移动电源范文第1篇
摘要：随着生活节奏的加快，以及人们手中钥匙数量的增大，自行车机械锁结构越来越无法满足人们高效率生活需求。本文设计了一种基于树莓派为上位机、arduino单片机为下位机的人脸识别智能自行车锁的方案。其中树莓派用于人脸识别并通过串口通信向arduino单片机发送驱动信号，人脸识别算法使用经典的人脸识别算法——Eigenfaces算法。Arduino单片机作为驱动板，接收到识别的信号之后，该板驱动锁结构开启。测试表明，本设计可实现通过人脸识别进行开锁的功能。
关键词：树莓派；上位机；Eigenfaces算法；串口通信；人脸识别
Key words： raspberry pie； upper computer； Eigenfaces algorithm； serial communication；face recognition
1 引言
伴隨着人们生活节奏的加快、城市的交通堵塞，人们对自行车出行需求仍然很大。但是由于生活节奏的加快，以及人们手中钥匙数量的增大，自行车机械锁结构越来越无法满足人们高效率生活需求，因此需要一种更加便捷的方式来进行自行车锁具的开关。为此我们开发了基于树莓派上位机的人脸识别智能车锁。本项目整体上是一个嵌在自行车上的嵌入式装置，其主要完成扫描人脸并进行识别判断进而开锁的过程。
斯坦福教授李菲菲举办的ImageNet国际视觉识别竞赛中，第一名的识别度就已经高达99%以上[1]，也就是说，业界对于图像识别已经有非常成熟的算法，因此从实践项目的角度，这一点是十分有利于本项目的成功的。同时，业界中对于视觉项目的开发，集成了成熟的视觉开源库opencv，这也大大的降低的编码难度，提高了项目开发的技术可行性。
2 系统设计与硬件选择
本项目整体上是一个嵌在自行车上的嵌入式装置，其主要完成扫描人脸并进行识别判断进而开锁的过程。所用到的技术主要有基于opencv视觉开源库的人脸识别技术、Linux环境下的编程、arduino单片机编码电机的驱动编程、上下位机之间的通信等技术。整个系统的功能可以分为如下的几个模块：图像的采集与预处理工作、离线人脸识别模型的训练、人脸识别、树莓派3b与电机驱动板arduinomega2560的串口通信、驱动板arduinomega2560驱动电机开锁等，如图1所示。
2.1 树莓派数据简介
Raspberry Pi简称树莓派，是为学习计算机编程教育而设计，只有信用卡大小的微型计算机，系统基于Linux。“麻雀虽小，五脏俱全”来形容树莓派再贴切不过。它是一款基于ARM的微型电脑主板以SD/MicroSD卡为内存硬盘，卡片主板周围有1/2/4个USB接口和一个10/100 以太网接口（A型没有网口），可连接键盘、鼠标和网线，同时拥有视频模拟信号的电视输出接口和HDMI高清视频输出接口，以上部件全部整合在一张仅比信用卡稍大的主板上[2][3]。正是其微小型、全面性，成为了本项目开发的最佳芯片选型。图2是树莓派简易图。
2.2 Arduinomega2560简介
Arduino是一款便捷灵活、容易入门的开源电子平台，如图3所示。包含硬件（各种型号的Arduino板）和软件（Arduino IDE）。Arduino能通过各种各样的传感器来感知环境，通在本系统中主要用来控制锁的电机转动。板子上的微控制器可以通过Arduino的编程语言来编写程序，编译成二进制文件，烧录进微控制器。同时其软件平台的高级设计语言是基于c语言开发的，非常利于开发者快速学习和开发。同时其开源平台丰富的库，也极大的便利的编程的难度并提高了项目可行性[4]。
2.3 串口通信、上位机、下位机简介
简单来理解串口通信的概念，即多个处理器之间通过串行口进行数据的按位传输[5]。通过调研我们发现，尽管树莓派3b功能齐全、计算性能相对一般单片机高，但是如果将编码电机直接连接到树莓派的pin口，是容易烧坏板子的。因此这里本项目采用树莓派3b作为上位机、arduinomega2560作为下位机的整体构造，如图4所示。上位机的概念是进行高级的图像处理和识别相关的计算，并根据计算结果得到通过串口通信发送给下位机。而下位机的功能是接收到信号之后，驱动电机运动完成开锁功能。这样上、下位机结合的设计思路，能够提高系统的安全性和健壮性。
2.4 人脸识别算法Eigenfaces简介
计算机视觉中成熟的人脸识别算法有很多，这里选用opencv集成好的算法Eigenfaces。其算法步骤如下[6]：
Step1： 采集人脸数据库和待识别的人脸图像，基于其像素矩阵将其化成一维向量。
Step2： 基于所有数据向量，计算所有向量的平均值，即计算“平均脸”。
Step3： 将所有人脸向量减去“平均脸”向量，得到插值向量矩阵。
Step4： 计算协方差矩阵，提取特征向量和特征值，并截取前K个高贡献度的影响因子。
