电动型继电器

2024-08-19

电动型继电器（通用8篇）

电动型继电器篇1

0 引言

目前的电动车用充电器主要有以下几种:(1)三段式充电器,即将充电方式分为恒流、恒压、浮充三个阶段。三段式充电方式基本上能够满足电动车日常充电的需要,成本也最低,然而这种充电方式有诸多问题,比如各厂家蓄电池极性不同,容易烧坏充电器、损坏蓄电池;不能定时强制进入浮充状态等。(2)带有防反接和定时功能的充电器,即当电动车蓄电池极性接反时不进行充电,防止出现故障;在充电上限时间达到后强制转入浮充状态,防止损坏铅酸蓄电池。可以有效地防止因极性不同而发生的故障,并且可以强制进入浮充阶段,但是多采用晶闸管或继电器进行控制,晶闸管对电网有影响,继电器控制直流电灭弧困难,有安全隐患。(3)脉冲充电器,将三段式充电器中的恒压阶段改为脉冲式充电方式,但仅仅是正脉冲。这在一定程度上解决了充电过程中温升高的问题,同时充电效率有所提高,但是仅仅依靠正脉冲对于解决这些问题效果还不是很理想[1,2,3]。基于以上种种弊端,本文在三段式充电电路基础上设计了一种智能型充电器,通过涓流充电、正负脉冲充电和定时断电等一系列措施提高充电效率,延长电池寿命,并可修复略有损伤的蓄电池。

1 系统硬件设计

本方案电路主要分为三个部分,分别为电源电路部分、单片机系统电路部分和正负脉冲控制电路部分。如图1所示,图中5V电源电路为单片机供电,单片机通过控制正负脉冲控制电路对变压器输出电压进行控制,达到产生正负脉冲的目的。

1.1 电源电路

如图2所示,变压器输出的交流信号经过续流二极管D18整流和电容C20滤波输出约12V的直流电压VCC1,VCC1经过三端稳压电源芯片78L05稳压后输出5V直流电压,经过电容C26、C24滤波后供给单片机。其中C26为极性电容,主要用来抗浪涌,C24为无极性小电容,主要用来滤除高次谐波。图中LD2为电源指示灯,电阻R22为限流电阻。

1.2 正负脉冲控制电路

普通充电方式在充电过程中温升较大,容易产生析气,影响充电效率,同时温升会损伤蓄电池[4]。本文中的正负脉冲充电方式采用充电—停充—放电—停充—充电的循环过程,程序中设定每周期内充电时间和放电时间。正负脉冲通过一组MOS管的开通和关断来实现,控制正脉冲的为P型MOS管IRF9530,控制负脉冲的为N型MOS管IRF530。另外,目前普通充电器定时一般采用定时芯片,增加了额外成本。本文中直接在单片机中定时,时间到则发出信号,强制进入浮充阶段,再过一定时间后单片机发出信号,控制MOS管切断电源,达到断电目的,节约成本。

如图3所示,变压器输出的交流信号经过二极管D19、D8整流和电容C14、C16滤波成为直流电压,电阻R21、R95为假负载,用来防止在充电器没有接负载(蓄电池)时电压升高,保证充电器电压的稳定。MOS管Q2、Q3用来控制正负脉冲产生,Q2为PMOS管,用来控制充电电压的通断,Q3为NMOS管,用来控制蓄电池放电。单片机RA2脚经限流电阻R46控制NPN三极管Q8的通断,当单片机输出为高电平时,三极管Q8导通,电阻R33、R31经过Q8接地,构成回路,电阻R33、R31进行分压后接到Q2的栅极,驱动Q2导通;同理,当单片机RA2脚输出低电平时,Q2关断。其中小电容C17用来防止电压突变对Q2的影响,使得电压变化略趋于平缓但又不会影响开关速度。单片机RC1脚经限流电阻R45控制NPN型三极管Q10和PNP型三极管Q11,从而控制MOS管Q3的通断。当单片机RC1脚输出高电平,三极管Q10导通,Q11截止,电压VCC经三极管Q10、电阻R51后控制NMOS管Q3导通;当单片机RC1脚输出低电平时,三极管Q11导通,Q10截止, Q3结电容中的电通过Q11迅速释放,加速Q3关断。电感L1、电容C18用于滤波,使输出电压更平稳。电阻R23为电流取样电阻,流过蓄电池的电流会在电阻R23上产生压降,此电压在电路中用于判断充电状态和充电阶段。

1.3 单片机系统电路

PIC16F676 单片机6采用RISC型CPU内核, 仅需学习35 条指令,除了跳转指令以外所有指令都是单周期的,由于采用哈佛总线结构,以及指令的读取和执行采用流水作业方式,使得PIC单片机的运行速度大大提高;PIC单片机是最节省程序存储器空间的单片机,驱动能力强,每个I/O口的吸入和输出电流最大值可达25mA。PIC系列单片机集成了上电复位电路、I/O引脚上拉电路、看门狗定时器等,可以最大程度地减少或免用外接器件,以便实现“纯单片”应用[5]。

如图4所示,电阻R1和电容C15组成单片机复位电路,单片机IC4和复位电路构成了单片机最小系统。单片机1脚接电源VCC,14脚接地,7脚通过二极管D9输出信号,当7脚输出高电平时充电状态强制进入浮充状态,减小充电电流,防止损伤蓄电池。电阻R54为上拉电阻,防止单片机输出的信号驱动能力不足而无法正常工作。单片机9脚用于驱动NMOS管Q3,11脚用于驱动PMOS管Q2。普通三段式充电由于初始充电电流很大,这对于过放电后的蓄电池是致命的,因此必须进行判断。本文方案在充电初始阶段,单片机控制MOS管关断,利用电阻R50和R41对蓄电池电压进行分压,输入单片机10脚,10脚采样蓄电池电压,判断蓄电池极性是否正确,如不正确,则不进行充电,利用指示灯进行提示;如正确,再判断是否过放电,如果电压低于设定值,认定蓄电池过放电,则采用小电流进行充电,即涓流充电,当蓄电池可以承受大电流时再进入常规三段式充电阶段。单片机12脚、13脚控制指示灯LD1,12脚控制红灯,13脚控制绿灯,用于指示蓄电池充电状态。

