电科毕业设计开题报告

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1、电科毕业设计开题报告电科毕业设计开题报告 篇一：华中科技大学电气本科生毕业设计开题报告 毕业设计开题报告 数字信号输入/输出隔离器设计 学号 uXX11971 姓名 潘明俊 班级电气 0806 班 时间 一 背 景 1.1 J-TEXT 托卡马克与 J-TEXT 装置电源系统 J-TEXT 托卡马克原为美国能源部支持的建在德克萨斯 大学（奥斯丁）的聚变实验装置，专门用于培养核聚变技 术人才和进行基础性前沿性的物理实验研究。该装置从 1976 年的纸面设计工作开始就得到美国能源部的财政支持 和其它基金支持。XX 年，华中科技大学接受了美国无偿捐 赠的价值高达 XX 万美元的 TEXT-U 托卡马

2、克装置，并依托 该装置建立了中美联合托卡马克实验室，开展磁约束核聚 变方面的研究工作。 XX 年初，J-TEXT 装置纵场电源系统调试基本完成，可 提供 92.5kA/1s 的平顶电流，产生的磁场强度为 1.74T， 足以满足 J-TEXT 装置目前的实验要求。由于纵场磁体的瞬 时功耗巨大且负载为磁体线圈(功率因数低)，为避免对电 网产生冲击及谐波污染，HL-2A 装置是通过改变发电机励 磁电压来控制纵场电流，EAST 装置采用基于 Labview 设计 的纵场反馈控制系统，J-TEXT 装置纵场电源采用一台卧式 脉冲发电机组(100MW/100MJ)供电。J-TEXT 装置的纵场电源 控制系

3、统需要测量模拟信号有 9 路，交互的 I/O 信号有 18 路，根据电源运行环境及稳定性要求，纵场电源控制系统 硬件采用了电气和机械性能较好的凌华原装工控机，以及 模拟采集卡 PCI1713、模拟量输出卡 PCI1720、数字量输入 输出 PCI1750、网络设备、隔离及显示设备。给出纵场电源 控制系统拓扑图如下： 图 1 纵场电源控制系统拓扑图 J-TEXT 装置有 4 套电源系统：纵场、加热场、垂直场和水平场。每套 电源各有 一套完整的控制系统，另外还有真空送气、数据采集、 诊断等子系统，任何一个子系统出现故障都会导致放电实 验的失败。 目前，纵场电源控制系统也有一些问题需要解决：控 制程

4、序的优化设计，降低现场采集的噪声，提高采集精度， 消除外部对控制量信号的干扰，纵场电流在平顶前期仍有 少许波动，需要作相应处理等1。要消除外部信号对控制 量的干扰使用隔离技术是非常必要的。 1.2 J-TEXT 数据系统与数字输入/输出隔离器 数字隔离器是用来连接输入与输出之间实现信号隔离 的器件，并需要按照其他要求进行进一步的电路连接2。 数字隔离技术具有与模拟隔离器相同的电气隔离能力，是 无噪声地传输数字信号的一种可靠的方法。数字隔离电路 主要用于数字信号和开关量信号的传输。使用隔离电路的 首要原因是为了消除噪声。另外一个重要原因是保护器件 （或人）免受高电压的危害。在加入信号隔离过程以后

5、希 望能使信号失真较小，线性度要尽量高，精度带宽等参数 都要达到使用所设定的要求。 在 J-TEXT 装置中数据系统是其重要的组成部分，由数 据采集和数据服务组成。数据采集选用 PCI 总线采集卡， 当采集系统接收到采集信号以后，采集开始。 采集触发到 来后，采集系统获取从传感器送来的电压信号，通过 A/D 转换器转换成数字信号存入工控机的缓存3。实验数据采 集系统负责把实验各个系统的控制信号和诊断测量获得的 物理参量信号等转换为数字信号存储到磁盘里4。聚变实 验对数据采集要求较高，采集通道多，采集率复杂多样， 数据传输要求稳定可靠性高，需要储存和传输的数据量巨 大，数据大多都是数字信号，信号

6、量大并且数字信号处理 复杂，对于信号的可靠性需要从各个方面来提高其可靠性， 于是在输出过程中加入一个数字隔离器环节实现对干扰的 屏蔽，使系统得到的信号更准确。 二 国内外现状 2.1 国内外的相关研究 现在对于隔离器的研究主要是一些生产厂家在进行， 而研究机构对于数字隔离器一般是基于某一个科研项目， 或者是基于某一个试验对于信号的要求。隔离器从原理上 一般分为三类：光电隔离器，电感式隔离器和电容隔离器。 这三类隔 离器应用广泛，各有优缺点。国外隔离器的研究主要 是大型的公司进行的，Avago 公司所研究的光耦合器可采用 独特的集成电路设计和厚绝缘层材料，在不影响隔离和绝 缘性能的条件下大幅度节