以上部分基于机器学习中经典的算法PCA主成分分析，即将高维度的图像参数映射到了低维空间，抽取出数据的主要成分[7]。这便完成的模型的离线训练。在接收新的待探测的人脸后，按照训练的结果（特征向量、特征值），对图像做相同的映射处理，然后进行聚类识别计算。
3 模块化设计
对照上文给出的模块功能的分类，下面依次进行模块化的逻辑过程设计。
3.1 基于树莓派的人脸识别模块
这里采用的技术是基于经典的开源视觉库opencv，对预先收集好的人脸数据库以及采集到的正确人脸，进行人脸识别模型的离线训练。人脸识别采用的主要方法是特征脸算法（Eigenface），通过训练后得到的离线模型以.xml形式存储，在主系统运行时调用模型即可。即图5所示。
3.2 基于arduino mega2560的锁驱动模块
本系统采用arduino mega2560单片处理机控制开锁电机。锁的分为三个状态：开锁可关锁、关锁、开锁不可关锁。这三个状态必须按照一定的状态转移顺序，否则系统将会出现故障。锁的三种状态之间的转移情况如图6所示。
同时，根据锁的机械结构和电机单位时间内旋转的角度，通过实验，测量出从一个状态到另一个状态的时间参数。基于时间参数，得到该子模块的运行流程，如图7所示。
3.3 串口通信逻辑
系统需要基于树莓派的图形采集和计算的结果，来为单片机控制舵机发出相应的指令。因此，不得不解决的问题就是树莓派和单片机之间的通信问题。树莓派的通信方式手段较多，有蓝牙、usb串口以及wifi等方式，单片机支持usb串口和蓝牙方式，考虑通信的稳定性，本系统采用处理器之间的串口通信。流程如图8所示。
这里注意，考虑上位机的识别过程，在较好的识别条件下，可能会多次识别到正确的人脸，就会多次往串口发送数据，这就会导致电机的多余运动进而导致功耗上升。上位机一旦检测到正确人脸，就往串口发送数据。这其中会发送较多的坠余数据。这里采取的解决策略是，下位机一旦接收到串口信号，驱动电机开锁的同时，采取10秒的延时来屏蔽串口发来的多余数据，这里就成功的解决上面的坠余串口信号增加的多余能耗。
4 系统实现
4.1 基于树莓派的人脸识别模块
对应于图5流程中step1、2，本系统要进行识别人脸的采集以及识别模型的训练。直接给树莓派3b的usb端口连接常用的摄像头，就可以调用开源的opencv库来采集待识别人脸的图像。picture.cpp就是这样一个专门调用摄像头采集视频流的程序。篇幅限制，这里不呈现源代码。运行效果如图9所示。
采集成功之后（这里程序中采集了30帧图像），进入对应的人脸数据库目录中，在30张图像中选取10张比较典型的照片，用于后面的识别模型的训练。
完成训练之后，使用的三种人脸识别算法对生成对应的.xml文件，也就是经过上述采集的数据和训练程序得到的模型，将三个.xml文件复制到上位机进行人脸识别开锁的主程序（下文会给出，result.cpp）中，便可以在实时的图像采集中使用该模型进行人脸识别判断。
4.2 基于arduinouno2560的锁驱动模块
这一模块主要涉及驱动板驱动电机旋转来达到开锁的目的，基于实际的锁结构，测量出具体的旋转参数，在开锁逻辑流程图中已经给出，按照其呈现的流程编写arduino锁驱动程序即可。这里直接将串口通讯模块给呈现出来，驱动板从串口缓冲器中读数据，如果是字符3，则执行开锁逻辑，如果是1或者2，用于调整电机的角度。
4.3 上下位机之间的串口通信模块
刚刚本文提到，驱动板在串口中接受到字符3之后，开始执行开锁逻辑，对应的，上位机树莓派在识别成功之后，使用c语言的串口通信函数[8]，向串口发送一个字符3.上位机树莓派3b最终的执行程序result.cpp，完成实时人脸采集、识别与控制信号的发送。
4.4 系统实现结果
系统整体完成情况：最上面是单片机和树莓派的组合，中间是电池组，这里使用移动电源供电即可，满足树莓派的供电标准。右侧是图像采集模块，最下面是锁模块，锁中的编码电机与单片机的电机控制模块通过杜邦线进行连接，如图10所示。
系统功能测试：
由于本系统考虑成本因素，在最终的实物中并未添加显示器等外设。系统的调试工作，通过树莓派的HDMI借口连接显示屏来完成。当采集图像之后匹配成功，摄像头的监控窗口捕捉到的人脸旁边会显示”Right People”的字样，如图11所示。否则，匹配失败（显示“Mismatching People”字样）显示如图12。
5 结束语
本项目的灵感源于互联网+浪潮的掀起，人工智能相關领域的兴起，让人们从视觉、图像、声音等多个感知层面，对日常生活中的设备进行智能化的设计。本文从视觉的角度，以方便人们出行方便为目的，开发了这款基于人脸识别的智能自行车锁，并达到了良好的效果。当然目前系统还有待进一步改进，如整个嵌入式的系统还是不够简洁精炼，外部缠绕的线太多可考虑进行芯片和外设的个性化定制，真正达到嵌入式开发“量身定做”的需要，将电池、芯片、摄像头、电机集成到一个精简的装置当中。
参考文献：
[1] 孙玉兰.数字图像处理技术的应用现状与发展研究[J].电脑知识与技术，2014，10（26）：6228-6230.