2 系统软件设计

2.1 系统软件功能

系统软件用于检测蓄电池极性、是否过放电等状态,检测正常才允许进行充电;在充电过程中,通过软件判断充电阶段,作为控制各阶段电压电流的依据;充电中若定时时间到,但充电器没有进入浮充阶段,则通过软件强制转入,防止损坏蓄电池;充电完成后,软件控制电路断电。

2.2系统软件流程图

3 系统测试

通过对48V20AH的铅酸蓄电池进行充电的实验,系统很好地完成了设定的各项功能,充电效率较普通充电器有所提高,充电时间有所缩短,工作安全可靠。

4 结束语

本文在普通三段式充电电路基础上进行改进,增加了涓流充电阶段,并将普通三段式充电中的恒压充电阶段改为正负脉冲充电方式。改进后,系统的充电效率有所提高,充电时间有所缩短,同时,防止极性反接的功能对蓄电池和充电器都是一种保护,使充电器的适应性更强。本文的方案在普通三段式的充电器基础上只增加了单片机和MOS管控制电路,对原有电路改动较少,便于生产厂家升级。

摘要：从保护铅酸蓄电池、提高充电效率的角度出发,分析了目前市场上主要充电方式的弊端,设计了一种正负脉冲型电动车智能充电器。系统采用PIC16F676单片机进行控制,将普通三段式充电方式中的恒压阶段变为正负脉冲充电方式,增加了涓流充电等功能,优化了定时和自断电电路,在延长蓄电池使用寿命、缩短充电时间方面有很好的效果。

关键词：智能充电器,开关电源,正负脉冲

参考文献

[1]李卫兵,张之超,曹伟.“电动车”智能充电器设计[J].制造业自动化,2012,34(2):138-141.

[2]赵光明.蓄电池快速充电方法研究[J].通信电源技术,2012,29(4):128-130.

[3]李文涛,孔健.电动车用铅酸蓄电池的特性认识[J].研究与开发,2012(7):17-20.

[4]郭毅锋.带负脉冲铅酸电池充电系统的设计与分析[J].低压电器,2011(8):23-25,39.

[5]Microchip公司.PIC16F630/676数据手册[Z].2004.

电动型继电器篇2

日本在快速充电器的实际生产和应用方面均处于国际领先地位，研发出了独特的新型快速充电系统——“CHAdeMO”。2010年3月26日，日本政府决定要通过官民一体化的努力，统一日本电动汽车的快速充电规格，并使之国际化。日本“CHAdeMO”快速充电方式使用的是50KW的直流电力，车辆与快速充电器之间的通信采用车载LAN规格“CAN”。由于“CHAdeMO”使用的是直流电，所以在交流电压不同的国家也可以使用，这是该系统的最大优势。同时，连接口也分为快速充电用和普通充电用两种，既可用于汽车充电，又可将储存在电动汽车里的电力提供给家庭及电器。

另外，日本在电动汽车批量生产方面也领先于欧美，配套设施较为完备。据日本相关部门统计，截至今年6月4日，已有日美法德等24个国家配置了“CHAdeMO”快速充电器。“CHAdeMO”协议会5月已向欧美提议采取统一规格。日汽车厂家认为，欧美厂商试图造成“CHAdeMO”标准无法在欧美应用的印象，以阻止日系汽车的销售。日产汽车计划继电动汽车“聆风”之后，在2016年度之前再推出7款采用“CHAdeMO”方式的电动汽车，希望以此先行优势，推动日本充电器标准成为国际充电器标准。日本厂商意识到，如果欧美的电动汽车充电系统成为世界标准，日本就必须对出口海外汽车进行改造，这无疑会增加生产成本。

为抗衡日本，美国和德国合作推出了“联合充电系统（Combo）”方式。美德正在推进普通充电和快速充电用连接器的一体化，以便能将车辆的连接口精简为一个整合性的连接器。该连接器的直流快速充电电力最大为90KW，车辆与快速充电器之间的通信采用电线通信（PLC）。今年5月7日，美国通用汽车（GM）和德国大众（VW）等美德8家厂商公布了这一新充电标准，宣布未来将采用统一的充电接口标准。新标准将在欧洲和美国范围内使用。

“Combo”方式的特点首先是快，最短15分钟即可完成充电。二是省事，即用一个插头就可完成快速充电和利用夜间等低价电力时段的普通充电。美德计划于今年夏季公布联合的充电系统技术方面的详细信息，争取年内实现充电设备的实用化。预计自2013年起，利用“Combo”方式进行充电的电动汽车便可上市。通用和大众已宣布在2013年推出小型电动汽车，以此推动联合充电系统的普及。欧洲汽车制造商协会（ACEA）则宣布，2017年以后，所有的电动汽车新车都将采用“Combo”。美国汽车工程师协会搁置了参与“CHAdeMO”的计划，决定在所有电动汽车上采用“Combo”。

电动机智能节电器篇3

技术经济指标

该产品已通过国家产品检测所检测, 检测结果为:空载有功节电率≥75%。有功综合节电率≥20%, 每k W综合成本≤50元, 售价仅相当于国外同类产品的1/6, 投入使用三个月左右收回成本。

投产条件

生产LH—II型电动机智能节电器, 不需要专用设备, 只需50m2厂房、三相交流电及普通电工工具即可, 生产规模可大可小。在厂房及电力方便时, 15天内即可正式投产 (含技术培训) , 两个月收回全部投资, 是企业及个体经营者理想的投资项目。

转让方式

技术转让, 转让费4.8万元, 首期付款3.8万元。

单位:武汉华中理工大学理华科贸有限公司

地址:武汉市珞瑜路243号华工科技产业大厦

邮编:430074

电动型继电器篇4

随着嵌入式处理器技术、电力电子技术、网络通信技术、人工智能技术以及新生产工艺、新型材料的不断发展和广泛应用, 传统低压电器正不断向小型化、智能化、多功能机电一体化方向发展。笔者将上述现代先进技术与传统的电子式电动机过载保护继电器相结合, 设计了一种智能型电子式电动机过载保护继电器, 一方面引入嵌入式微处理器, 使其实现智能化, 即能够根据负载运行状态自动地选择最佳匹配模式进行控制与保护, 另一方面可与上位机进行双向通信, 具有监控、保护、通信及增强的保护功能。