7、省功耗，其 ACML 一 74x0 系列的 强劲绝缘性能通过 UL 认证 1 分钟 56 kVRMS(数字隔离器 的最高标准)，使现有设备可用于更高电压 或在高压环境 下实现更高的安全系数。在数据传输过程中，器件发射低 电流脉冲通过隔离屏障，即使在高数据率下也能够保持低 电磁干扰(EMI)。这种低 EMI 性能也使终端应用更易通过规 范测试。此系列隔离器包含一个四通道结构，并提供单向 或双向配置，从而节省 PCB 空间。ACML-74x0 的其他产品特 性：在 100 MBd 数据率中实现每通道 13 mA 的低功耗；宽 泛的操作温度：-40105 C；符合最大 32 ns 的低传播 延迟和最

8、大 2 as 的低脉宽失真要求；传播延迟变化在通道 间最大为 4 ns，在器件间最大为 5 ns；33 V 和 5 V 电源 电压；最低 25 kVs 的高共模抑制能力 5；Silicon Labs 公司在 XX 年研制了 5kV 额定数字 隔离器，此种耦合器比光耦合器可靠性高很多，其 Si84xx 隔离器提供高于 25kV/s 的共模瞬变抗干扰能力(CMTI) 比光耦合器的 CMTI 性能提高 50% 100%，可提供高达 300V/m 的电场和高达 1000A/m 的电磁场抗干扰能力。ADI 公司研制的 iCoupler 隔离器是基于芯片尺寸变压器的磁耦 合器，是采用脉冲调制方式实现的数字

9、隔离器件，隔离电 压高达 1kV,和光耦合器相比,具有优异的性能,每边的工作 电压 4.5 V 到 5.5 V,数据速率高达 10Mbps(NRZ),工作温度 高达 105 ,主要用在通用的单向多路数据隔离。 国内的一些学者对于数字隔离技术进行了一些研究。 例如天津大学 ADI 联合实验室对于基于 iCoupler 磁隔离技 术的数字隔离器即磁耦合隔离器进行了研究。他们所研究 的是磁耦合为主体的数字隔离器，取消了光电耦合器中影 响效率的光电转换环节，因此其功耗仅为光点耦合的 1/10 到 1/506。再者他们研究的 iCoupler 数字隔离器的隔离 通道具有比光电耦合器更高的数据传输速率，时

10、序精度和 瞬态共模抑制能力。他们还考虑了低功耗的相关问题。但 是他们发现所设计的隔离器在磁场抗干扰方面有一定的局 限性。 电子科技大学的学者对巨磁电阻隔离器进行了研究。 长期以来，一直采用光隔离器来隔离干扰信号。但随着对 电子系统的要求越来越高，光隔离器体积大、速度慢、能 耗高的缺点也越来越明显。1988 年，MNBaibich 首先 在层 FeCr 金属多层膜中发现了巨磁电阻效应，此后，关 于巨磁电阻隔离究成果也是接踵而至，到 1991 年， BDieny 等人首先发现了“NiFecuNiFe/FeMn” 自旋 阀的低饱和场巨磁电阻效应，对于自旋阀巨磁电阻器件的 开发也是迅速展开，XX 年，

11、 商用的巨磁电阻隔离器开始投 放市场， 具有许多传统光隔离器无法比拟的优点。巨磁电 阻隔离器的工作原理就是将输入电流流经一个线圈产生对 应的磁场，该磁场经过高绝缘的介电薄膜被巨磁电阻单元 检出，产生和输入电流成比例的输出，这就要求巨磁电阻 单元有大小合适的矫顽力和工作偏置点7。当然如果想要 得 到符合要求的巨磁电阻单元需要花费很大，而且还不 一定成功。 从已有的一些研究可以知道学者们已经提到了数字隔 离器的多种用途，以及数字隔离器的重要性，他们已经分 析过了数字隔离器的功率损耗的问题，并且对数字隔离器 的选材也给出了一定的分析，然而对于电路中的一个环节， 我们需要它对电路的影响越小越好，因此我

