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离子回旋共振加热天线阻抗测量系统设计

计算机测量与控制 2006年第6期14卷 704-706页

作者：曾现祥赵燕平刘大明中科院等离子体物理研究所安徽合肥230031

为了监测HT-7托卡马克离子回旋共振加热(ICRH)实验过程中天线阻抗的变化情况,采用传输线探针方法,设计了一套基于虚拟仪器技术的天线阻抗自动测量系统;阐述了该系统的工作原理、设计方案和硬件、软件实现方法;详细介绍了高频信号处理电... 详细信息

为了监测HT-7托卡马克离子回旋共振加热(ICRH)实验过程中天线阻抗的变化情况,采用传输线探针方法,设计了一套基于虚拟仪器技术的天线阻抗自动测量系统;阐述了该系统的工作原理、设计方案和硬件、软件实现方法;详细介绍了高频信号处理电路部分和系统软件的设计与开发;测试结果表明,整个系统稳定可靠,界面友好,满足实验要求。

关键词：离子回旋天线阻抗测量虚拟仪器 LabVIEW

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基于自动平衡电桥方法阻抗测量系统的研究

基于自动平衡电桥方法阻抗测量系统的研究

作者：尹虎承哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

阻抗是元器件和材料的固有属性,也是与材料、元件和电路相联系的基本参数。实际应用中的电路元件要比理想电阻复杂得多,并且呈现出阻性、容性和感性特性,它们共同决定了阻抗特性。阻抗测量有多种可选择的方法,本课题分别介绍了其... 详细信息

阻抗是元器件和材料的固有属性,也是与材料、元件和电路相联系的基本参数。实际应用中的电路元件要比理想电阻复杂得多,并且呈现出阻性、容性和感性特性,它们共同决定了阻抗特性。阻抗测量有多种可选择的方法,本课题分别介绍了其中的电桥法,谐振法,I-V法,射频I-V法,网络分析法,自动平衡电桥法。通过理论分析每一种方法,对比其优缺点,以对整体有清晰的认识,得出每一种方法适用的条件和测量范围,综合考虑本课题选择自动平衡电桥方法。由于阻抗并不是固定不变的,随着频率的变化而变化,现有的便携式数字化LCR测量大多是测量几个频点下的阻抗值,不适应于宽带频率范围。本文针对此,应用自动平衡电桥设计了低频端宽频带范围的阻抗测量系统。设计并完成了整体系统的原理图和PCB板的绘制。硬件系统的搭建分为模拟部分和数字部分。模拟部分完成自动平衡的过程,包括电压检测、混频、低通滤波等。数字部分引入了以TMS320LF2407为核心处理器作为数据处理器和结果显示的控制器,并给出了软件设计思想和流程,使本系统具有便携、实时处理、良好的人机交互功能。最后根据系统的测量方案给出了具体的误差模型和误差校准方法,以提高测量精度,并通过对实验数据的测试,进行误差分析,验证系统的测量准确性和可靠性,使具有一定的工程实用价值。

关键词： TMS320LF2407 自动平衡电桥阻抗测量

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高电压、大电流下工频阻抗测量

高电压、大电流下工频阻抗测量

作者：王鑫中国计量科学研究院

学位级别：硕士

本文介绍了在高电压、大电流下实现阻抗测量的技术方案，并通过实验验证了本方案的可行性。在分析了当前的阻抗测量仪的原理及其优缺点后，提出了适用于本技术方案的测量原理：电压矢量比法。通过研制高准确度电压跟随... 详细信息

本文介绍了在高电压、大电流下实现阻抗测量的技术方案，并通过实验验证了本方案的可行性。在分析了当前的阻抗测量仪的原理及其优缺点后，提出了适用于本技术方案的测量原理：电压矢量比法。通过研制高准确度电压跟随器、虚地点获取电路、高电压跟随电路，本课题实现了对被测阻抗在高电压、大电流下的测量。被测阻抗上的电流范围为0.1A～100A，电压范围为0.1V～220V。

关键词：测试计量阻抗测量自动仪表

弱电网下基于测量阻抗的并网逆变器稳定性研究

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弱电网下基于测量阻抗的并网逆变器稳定性研究

作者：闫培雷西南交通大学

学位级别：硕士

锁相环（phase-locked loop,PLL）结构被广泛应用于新能源并网逆变器中来实现系统与电网的同步运行,在弱电网条件下,电网阻抗的存在会加强PLL与系统电流环之间的相互作用,易引发系统稳定性问题。因而,分析“逆变器-电网”交互系统稳定性... 详细信息