1 基于对称分量法的电动机保护理论

三相异步电动机的故障可分为对称性故障和不对称性故障2种, 造成电动机故障的一般原因:电动机堵转、过载;定子绕组相间短路;缺一相电源;定子绕组接地;定子绕组接线错误;电源线短路或接地等。根据电流对称分量法, 电动机故障的具体叙述如下:

(1) 电动机电流对称故障。电动机正常运行时, 三相电路的参数相同, 只有正序分量, 其工作电流小于额定电流。当电动机发生堵转、过载、三相短路故障时, 其三相电流主要表现为正序电流, 通过电动机过流电流反映该类故障对电动机的损害程度:过载时, 三相电流一般是电动机额定电流的1.05～5倍;堵转时, 三相电流的大小约等于电动机的启动电流, 一般是电动机额定电流的5～8倍;三相短路时, 三相电流约为电动机额定电流的8～10倍。

(2) 电动机电流不对称故障。当发生电动机断相、两相短路、不平衡运行等故障时, 高倍的电动机过电流一般并不会出现, 因此, 只通过检查过电流幅值判断是否发生电动机电流不对称故障的效果并不理想, 而三相异步电动机烧坏往往是由于发生了不对称故障。为改变传统电动机过载保护继电器以检测电动机过流信号为基础的保护, 笔者采用基于对称分量法的电动机保护。根据对称分量法, 当电动机发生不对称故障时, 将使三相电压和三相电流的大小、相位不再对称, 除了正序电流外, 还会出现负序及零序电流分量。负序电流的存在会产生逆磁场, 并产生负电磁力矩, 导致电动机的合成电磁力矩大大减小, 从而使电动机发热严重, 且严重程度随不平衡度的增加而加强。不对称电流可通过采样三相电流经嵌入式微处理器运算获得负序及零序电流分量的大小。

表1为采用对称分量法分析三相异步电动机各类常见故障下的正序、负序及零序电流分布情况。表1中, 假设三相异步电动机发生单相故障时, U相为故障相, 发生两相故障时, V相、W相为故障相, I0表示故障前电流幅值, ΣI=IU+IV+IW。实际运行情况因故障而定。

2 硬件设计

2.1 继电器结构及工作原理

智能型电子式电动机过载保护继电器主要由信号采集调理电路、嵌入式微处理器模块、键盘及显示模块3个部分组成。其中, 信号采集调理电路主要用于电压、电流的检测以及将双极性信号转换为单极性信号;嵌入式微处理器模块主要用于电流对称分量法计算、保护动作的处理、开关控制、与上位机进行数据通信;键盘及显示模块主要用于数据处理显示、人机界面设计等。

如图1所示, 嵌入式微处理器模块以LPC2292嵌入式微处理器为核心, 每个周期对电网进行12点的采样, 即每隔1/12个周期, 通过电流互感器对三相异步电动机的电流进行采样、通过电压互感器对其电压进行采样。采样信号经信号采集调理电路处理后, 进入LPC2292的A/D单元端口, 经片内A/D转换器转换成数字信号, 并由嵌入式系统单元进行均方根离散化处理求得各相的有效值, 再经对称分量法运算、分析和判断后求得正序电流、零序电流、负序电流。根据故障特征由LPC2292输出的相应信号显示在液晶显示器上, 并通过光耦驱动脱扣执行机构对电动机进行控制与保护, 并经CAN总线发送信息给上位机。

2.2 LPC2292嵌入式微处理器

智能型电子式电动机过载保护继电器选用NXP公司生产的LPC2292嵌入式微处理器作为核心主控芯片。LPC2292是一款基于ARM7TDMI-S内核的16/32位嵌入式ARM微处理器, 工作频率高达60 MHz, 具有片内晶体振荡器和片内PLL;支持JTAG仿真和实时跟踪的CPU寄存器状态, 具有256 KB的高速FLASH, 可存储该继电器的软件程序;内置8路10位A/D转换器, 转换时间为2.44 μs, 可及时转换电压、电流信号;具有高速集成IIC (400 kbps) , 可进行集成块之间的通信;其CAN接口带有2路互连的验收滤波器, 可直接接入CAN网络。另外, LPC2292还具有2路异步串行通信UART (16C550) , 若需要可通过RS485与上位机通信。

2.3 信号采集调理电路

LPC2292的片内A/D转换器的参考电压为3.3 V, 转换电压为单极性的0～3.3 V。因采集的交流信号为双极性, 而交流信号需经滤波、信号放大、加偏置电压提升电位后变为单极性信号才可送入LPC2292处理, 因此, 必须设计信号采集调理电路。信号采集调理电路的主要功能:3路电流信号取样、将电流信号转换为电压信号、3路电压信号经分压处理送入预处理电路。各部分电路分别由一个偏置调压电路进行调节。

3 软件设计

3.1 μC/OS-II嵌入式操作系统

近年来, 随着嵌入式系统的应用越来越广泛, 实时嵌入式操作系统 (RTOS) 的使用越来越成熟, 而μC/OS-II作为开源的RTOS也获得了广泛的应用。实际上, μC/OS-II是一个RTOS型内核, 只包含了任务调度、时间管理、任务间通信同步 (邮箱、信号量、消息、队列) 和内存管理等功能, 没有输入/输出管理、文件系统和网络。它属于可剥夺型内核, 规定所有的任务具有不同的优先级, 总是运行就绪条件下优先级高的任务, 各个任务独立工作、互不干涉, 使实时应用程序的设计和扩展变得容易, 大大简化了应用程序的设计过程。笔者将μC/OS-II移植到LPC2292中, 提高了系统的运行效率和可靠性。