[2] 苏祥林，陈文艺，闫洒洒.基于树莓派的物联网开放平台[J].电子科技，2015，28（09）：35-37+41.
[3] 朱轶，曹清华，单田华，等.基于Android、树莓派、Arduino、机器人的创客技能教育探索与实践[J].实验技术与管理，2016，33（06）：172-176+206.
[4] 凯姆·卡尔文，泰勒·卡尔文，庞明珠.Arduino与电子制作[J].电子制作，2012（08）：68-73.
[5] 蒋萍花，张楠.数据采集系统串口通信的设计与实现[J].电子测量技术，2015，38（06）：139-142.
[6] 陈勇，林颖.基于特征脸的主成分分析人脸识别[J].计算技术与自动化，2017，36（02）：122-124.
[7] 张勇，黄杰，徐科宇.基于PCA-LSSVR算法的WLAN室内定位方法[J].仪器仪表学报，2015，36（02）：408-414.
[8] 王坤，高贇.基于VC++实现串口通信的方法[J].信息化研究，2010，36（10）：52-54.
【通联编辑：梁书】
移动电源范文第2篇
2012年是移动电源发展最迅速的一年，创世能CSN智能移动电源作为率先提出智能防护概念的移动电源品牌来讲，引发了一场智能化品牌移动电源的革命。
随着消费水平的提高，电子消费品已全面进入急剧膨胀时代，智能化移动电源的市场潜力巨大，拥有4亿潜在用户群体的需求。
创世能智能移动电源市场运作一直坚持以品牌建设为核心，线下和线上持续广告投入，天猫、腾讯电商平台的入驻，京东、易迅的即将运作均在行业内引发广泛关注。由于创世能智能移动电源品牌传统渠道建设已经进入稳定阶段，网络推广和全球行业性展会的参与是品牌建设战略发展需要，也是至关重要的一环。直面终端消费者，真正了解市场需求，把创世能的产品做到更贴心、更智慧。
深圳创世能科技有限公司、创世能科技(国际)有限公司，成立于2009年，办公地址位于富有中国商业传奇色彩的车公庙苍松大厦，是一家致力于移动通信终端产品的研发、生产、销售和服务于一体的高科技企业。拥有信息产业部核准的“创世能”手机牌照，旗下拥有“中国拍照手机第一品牌”和“全球首款智能移动电源”两大品牌。公司秉承“创世界品质，聚科技智能”的信念，始终坚持走科技创新、务实发展的企业路线，诚信经营、热情服务的经营理念，牢记质量是企业的发展之本，服务是企业的立足之根，创新是企业的动力之源。以市场需求为导向，关注消费者的体验需求，通过不断创新，为消费者提供高科技、高品质和高品位的移动通讯产品。
智能移动电源产品划分
移动电源范文第3篇
【关键词】开关电源;主电路;控制电路
1.引言
开关电源是指通过控制开关晶体管开通和关断时间的比率，维持稳定输出电压的一种电源。开关电源被人们誉为十分高效节能的电源，它代表稳压电源发展的方向，现已经是稳压电源主流产品。开关电源的内部重要元器件均运行在高频开关的状态，本身消耗很低的能量，其电源的效率可以达到百分之八十到九十，是普通的线性稳压电源效率的将近两倍。开关电源也被叫做无工频的变压器电源，它利用体积很小高频的变压器以实现电压的转变和电网隔离，不仅可以去掉十分笨重的工频变压器，而且可使用体积很小的滤波元件以及散热器，这就为研究和开发的高效率、高可靠性、高精度、体积小、重量轻的开关电源打下了坚实的基础。
2.开关电源的实现方案研究
2.1 开关变换器的拓扑结构