锁相环（phase-locked loop,PLL）结构被广泛应用于新能源并网逆变器中来实现系统与电网的同步运行,在弱电网条件下,电网阻抗的存在会加强PLL与系统电流环之间的相互作用,易引发系统稳定性问题。因而,分析“逆变器-电网”交互系统稳定性,探究其失稳机理并提出系统稳定性提升方法具有重要的工程应用意义。本文以三相并网逆变器为研究对象,从以下几个方面展开研究:首先,建立了d-q坐标系下并网逆变器系统及电网阻抗模型,基于阻抗稳定性分析方法,采用Bode图分析及广义Nyquist稳定性判据,将所建的多输入多输出模型通过合理的简化转换成两个单输入单输出模型,并在此基础上,分析了PLL参数及电网阻抗变化对系统稳定性的影响,探究了系统在弱电网条件下的失稳机理。其次,为了进一步验证上述模型的准确性,基于扫频法对并网逆变器系统进行阻抗测量研究。以无源器件及并网逆变器为对象,对比分析了基于单频注入和多频注入的阻抗测量技术,并基于离散Chirp信号多频扰动电压源注入的方式实现了对并网逆变器系统的准确测量,并在此基础上,探究了注入电压幅值、注入信号作用时间、PLL参数及电网阻抗对测量结果的影响。而后,基于上述所建模型,提出了一种广泛适用的PLL参数优化设计方法。通过PLL参数特点建立参数之间的关系,根据系统开环传递函数,通过引入系统相位裕度及谐波抗扰能力限定条件,得到其参数约束区域,最终基于参数对“逆变器-电网”交互系统的稳定性影响分析确定了参数的选取。基于硬件在环测试系统及小功率实验平台,以三种常用的PLL（SRF-PLL、LSRF-PLL和DSOGI-PLL）设计案例验证了所提方法的有效性及适用性。最后,考虑到弱电网条件下参数优化设计难以满足并网逆变器稳定运行要求的情况,从逆变器失稳机理出发,提出了一种基于系统q轴电网电压前馈控制的系统稳定性提升策略,通过合理设计前馈控制器,有效提升了逆变器q轴输入阻抗低频段的相角,增强了交互系统的稳定性。仿真和实验验证了控制方案的有效性。

关键词：弱电网并网逆变器锁相环阻抗测量参数设计电压前馈控制硬件在环实验

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换能器阻抗测量装置的研究

换能器阻抗测量装置的研究

作者：崔艳涛哈尔滨工程大学

学位级别：硕士

阻抗特性是反映换能器性能的一个重要参数,它对于发射机、接收机的设计具有重要的指导意义。通常标准的阻抗分析仪仅能在开放的、常规环境条件下进行测量,而对于压强高、非常温等特殊条件难以进行。本将研究一种自容式的阻抗测量装置,... 详细信息

阻抗特性是反映换能器性能的一个重要参数,它对于发射机、接收机的设计具有重要的指导意义。通常标准的阻抗分析仪仅能在开放的、常规环境条件下进行测量,而对于压强高、非常温等特殊条件难以进行。本将研究一种自容式的阻抗测量装置,用于满足上述特殊需求,本文从硬件和软件两个方面进行研究与设计。在硬件设计上,设计了以ADuCM350子系统和DSP子系统两部分组成的硬件电路系统。ADuCM350子系统主要功能是完成阻抗测量,以ADuCM350为主控芯片,并搭建了其外围电路,如程序下载电路、电源电路、阻抗测量电路。DSP子系统控制外围模块存储测量数据及检测外界环境。该子系统以TMS320VC5509A为主控芯片,完成了周围硬件电路设计,如串口通信电路、SD卡存取电路、时钟电路、温度检测电路及电源电路设计。两个子系统通过I2C总线连接协同工作。在软件设计上,介绍了阻抗测量AFE各模块功能软件设置及阻抗测量软件设计流程,分析了阻抗测量程序参数的优化。在恒电位、电流测量中介绍了软件中参数设置及工作流程。I2C读写操作的实现,数据存储及FAT32文件系统下文件的建立和读写。最后,对宏定义的参数选取作了实例验证,进行了恒电位、电流的测量并与理论值作了对比,该设计还可以实现对RC时间常数的测量。进行电阻、电感、电容及模拟换能器等效电路的RLC串联电路的测量,在软件程序上提前对测量值作了校准,对输出的结果与标准值作了误差对比。进行了换能器阻抗测量,对测量结果进行了分析和调整。分析表明该测量系统能够稳定工作,达到在1-50kHz低频带能准确测量换能器阻抗的要求。