3.2 μC/OS-II中的任务及其优先级分配

μC/OS-II中创建的每个任务有5种状态, 分别是休眠态 (Dormant) 、等待态或挂起态 (Pending) 、就绪态 (Ready) 、运行态 (Running) 、中断服务态 (Interrupt) 。μC/OS-II中的每个任务都要设置优先级, 优先级最高的任务可先进入CPU运行, 其它任务只能在就绪状态中等待。

将μC/OS-II引入智能型电子式电动机过载保护继电器的设计中, 可将该继电器复杂的功能进行模块化和程序层次化处理, 按照功能划分为多个独立的模块任务, 各个模块任务可以分别单独编写, 任务之间可通过邮箱、信号量、消息、队列进行通信, 使得程序设计变得简单容易, 为今后的开发与维护提供了方便。按照该继电器所要实现的功能, 将其划分为6个并行存在的任务, 按其优先级从低到高的顺序排列依次是LCD显示任务、键盘扫描任务、开关量输入采集任务、数据运算和保护动作执行任务、通信任务、系统监视任务。电压、电流模拟输入数据采集任务放到LPC2292定时器中断服务程序中执行, 以提高系统响应速度。实时采集的电参量数据存储到指定寄存器单元, 供数据运算及其它任务使用。各个任务的优先级按照整个系统运行的时序要求确定, 对系统实时性要求较高和使用较频繁的任务被设置成优先级较高的任务。一般来说, 各任务的优先级在系统工作过程中是固定不变的。

智能型电子式电动机过载保护继电器中μC/OS-II的任务优先级分配和各任务所占的堆栈容量如表2所示。

3.3 基于CAN总线的数据通信

智能型电子式电动机过载保护继电器的现场级嵌入式系统实现了模拟信号采样、对数据进行对称分量法运算、现场实时控制等功能, 而远程级上位机则实现了远距离控制、实时数据显示等功能。上位机和现场级嵌入式系统之间通过CAN总线通信。位于控制室的上位机通过CAN总线发送控制命令

给现场级嵌入式系统, 以设定整套继电器的现场电压、电流、报警信息等初值, 同时现场电压、电流、报警信息等数据实时传给上位机。

上位机以PCI-5110接口卡为主控节点, 该节点管理CAN网络上过载保护继电器和上位机的数据交换。LPC2292为CAN控制器, PCA82C250为CAN收发器, 两者通过光电隔离器件连接, 最高通信速率为2 Mbps。PCI-5110接口卡具有配套的驱动程序和应用程序接口函数库。因此, 只需调用接口函数即可方便地进行上位机用户界面程序的编制, 从而实现软件上的通信和数据交换功能。

CAN总线现场节点的软件设计主要包括2个部分:CAN节点程序初始化模块和数据报文发送、接收模块。

(1) CAN节点程序初始化模块

CAN节点程序初始化模块主要实现CAN总线控制器的初始化设置, 通过在复位模式下设置CAN控制器的特殊功能寄存器来完成。需要特别注意的是, 各节点的速率必须保持一致, 而且要求收、发双方必须保持同步传递。

(2) 数据报文发送、接收模块

为达到系统的实时性要求, 数据报文发送、接收模块通过外部记数器扩展、用中断器实现报文的接收, 通过片选信号选通的方式实现报文信息的发送, 若收到发送出错的信息后则重发信息, 以保证CAN接收缓存器不会出现数据溢出而导致信息丢失的情况发生。

4 结语

智能型电子式电动机过载保护继电器实现了对电动机的数字化保护, 并实现了与上位机的远程通信功能。实验运行及现场应用结果表明, 该继电器具有操作方便、性能可靠、保护功能完善及抗干扰能力强等特点。多台智能型电子式电动机过载保护继电器组网后能方便地实现远程监控操作, 具有良好的应用前景。

参考文献

[1]杨维明, 张培铭, 张冠生.低压接触器的智能化技术[J].低压电器, 1997 (2) :3~6.

[2] (美) 拉伯罗斯.嵌入式实时操作系统μC/OS-II[M].2版.邵贝贝, 译.北京:北京航空航天大学出版社, 2003.

[3]周立功.ARM嵌入式系统基础教程[M].北京:北京航空航天大学出版社, 2005.

[4]饶运涛, 邹继军, 王进宏, 等.现场总线CAN原理与应用技术[M].北京:北京航空航天大学出版社, 2003.

电动型继电器篇5

关键词：电动机继电保护,高压变频器,采样值差动保护

0 前言

厂用电率是考核发电厂运行水平的一个关键指标。随着厂网分家、竞价上网政策的逐步实施,在保证机组运行安全可靠的前提下,降低厂用电率,减少发电成本,进而提高上网电能的竞争力,已成为各火电厂努力追求的经济目标。

高压变频器的运用是降低厂用电率行之有效的手段。在实现电厂节能降耗这个主要目标的同时,还可大幅度降低电动机启动电流,从而达到改善电动机运行环境的目的。基于以上优点,目前越来越多的电厂在进行高压电动机变频调速技术的改造。因此,研究电厂应用高压变频器后,对电动机继电保护配置和整定的影响,很有必要且有重要现实意义。

1 对电流互感器的影响及解决措施

电流互感器是继电保护系统的重要组成部分。电流互感器能否真实有效地反映一次电流,对继电保护正确、快速地动作有着决定性的作用。电流互感器的励磁特性是按工频设计的,在一次电流频率变化的动态过程中,电流互感器的运行特性不可避免地要受到影响。图1为电流互感器等值电路图,其中R1、L1为折算至二次侧的一次电阻、一次电感;Lm为折算至二次侧的励磁电感;L2为二次回路电感,包括二次线圈漏电感和负荷电感;R2为二次回路电阻,包括二次线圈内阻和负荷电阻;i1、im、i2分别为折算至二次侧的一次电流、励磁电流和二次侧电流。

由图可得电压与电流的方程式为:

把(2)带入(1)解得:

对于无气隙电流互感器,若保证均匀绕制工艺,则Lm>>L2。设τ=Lm/R2,则(3)式近似为:

假设电力系统一次侧电流只含基波分量,i1=I1cosωt,解(4)式得:

由计算可知,在一次电流频率宽范围变化的动态过程中,励磁电流包含两个分量:其一为周期分量,其二为衰减直流分量,当频率降低时,二者幅值均增大,从而im幅值增加,电流互感器工作在励磁特性的非线性区,导致饱和。另外,应用变频器产生了谐波电流[1],待测电流的真实值是包括基波和其它高次谐波在内的总有效值,而用普通电流互感器测量时,高次谐波成分被削弱较多,这些原因均会严重影响电流互感器的准确测量。

近年来茹可夫斯基(Rogowski)线圈系统因有着电磁感应式电流互感器无可比拟的优点而逐渐得到重用。茹可夫斯基线圈系统不含铁芯,不会出现磁饱和问题;频率响应范围宽,能够测量电流中的谐波分量。用茹可夫斯基线圈系统进行电流测量,可以很好地解决因频率宽范围变化导致传统电流互感器测不准这个问题。

2 对差动保护的影响及解决措施

2.1 应用变频器给差动保护带来的问题

相量差动的原理是用离散傅里叶算法根据一个周波采样点计算出电流的实、虚部,再计算出差动电流和制动电流的幅值、相位,然后用相量比较的方式构成动作判据。

目前常用的差动保护都是针对工作频率为工频附近设计的。为适应电流工作频率宽范围变化,考虑以下几种解决方法:

(1)保持采样率不变,此时每周波采样点数随频率改变而变化。通常的差动保护傅里叶系数是计算好后保存为定值直接取用,比较容易实现,而此方案则需要实时计算采样点的傅里叶系数,且傅里叶系数计算为超越函数运算,计算量较大,所以,这种方法实际操作困难。

(2)保持每周波采样点数不变,此时需要实时测频来调整采样率。这种方法的优点是在进行傅里叶计算时,每个采样点的系数是固定的,计算量较小。采样点数N与采样率fs、系统基频f1的关系为:

对装设低通滤波N器=ff的s1差动保护,由采样定(5理)知:

其中fc为低通滤波器截止频率。当频率f1很低时,由公式(5)知fs很小,由公式(6)知此时截止频率fc很小。这样,频率高于fc的谐波都被滤去,采样电流幅值大大降低,严重影响测量精度,所以不能采用这种方案。

(3)基于采样值差动原理的频率跟踪。采样值差动是纵联差动保护的一种特殊形式。同相量差动相比,采样值差动不需要计算采样电流的有效值,它只是根据各个采样点瞬时值满足差动判据的情况来决定是否动作。由于采样值差动不涉及傅氏计算,也不用安装低通滤波器,因此不存在采样值幅值衰减的问题,所以基于采样值差动原理的频率跟踪方案可行且实现相对简单。

2.2 采样值差动保护的原理图及整定原则

对于使用了变频器的电动机来说,变频器的输入和输出电流在相位上没有必然的联系,所以不能将变频器纳入差动保护的范围,差动保护的原理图如图2所示。

和相量差动保护一样,采样值差动保护的判据一般由折线式制动特性曲线构成,以二段折线为例,动作特性如图3所示。采样值的动作判据一般为:ir(k)≥imin,ir(k)≥Kizd(k),式中k为采样时刻,imin为最小动作电流,K为制动系数,ir(k)=│i1(k)+i2(k)│为差动电流(以流入电动机方向为正),izd(k)为制动电流。

为保证动作的准确性,通常采用重复多次判别方法,即在连续R次采样判别中如有S次及以上符合动作判据,则输出动作信号[2]。

3 结论

目前,变频器在电厂中得到推广使用。文中对增加变频器给电动机保护带来的影响做了初步分析,并得出如下几个结论:

(1)增加变频器后,不宜选用电磁式电流互感器测量电流,可改用茹可夫斯基线圈系统进行电流测量。

(2)受电流频率宽范围变化的影响,应用相量差动保护出现困难,可用基于采样值差动原理的频率跟踪方案实现保护功能。

(3)采样值差动保护与常规相量差动保护相比较,具有计算量少、动作速度快等特点,具有很好的应用前景。

参考文献

[1]张燕宾.变频调速460问[M].北京:机械工业出版社,2006.

电动型继电器篇6

1 IC卡技术概述

IC (Integrated Circuit) 即是集成电路, 为半导体元件产品的总称, 是一种采用一定工艺, 将电路所需元件及布线互连在一起的具有所需电路功能的微型结构, 具有体积小、重量轻、可靠性高、引出线和焊接点少等多个优点。IC卡也即是集成电路卡, 是一个嵌置有一个或多个集成电路的卡片, 在实际应用中, 射频读写器向IC卡发送一组固定频率的电磁波, 卡内频率与读写器发射频率相同的LC串联谐振电路可在电磁波激励下产生共振, 使电容内有电荷, 电容另一端的电子泵可将电荷送到另一个电容内存储, 积累至2V时, 存储电荷的电容作为电源为其他电路提供工作电压, 完成IC卡与读写器数据的交换。IC卡具有携带方便、可存储处理信息、存储量大等优点, 同时IC卡上存储的信息需在输入正确密码时才能读取、显示, 信息安全保密性较好, 并具有数据处理的能力, 与读卡器交换数据时会对数据进行加密、解密处理, 提高数据准确性, 现阶段, 在公共交通、银行、通讯、公共事业收费等多个行业内有着广泛的应用。

2 基于集成电路MAX713的12路电动车充电器系统

随着电动车在人们日常生活中的广泛应用, 如何快速补充电能也成为领域内研究的重点, MAX713是MAXIM公司生产的快速集成电路充电芯片, 可对1~16只串联电池快速充电, 本文即以该集成电路芯片为例, 探讨其在电动车充电器中的应用。

2.1 MAX713功能特性

MAX713可满足1~16节电池的充电需要, 其功率控制模式有线性模式或开关模式, 线性模式中在充电的同时可给电池负荷供电;在监测到DV/DT变为负时可种植快速充电模式, 可根据电压梯度、温度或时间截止快速充电;快速充电结束后可自动冲快速充电到涓流充电, 不充电时对蓄电池的漏电流小, 最大仅为5m A。

