高功率轴快流CO2激光器的数字式放电保护系统

论文摘要

数字技术的迅速发展使得体积小巧的保护系统能够集成多个保护功能,目前这类数字保护系统已拥有超过30年的工程实践经验。基于微处理器技术的数字多功能保护系统在大型发电机组中首次得到应用。数字保护系统的诸多优点使其得到越来越多工程师的青睐,工程师们正尝试用不同架构的数字保护系统取代单一功能的静态保护器和电磁继电器。本文介绍了一款用于高功率轴快流CO2激光器的放电保护系统。气体放电伏安特性导致激光器的放电保护系统与一般发电机保护系统在结构方面存在一些显著的区别。这个放电保护系统通过同时监测放电电压、放电电流以及反馈光功率来完成一系列的保护功能,如:非平衡放电检测,欠压/过压检测和故障锁存等。此外,一些来自控制平台的相关控制信号,如连续/脉冲模式控制等,也连接到保护系统以确保其工作在正确的状态下。这款放电保护系统在工业CO2激光器上获得广泛应用。我们从提高效率和降低成本等方面提出了一些改进措施。我们尝试用ADC取代某些重要的模拟电路。文中介绍了三款ADC都拥有与微处理器兼容的接口,这将在电路设计时带来一些便利。其中两个ADC:TLC545和AD7824还具有多个通道的模拟输入端口。我们认真计算了ADC的单通道重复采样频率以及CPLD的判决处理延时――这两个参数必须达到一定要求,否则保护系统将处于失效状态。在文章的结尾部分,我们给出了一部分Verilog HDL代码以及相应的仿真波形以供参考。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 课题来源、目的及意义
• 1.2 高压气体放电特性
• 1.3 本课题的研究内容和关键技术
• 2 数字式保护系统的工程应用
• 2.1 保护系统的发展历史
• 2.2 数字式保护系统的组态架构
• 2.3 数字式保护系统的工程经验
• 2.4 数字式保护系统的优势
• 2.5 数字式保护系统的测试工作
• 2.6 本章总结
• 2激光器放电保护系统设计'>3 高功率CO₂激光器放电保护系统设计
• 2 激光器的结构及工作原理'>3.1 轴快流CO₂激光器的结构及工作原理
• 3.2 轴快流激光器放电保护系统的原理分析
• 3.3 电流监测子系统功能分析
• 3.4 电压监测子系统功能分析
• 3.5 总体设计效果
• 3.6 本章总结
• 2 激光器放电保护系统优化方案'>4 高功率轴快流CO₂激光器放电保护系统优化方案
• 4.1 放电保护系统的设计目标
• 4.2 改进放电保护系统的方案论证
• 4.3 VERILOG HDL 语言设计
• 4.4 关于优化设计的一些思考
• 4.5 本章总结
• 5 全文总结
• 致谢
• 参考文献