关键词：换能器阻抗测量 ADuCM350 TMS320VC5509A AFE

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考虑频率耦合效应的三相变流器阻抗测量研究

考虑频率耦合效应的三相变流器阻抗测量研究

作者：张煜昕重庆大学

学位级别：硕士

近年来大量新能源发电机组并网振荡事故的发生,不仅严重影响电网的安全稳定运行,也影响着新能源产业的发展。三相变流器是重要的新能源并网接口设备,分析三相变流器并网振荡问题,较为常用的分析方法是基于三相变流器和电网阻抗的分析方... 详细信息

近年来大量新能源发电机组并网振荡事故的发生,不仅严重影响电网的安全稳定运行,也影响着新能源产业的发展。三相变流器是重要的新能源并网接口设备,分析三相变流器并网振荡问题,较为常用的分析方法是基于三相变流器和电网阻抗的分析方法。三相变流器的阻抗是分析的基础,一般而言有两种方法可以获得三相变流器阻抗。第一方法是通过建立三相变流器的暂态方程,通过相应的线性化方法,获得静止坐标系或者旋转坐标系下变流器的解析阻抗模型,但是这种方法受限于三相变流器的控制器复杂程度,一旦控制环路复杂,将难以获得三相变流器的阻抗模型;另外,在大部分情况下,变流器厂家不会透露三相变流器具体的控制参数,这样也无法基于控制参数应用三相变流器的阻抗解析模型。第二种方法是通过相应的阻抗测量设备,直接获取三相变流器的阻抗曲线。目前大部分的阻抗测量研究都关注于同步旋转坐标系下的三相变流器阻抗测量,然而,同步旋转坐标系下的测量需要锁相环提供相位信息,这不可避免的会引入新的误差;而静止坐标系下的阻抗测量将会受频率耦合影响,如果不考虑频率耦合效应,会使得测量到的阻抗受电网阻抗影响,有少部分的研究考虑了频率耦合的影响,但是都不够完善。本文以两电平三相并网变流器为研究对象,考虑了频率耦合对变流器阻抗测量的影响,针对三相变流器在静止坐标系下的阻抗测量问题展开了研究。首先基于谐波线性化方法与三相变流器主电路方程,推导出含锁相环影响的三相变流器阻抗解析模型,分析了锁相环造成频率耦合现象的原因,为后文的研究提供理论基础;证明了频率耦合的根本原因在于DQ轴系增益不同,分析了当电网非理想情况时静止坐标系下等效阻抗产生的原因以及等效阻抗和自阻抗的区别与联系,说明了本文研究的重要性。随后将三相变流器视为一个含频率耦合效应的黑箱模型,对考虑频率耦合效应的阻抗测量展开研究,分析静止坐标系下注入扰动时变流器与电网的相互作用关系,提出了一种简单有效的三相变流器阻抗测量方法。该方法考虑了频率耦合效应,在PCC点注入单相扰动,只需要进行一次扫频操作,通过对测量到的电压电流数据的处理计算,即可测得三相变流器的自阻抗及互阻抗。该方法无需三相同时注入扰动,减少了测量系统复杂度,避免了三相扰动不对称带来的干扰,并且测量结果准确,不受电网阻抗影响。在MATLAB\SIMULINK中建立了三相变流器的仿真模型,在不同工况下对本文提出的测量方法进行验证,证明了本论文提出方法的有效性和准确性。同时,还通过实验测量到了三相变流器的阻抗,实验结果表明本文提出的方法能够准确测量三相变流的阻抗。基于本文提出方法测量到的阻抗,给出了一些仿真与实验的应用示例,证明了本文提出方法所测量到的三相变流器阻抗可以作为基于阻抗的三相变流器并网振荡分析的基础,为今后的振荡问题分析提供参考。

关键词：阻抗测量三相变流器频率耦合振荡分析

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变频技术在大型接地网阻抗测量中的应用

变频技术在大型接地网阻抗测量中的应用

作者：朱宏法浙江大学

学位级别：硕士

随着我国电力系统的发展,接地网阻抗测量已经成为电力系统安全可靠运行的重大课题之一,受到了越来越多的关注,国家《电力行业标准DL/T 475-2006》和《电气设备交接试验标准GB50150-2006》中,都要求进行接地网阻抗测量。我国按照《接地... 详细信息