2.2 系统设计

2.2.1 硬件设计

在系统硬件设计中, 主要需要确定快速充电终止监测方法、快速充电速率和电流、外接直流电源电压值、和最坏条件下MOS功耗、集成电路芯片内稳压源限流电阻值和充电基准电阻阻值。根据实际需求, 快速充电电流以电池容量÷充电时间计算得出;外接直流电源电压值至少要高于电池组最高电压1V;最坏条件下MOS管功耗以外接电源最高电压与最低电池电压的差值乘以充电电流计算得出;芯片内限流电阻以外界电源最低点电压与芯片内部稳压源电压的差值除以5m A计算。

2.2.2 主电路设计

主电路采用移相宽调制控制电路, 使用美国Unitrode公司生产的移相式开关专用集成芯片, 控制电路如图1所示。

UC3875的零电压开关的延迟时间由延迟设定端子的R8和C7和R9, C8确定, 分别确定OUT-A与OUT-B以及OUT-C与OUT-D的死区时间。正常情况下, 开关电源应工作在额定输出功率范围之内, 避免电源工作超出正常输出状态, 但由于在实际工作中难以预测, 因此, 将高频电压器输出的电流经电流互感器B耦合输出, 再经D1和D2整流, C3和E1滤波及W1, R5和R6分压后, 送至UC3875的电流控制端, 与比较器同相端电压比较, 输出电压高于2.5V时, UC3875过流保护电路起作用, 电路功率输出设定为0~240W, 超出时自动断开。

2.3 工作原理

在12路电动车充电器系统中, 各路充电电压电流的监测、充放电的自动切换和显示等智能控制均由单片机实现, 其工作原理如下图2所示, 在系统工作中, 电池充电电压经A/D转换器后, 由单片机控制继电器进行充放电切换, 和按键、数字等面板的显示。

单片机的I/O口是系统设计中的重点, 在选择智能显示器驱动芯片时, 应以减少对I/O口资源的占有量为原则, 考虑技术、质量、系统日后的升级、生产成本等因素, 选择最为合适的芯片。

2.4 工作流程

在系统运行中, 消费者刷IC卡后, 系统初始化, 对12路电压、电流值进行巡查, 并分别存入相应的内存单元;按下路号键, 路号加一, 显示该路的电压值;按下电压电流切换按键时可显示该路的电流值, 消费者可选择一路有电, 进行充电。对于使用镍镉电池的电动车, 由于镍镉电池具有“记忆效应”, 在充电前, 若没有将电池内的电量放尽, 可引起电池容量降低, 因此充电前应对电池进行放电, 在本系统中, 系统对12路电压、电流值进行巡查后按下放电按键, 继电器动作切换至放电状态。各路电压比较器输出后, 继电器动作可切换回充电状态, 进行充电。IC卡读写程序部分如下:

3 IC卡自助充电消费管理系统

3.1 需求分析

从电动汽车的自动快速充电方案来看, 目前国内用于实现快速充电结算的方式主要有投币、插卡和插卡三种, 投币式充电不仅需要定期回收硬币, 增加人工成本, 同时自动充电机无人值守, 安全性较差;由于充电需要一定的时间, 用户可能不在充电机附近, 采用插卡式充电可增加不安全感;刷卡式充电只需将IC卡在感应区刷一下即可充电, 操作简单方便、安全性高, 可为消费者提供极大的便捷。基于此, 在电动自行车自动快速充电中, 选择使用刷卡式充电。

3.2 系统结构

在IC卡自主充电消费管理系统中, 主要包括控制主机、IC卡、读写机、收费机、打印机、网卡、消费管理软件等, 其中收费机为系统中最为关键的设备, 主要用于感应接受IC卡发送的数字信号。在使用过程中, IC卡在收费机感应区刷卡后, IC卡芯片中的基本信息可存储到收费机中, 并通过与计算机的连接, 将卡号、消费金额等信息传送到计算机汇总进行储存, 通过计算机实现对IC卡用户消费、充值等的管理。在选择硬件及设计硬件系统时, 须在保证充电机整体性能稳定的前提下, 考虑到简单性和成本。

在系统中硬件实现的关键为IC卡技术, IC卡均有发卡中心发行, 具有可充值的功能。IC卡的核心是集成电路芯片, 其关键技术有电擦除式可编程只读存储器技术 (EEPROM, Electrically Erasable Programmable Read Only Memory) 、射频识别技术 (RFID, Radio Frequency Identification) 、加密技术及ISO标准化技术等, EEPROM技术是IC卡技术的核心, 该技术使晶体管密度增大, 改善了性能, 增加了容量, 达到在同样面积上存储更大数据量的目的;RFID技术是一种利用电磁波进行信号传输的识别方法, 被识别的物体本身应具有电磁波的接收和发送装置, 射频识别IC卡是一种使用电磁波和非触点来与终端通信的IC卡, 使用此卡时, 不需要把卡片插入到特定读写器插槽之中, 只需要将卡片主动靠近读卡器读卡区内, 读取卡上信息后即可完成交易;IC卡中的CPU卡采用特殊的加密技术, 不仅可以验证信息的正确性, 同时还能检查通信双方身份的合法性, 从而保证信息传送的安全性;IC卡接口电路是IC卡与IFD内的CPU进行通信的唯一通道, 其产生的电信号必须满足严格的时序要求, 以保证通信和数据交换的安全与可靠。

3.3 功能模块设置

管理系统主要包括磁卡信息管理、充电机信息管理、管理身份验证、信息查询、磁卡消费管理和帮助信息等几个功能模块, 用于实现基本信息管理、信息安全保护、历史数据查询、计量收费及打印数据、系统对时等功能, 结构如下图3。

系统磁卡信息管理模块和充电机信息管理模块主要用于对基本信息的管理, 包括磁卡编号、磁卡用户基本信息、充电机基本信息等;管理身份验证是对充电机管理进行权限限制, 不同的管理人员有不同的权限, 以保证数据安全性;用户可通过信息查询模块对充电时间、地点、充电量等历史重现数据进行查询;充电机同时配备有嵌入式打印机, 用户消费后通过选择打印选项, 将本次消费记录打印下来;计量收费模块主要对本次充电消费进行计费, 按照国家费率电价规定, 计算出总费用, 同时将消费者本次消费的相关数据发送到后台数据库中进行保存备份。

