可讀取數(shù)據(jù)高8位;而設(shè)置HBEN為低電平則可讀取數(shù)據(jù)低8位。

MAX1166有兩種工作模式,即穩(wěn)定工作模式和低功耗工作模式。可由管腳R/ C在CS第二個脈沖下降沿的狀態(tài)來決定選擇哪種工作模式,R/ C 為低電平時,選擇正常工作模式,為高電平時選擇低功耗工作模式。

圖3 MAX1166轉(zhuǎn)換時序圖

3 典型應(yīng)用電路

MAX1166的總線接口為8位,該總線的接口速度相當(dāng)快,可以和各種微處理器直接進(jìn)行接口,因此MAX1166與8位微處理器的連接電路相對比較簡單。圖4是MAX1166和MCS-8051的接口電路圖。在本例中,由于單片機(jī)芯片僅有MAX1166一片,所以,為簡單起見,沒有為之確定地址,即任意地址均可作為其地址。因為MAX1166的CS信號脈沖寬度要求最小為40ns,因此,對于單片機(jī)而言,只要對外部設(shè)備進(jìn)行寫操作,即會產(chǎn)生WR脈沖,其寬度為6個時鐘周期。如果采用12MHz的晶振,其脈沖寬度為500ns,所以可以將單片機(jī)的WR信號作為MAX1166的CS輸入信號。至于R/ C 、EOC和HBEN等信號,只需連接到普通的鎖存功能端口即可(如單片機(jī)的P1口)。

圖4中,MAX1166采用的是內(nèi)部參考源。如果在CS信號的第二個脈沖下降沿使R/ C 為低電平,即選擇了穩(wěn)定工作模式,該模式的應(yīng)用程序如下(該程序會將轉(zhuǎn)換結(jié)果的高8位存放在片內(nèi)存儲器A0單元,而將低8位存放在A1單元):