随着我国电力系统的发展,接地网阻抗测量已经成为电力系统安全可靠运行的重大课题之一,受到了越来越多的关注,国家《电力行业标准DL/T 475-2006》和《电气设备交接试验标准GB50150-2006》中,都要求进行接地网阻抗测量。我国按照《接地装置施工及验收规范GB50169-2006》通常土建完工后尽快进行测试,以便施工单位有足够的时间安排改造。接地装置的状况和电力系统的安全运行密切相关,合理地测试接地装置各种参数,准确评估其状况就显得十分重要。《电力行业标准DL/T 475-2006》推荐采用异频电流法测试大型接地装置的工频特性参数,而随着大家的重视,目前变频技术在国内外接地网阻抗测量得到了广泛的应用,并取得了成效。在变电所的建设中,接地网的敷设是否合格,关系到变电所运行后设备和人身的安全。接地阻抗的大小,是衡量接地网敷设是否合格的唯一指标。对变电所大型接地装置的接地阻抗测试就是重中之重的工作,但由于电网结构密集和复杂,造成测试过程中存在许多的干扰,严重影响了测试结果的准确。本文在介绍传统接地阻抗测试方法的基础上,通过比较选择了变频30°夹角法对大型接地装置进行测试。介绍了变频法进行接地阻抗测试的试验方案。给出了接地阻抗现场试验中的常见问题及其分析,并给出了几种接地网阻抗超标的解决方案。

关键词：大型接地网阻抗测量变频 30°夹角法

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阻抗分析仪的阻抗测量和作用

广播与电视技术 2001年第2期28卷 137-138页

同轴传输线结构下的变温高频阻抗测量方法研究

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同轴传输线结构下的变温高频阻抗测量方法研究

作者：罗嫄广西科技大学

学位级别：硕士

电子信息领域中电子测量是非常重要的一部分,电子信息业的快速发展肯定也离不开电子测量的支持。阻抗测量是电子测量中很重要的一部分,可靠的阻抗测量方法对提高阻抗测量的精度和准确度非常重要。本文主要针对变温高频条件下阻抗测量问... 详细信息

电子信息领域中电子测量是非常重要的一部分,电子信息业的快速发展肯定也离不开电子测量的支持。阻抗测量是电子测量中很重要的一部分,可靠的阻抗测量方法对提高阻抗测量的精度和准确度非常重要。本文主要针对变温高频条件下阻抗测量问题进行研究讨论,设计了一个适用于测量薄片状固体样品阻抗的夹具,并做了可行性分析。为解决变温高频条件下直径小于7mm的固体薄片结构的样品的阻抗测量问题,以同轴结构传输线的温度特性和频率特性为基础,本文设计并加工了基于APC-7同轴传输线全金属结构的夹具,并用分布参数的分析方法分析问题。搭建的测量系统中使用了矢量网络分析仪、PID控制器及隔热炉腔,在PC端分别通过LAN口以及串口连接,通过编程,在PC端完成频率范围为300KHz-3GHz,温度范围在RT-300℃的自动测量过程。验证了变温高频条件下直径小于7mm的固体薄片状的样品阻抗测量系统的可靠性。本论文主要开展了如下具有创新性的研究工作:（1）本文主要研究了测量尺寸足够小的被测样品阻抗值的测量方法。测量频率范围为300KHz-3GHz,当温度范围在RT-300℃时,从高温破坏仪器端口的问题出发,根据传输线基本理论知识,设计并加工制作了APC-7同轴传输线结构的阻抗测量夹具。自制的夹具可以测量直径小于7mm的薄片状固体样品的阻抗值,为此类样品的阻抗分析提供一个有效的测量方法。通过理论计算,本文分析了变温高频可能带来的热胀冷缩和趋肤效应对测量结果的影响的误差在1%以内。并由搭建的阻抗测量系统测量,通过数据分析证实了该自制夹具的可行性,可用于样品的阻抗测量。（2）实际测量过程中,为提高测量环境温度的稳定性,实现了模糊PID控制器控制温度,使被测样品整体达到温控箱的实时温度。同时,LAN口连接矢量网络分析仪编程实现PC端自动完成频率范围为300KHz-3GHz的测量。整个测试系统在MATLAB环境下,实现了全自动测量。论文相关研究结果为探索在既变温又高频的情况下测量直径小于7mm薄片状固体样品阻抗值,提供了有效的测量方法。

关键词：同轴传输线分布参数矢量网络分析仪阻抗测量模糊PID控制