3.4 软件设计与实现

主程序设计部分如下:

在系统运行中, 消费者根据系统提示, 将IC卡插入, 系统界面现实余额信息及消费信息, 若系统检测出插入的IC为无效卡或金额不足, 则报警提示, 若IC卡为有效卡且金额充足, 则供电, 消费者可进行充电。若充电过程中停电, 恢复送电后, 系统按照消费者设定时间, 继续充电。

4 结束语

随着计算机及电子技术的发展, IC卡消费逐渐成为自助消费的主流趋势, 利用IC卡消费不仅能减少人工耗损, 还能满足人们自理消费的心理。运用IC技术的12路电动车充电器系统可方便地实现电动车的智能快速充电, 操作简单, 对促进电动车行业进一步发展有重要意义。

参考文献

[1]白琳, 刘金霞.电动汽车IC自助能源补充系统设计与研究[J].自动化技术与应用, 2008, 27 (4) :108-110.

[2]Steve Knoth.电源通路管理集成电路的优点[J].今日电子, 2007, (10) :34-37.

电动型继电器篇7

目前, 我国的继电保护的方案一般都是围绕着变频器的自带保护和开关柜的综合保护装置这两方面进行设定的。其中, 变频器的自带保护功能一般是使用在需要调频运行的时候, 而开关柜的综合保护装置则一般使用在工频运行工作的时候。当需要采用大容量变频器对电动机继电保护的时候, 由于在经过大容量变频器对电动机继电保护的过程中, 电动机的电源需要经过频率、电力电子的整流逆变、工频等变化。因此, 在大容量变频器对电动机继电保护的过程中就会对电动机传统的接线比率的保护功能, 以及相角和变频器之间电源产生影响。对于这样的一个继电保护方案来说, 他还是存在着一些问题。

1.1 大容量变频器对电动机继电保护的灵敏度不足

大容量变频器对电动机继电保护的系统都只是运行自带的保护系统进行对电动机电流速断的保护, 虽然说大容量变频器所使用的电流速断的方法, 是可以很好的、有效的使变频器和电动机, 以及电动机的电缆的短路灵敏度达到要求。可是, 这些保护都不能够符合现状的要求, 这种方法也不能达到对定子线圈的短路灵敏度的要求, 一般来说, 电动机所需的继电保护是属于差动形式的, 而且, 如果后备的保护出现了问题, 也会因为这种大容量变频器对电动机继电保护的形式, 而无法能够快速的切除这种故障。

1.2 大容量变频器对电动机继电保护中开关柜综合保护装置的问题

由于, 在变频器工作的时候, 差动保护是需要被退出的, 但是, 变频器的控制系统自带了保护的功能, 而这一功能又不包括变频器电缆和开关柜的运行, 如要把差动保护功能退出, 那么, 整个大容量变频器的运行也会同时退出。

1.3 大容量变频器对电动机继电保护中隔离变压器的问题

上面我们已经说了对于现代变频器的控制系统自带的保护功能是不包括变频器电缆和开关柜的, 变频器控制系统自带的保护功能还不包括输入隔离变压器。

2 大容量变频器对电动机继电保护的对策

2.1 对于大容量变频器对电动机继电保护的综合保护装置的对策

学这方面专业的人都应该知道, 在电动机变频工作的时候, 电动机的保护定位和差动的比例是需要根据CT的具体配置情况而定的。因此, 大容量变频器对电动机继电保护的综合保护装置来说, 应该适当的输出接点给变频器的控制系统联动, 使在电动机变频工作的时候, 综合保护装置的自动定位的传统保护功能能够有效的实施, 这样不仅能够将原来比较麻烦的工作换成自动化, 还能提高工作的可靠性。

2.2 对于大容量变频器对电动机继电保护中的电流和差动对策

可以将差动、电流比例、磁平和零序电流这三种主保护功能, 以及现有的后背保护功能组合成一种能够有效的适应大容量变频器工作的电动机继电保护的综合保护装置。从而实现了保护装置的可靠性运作, 以及保证了保护装置在不同的范围内都可以时时达到可靠、有效的精度。这一项电流和差动的对策, 对大容量变频器对电动机继电保护的工作过程起到了有效的作用。

2.3 对于大容量变频器对电动机继电保护中大容量变频器中硬件的对策

应该适时的将对于大容量变频器对电动机继电保护中综合保护装置的硬件进行更新换代, 只有采用最新型、最科学、最有效的技术, 才能使综合保护装置的硬件不断的适应各种工作, 还能使综合保护装置的硬件能够实行多任务的操作。这样就离我们高精度、快速、大容量、实时的信息处理等目标越来越近, 在此同时还可以采用高分辨的A/D转换器技术来实现高速采样、并行计算等要求。

2.4 对于大容量变频器对电动机继电保护中电动机开关柜和两侧电流的对策

要想大容量变频器对电动机继电保护的有效实施, 还要保护这些所需要的重要点, 例如:电动机的两侧电流、开关柜、断路器, 以及旁路的开关辅助接点等所有需要接入综合保护装置的电流。要做到很好的保护这些重要点, 则需要从以下几点做起: (1) 对工频变频的分设差动进行有效的保护。 (2) 具有勇于创新的能力, 根据现有的科技技术不断的研发、更新工频变频运行的保护装置。 (3) 不断的增加电动机的磁平衡保护。只有好好的保护好这些重要点, 才能使变频和工频的模式, 他们之间的切换不再是从保护出口、电流回路等接线的地方实现, 而是可以在综合保护装置的软件部分就可以自动实现自动对位等功能。