12、们希望设计出 来的数字隔离器能够不产生任何的信号衰减，功耗，不占 用面积，无需价格，当然这样的器件是不存在的，于是我 们需要做的是进一步努力使得做出来的数字隔离器能够功 率损耗尽量的小，并且在我前面调研的文章看来，对于供 电电源带来的纹波干扰的问题解决的还不是很多，我需要 对其分析一下纹波干扰的问题，对于已有的数字隔离箱体 都有一定的体积规模，而箱体的体积规模主要还是由电路 原理图决定的，因而我还要努力在隔离器小型化方面下功 夫，尽可能的使 PCB 板设计得小一些。 三 研究路线 3.1 研究内容 在本课题整个研究过程中，我需要回顾并学习电力电 子技术的基础知识，熟悉并了解一下已有的和正在研究

13、的 数字隔离器的电路原理图及其工作原理特性，由于是需要 工程实际使用的隔离器材，我还要分析解决由供电电源带 来的纹波干扰的问题拿出处理方法。任何的电气电子器材 都会有一定的功率损耗，因此降低数字隔离器的功率损耗 也是本研究必不可少的一个部分。对于一个需要拿出实体 的工程实际运用的箱体，还需要考虑它的空间占用问题以 及长期使用的可靠运行问题，解决这个问题就需要考虑电 路原理的优化实现隔离器的小型化。 3.2 研究路线 对于数字隔离器的设计研究，大致的研究路线如下： （1）对各方面相关设计方案进行调研，选择出理论上比较 合适的电路原理图；（2）选择一个原理符合，并且实际可 行的电路原理图；（3）选

14、择并购买元器件，用所选的器材 搭建模型，进行初步的测试；（4）分析测试结果，研究供 电电源纹波干扰、功率损耗等等能否达到预期的标准，没 有达到则需要进行更好的解决方案的选择或者更改元器件； （5）确定符合要求以后，开始设计并要求厂家制作 PCB 板；（6）完成样品焊接，并进行测试；（7）解决样品 测试结果中发现的问题；（8）完成整体的焊接以及箱体成 型任务。 篇二：毕业设计开题报告 金 2 水电站施工组织设计 学 生： 指导老师： 水利与环境学院 1 工程概况 金 2 水电站位于云南省丽江市境内的金沙江中游河段 上，是金沙江中游河段规划的第五级电站。本工程采用坝 后厂房枢纽布置方案。枢纽建筑物

15、主要由拦河坝、坝后式 引水发电系统、右岸溢洪道、冲砂泄洪底孔等永久建筑物 组成。 拦河坝为碾压混凝土重力坝，坝顶高程 1424m，最 大坝高 158m，坝顶长度 640m。坝体上、下游面为变态混凝 土防渗层，中间部位为碾压混凝土。从左至右依次为混凝 土键槽坝段，左岸非溢流坝段，河床坝段，左岸冲沙底孔 坝段、电站进水口坝段、右岸泄洪（冲沙）底孔坝段，右 岸溢流坝段，右岸非溢流坝段。非溢流坝段坝顶宽度 12m。 本工程枢纽区坝址基岩裸露，其岩性以玄武岩为主， 中间夹有火山角砾熔岩和凝灰岩。岩体强风化带深度 6m20m，弱风化带深度 20m50m，河床冲积层厚 5.5m。 枯期河水面高程 1294m

16、，水面宽 60m100m，水深约 10m。 河谷呈“V”型，为纵向单斜谷，两岸地形基本对称，山体 雄厚，地形陡峻。坝址处控制流域面积 23.74104km2，年 径流量 527108m3，多年平均流量 1670m3/s，多年平均降 雨量 954mm。洪水由暴雨形成，6 月至 10 月为汛期，11 月 至次年 5 月为枯水期，实测月平均最大流量 7120m3/s，实 测月平均最小流量 397m3/s。坝址处多年平均输沙量 3919104t，其中汛期输沙量占全年的 97.6%，多年平均含 沙量 0.74kg/m3。坝区属北亚热带边缘气侯，多年平均气温 12.6，绝对最高气温 32.3，绝对最低气温-10.3；多 年平均相对湿度 63%；风向多为南风，多年平均风速 3.5m/s。 2 本工程设计的目的和意义 通过本次设计，目的是让学生掌握导流设计的主要内 容、编制原则、方法等；巩固所学的基础理论知识和专业 知识，并能实际运用于设计、施工中，培养独立分析和解 决 问题的能力；明确工程建设任务，培养正确的设计思 想；