2.5 对于大容量变频器对电动机继电保护中电动机接地保护的对策

由于, 在大容量变频器对电动机继电保护的运行中, 变频器的输出并不是接地的, 变频器对于电动机的间电缆也很短, 电容的电流也小, 所以在使用传统的零序CT方法来检测电动机的话, 就会显得非常的困难, 而且, 对于变频器本身带有的保护功能在此时此刻也不能起到任何有效的作用, 因此, 在设计变频器的时候, 要尽量将电动机和变频器设计为接地。

3 结语

随着我国科技技术的不断进步, 大容量变频器也在电厂中得到了广泛的应用不论是技术人员, 还是设计人员, 在使用这一高科技节能的设备的同时, 都要积极的从中探索、研究此变频器的缺陷, 然后从现有的科学技术中, 发现、创新更有效的大容量变频器。唯有如此, 才能使大容量变频器在电动机继电保护的运行中能够达到可靠、有效等目的, 从而发挥了大容量变频器在电动机继电保护的运行中节能性和调节性的作用。

摘要：继电保护就是指对电力系统中发生的故障或者是异常的情况下进行检测, 从而发出报警的信号, 或者直接将故障部分隔离、切除的一种重要的措施。本文旨是从大容量变频器对电动机继电保护的影响, 以及大容量变频器对电动机继电保护的对策进行探讨。

关键词：大容量变压器,影响,电动机,继电保护,对策

参考文献

[1]唐红键, 谭茂强.大容量高压电动机变频器继电保护对策探讨[J].电力建设, 2010, 31 (5) .

[2]李立峰, 赵伟, 丁健, 等.高压变频器对电动机继电保护的影响及解决措施[J].广东电力, 2010, 23 (8) .

[3]张超, 张艳艳, 黄生睿.大容量变频器对电动机继电保护的影响[J].继电器, 2007, 35 (17) .

[4]李健, 韩宇, 戴建根, 等.变频器对电动机差动保护的影响及解决措施[J].江苏电机工程, 2011 (1) .

电动型继电器篇8

故障现象

该X线机于Ⅰ台透视工作正常,Ⅱ台普通摄影时,按手闸Ⅰ档阳极旋转正常,按手闸Ⅱ档不出射线。

故障分析与检修

Ⅰ台透视能正常工作,说明高压变压器、灯丝变压器没有故障,可以为X线管工作提供高压和灯丝加热电流。切换到Ⅱ台摄影,曝光不出射线。

第一步,判断摄影控制电路是否正常:根据电路图分析与实际曝光实验,手闸Ⅰ档、Ⅱ档电路得电过程没有问题,各个继电器工作正常,且接点完好。用万用表测量高压初级P1、P2,在按下手闸Ⅱ档时P1、P2之间有电压,且随着kV的改变而变化,说明主可控硅完好,有触发信号,可以正常工作。

第二步,判断摄影灯丝加热电路是否正常:先测量灯丝变压器初级F0、F1、F2供电情况,按手闸Ⅰ档灯丝变压器初级加热电压升高,电压值随m A档改变而变化,说明灯丝变压器供电正常。再判断摄影X线管的灯丝是否烧断:卸下遮线器,拆下窗口前的铅片,开机观察灯丝是处于预热状态,亮度较弱,切换大小焦点可以看到灯丝交替预热,按手闸Ⅰ档时,灯丝由预热状态变成加热状态,亮度很强,说明X线管灯丝没有问题。

第三步,判断摄影高压电缆是否正常:经分析高压电缆不会有短路故障,否则电源保险会烧断;是否有断路的可能,阴极高压电缆应该没有断路,否则灯丝不会亮,阳极高压电缆轻微断路或接触不良不影响高压的传输,为保险起见将两个X线管阳极高压电缆对换,选择透视,降低kV,按透视曝光键,有X线产生,说明摄影高压电缆没有问题。

综合以上实验分析,摄影控制电路、X线管、高压电缆、高压变压器、灯丝变压器均完好,所有条件无异常,不产生射线,只能怀疑高压交换闸有故障。当由透视切换到摄影时,不能连通高压,且只能是摄影阳极侧高压交换闸有故障(摄影灯丝有加热电流,阴极侧高压交换闸正常)。经再一次详细检查确认无误后,打开高压发生装置查看高压交换闸。经查看摄影阳极处的高压交换闸衔铁断裂,无法牵引触点连接。更换同型号的高压交换闸,将高压发生装置复原,24小时后通电(静止24小时是为了使高压线圈间的气泡溢出,防止放电),曝光可以进行,故障排除。

小结

高压发生装置内部的各个高压元器件很少出现故障,轻易不要打开:(1)容易使高压变压器油暴露受到污染而降低绝缘强度;(2)进入的气体不能排空容易造成高压放电,只有在完全确认其它各处都没问题的情况下才可怀疑此处。

故障案例2

故障现象

摄影曝光量有时不足。

故障分析与检修

曝光量不足,可能是mA量不够造成。切换每一个mA档进行曝光,mA表指示与标称mA值基本一样,说明mA正常。

在进行mA测试的曝光实验过程中,感觉曝光时间有时比选定的曝光时间短。如果是限时时间不够,会造成mAs总量不够,也会出现曝光量不足。反复实验发现每次停机片刻再开机曝光或两次曝光时间间隔较长时,曝光量没有问题,两次曝光时间间隔较短时会出现曝光量不足。

经分析,曝光限时时间比选定曝光时间短,说明限时电路有问题,很有可能是限时电容的放电回路出现故障,电容在摄影曝光结束后放电不彻底留有电荷或不能放电,缩短了下一次曝光限时电容的充电时间。停机片刻再开机曝光或两次曝光时间间隔较长时曝光正常是因为限时电容可以通过自然放电把残存电荷释放掉。

分析限时器电路图,C22为主限时电容,摄影曝光结束后经R52、J7常开触点(2、8)进行放电,查找实物,测量放电回路。R52没有问题,曝光结束时J7线圈有电工作,但C22两端电压并没有下降,说明C22没有放电(J7常开接点2、8没有闭合)。更换J7同型号继电器后,故障排除。

小结

mA×s=mAs,要求mA、s的实际值与设定值要一样或接近,否则会导致曝光量不足或过量。日常使用过程中要定期检测灯丝加热电路、限时电路。