现代直流稳压电源可分为直流稳压开关电源和交流稳压开关电源两大类，前者可输出质量相对较高的直流电压;后者可输出相对质量较高的交流电压。本研究课题的研究范围属于前者的，直流变换器按照输入与输出间是否含电气隔离，可以分成两类：无电气隔离的直流变换器称为不隔离的直流变换器，具有电气隔离的直流变换器称为隔离的直流变换器。
不隔离的直流变换器根据使用的有源功率器件的个数，可以分为单管、双管以及四管共三大类。采用单管的直流变换器共有六种，包括降压式(Buck)、升压式、Cuk、Zeta、升降压式和Sepic等。这六类单管式变换器当中，降压和升压式是最为基础的，另外四种则是衍生出来的。双管式直流的变换器中有双管式串接的变换器。全桥式直流的变换器是通常用的四管式直流的变换器。隔离直流的变换器同样可以根据所用开关的器件个量进行分类。单管的包括正激式和反激式两类。双管的有正激、推挽、反激和半桥四种。四管式直流即全桥式直流。隔离直流通常使用变压器来造成输入以及输出间的电气隔离，变压器其本身就具有变压功能，将有利于扩展变换器的使用范围以及利于完成多路不同的电压或者多路相同的电压输出。
2.2 开关变换器的软开关的技术
PWM技术已经在电力电子电路中得到了日益广泛的应用，一般说来是指在开关变换的过程中保持开关频率的恒定，但通过改变开关接通时间的长短，使负载变化时，负载上电压输出变化却不大的方法。但这种开关技术是一种“硬开关”，也就是开关管的通断控制与其上流过的电流以及器件两端所加的电压并无关系，功率开关管的开通、关断在器件上的电流或电压不等于零的状态下强迫进行，开关损耗很大。特别是现代电力电子技术正向频率更高的方向发展，PWM硬开关技术将使得开关损耗成为高频化发展的显著障碍。
高频软开关技术大致可以分为以下三大类：
(1)谐振式变换器(串联谐振，准谐振，并联谐振和多谐振);
(2)有源钳位的ZVS单端变换器;
(3)零开关--脉宽调制变换器(ZVS/ZCS-PWM、PSC FB ZVS-PWM、ZVT/ZCT-PWM变换器);根据本研究课题所探讨的电源功率大，开关频率高的特点，选用串联谐振变换器等这类谐振变换器和零开关PWM DC/DC全桥变换器以实现软开关，则较为适合。下面以这两类中较为典型的移相全桥ZVS-PWM变换器和串联的谐振式变换器为例，对这两类变化器的特点进行综合比较。
2.3 移相全桥ZVS-PWM变换器与串联式谐振变换器相互比较
谐振式变换器包括串联谐振式和并联式，在谐振的变换器中，谐振元件一直谐振工作，可参与能量变换的全过程。串联式谐振的变换器可实现开关管软开通或者软关断，改善开关管的工作条件;这类的基本控制方式是调频控制;变换器回路电流近似为正弦波，它的EMI小;但同时存在以下缺点：
(1)开关器件通态电流或断态电压的应力较大。对于在电压模式下的谐振开关，开关于零电压下所进行的开通与关断所承受的断态的峰值电压可为其输出电压值的两倍还要多，对于电流模式，则通态的电流峰值可达到输出电流值的两倍还多，通态损耗比较大。
(2)开关的器件工作频率并不为恒定。采用调频的方式控制，当电源或者负载变化，便只能依靠改变开关的器件的运行工作频率来调节相关的输出的电压值，使频率的变化范围很大，以致对功率变压器、输入、输出滤波器的设计以及优化均难以进行，且频率大范围变化并不利于与下级变换器的同步。
3.开关电源的主电路设计
3.1 高频变压器的设计
开关电源主电路主要是处理电能，也就是功率变换。主电路主要包括输入滤波电路、高频变压器、逆变电路、输出滤波电路等部分。主电路的设计一般在整个电源设计过程中具有最为重要的地位。
变压器是开关电源中的核心元器件，许多其他主电路的元器件参数设计均考虑了变压器参数，因此，应首先对变压器进行设计制造。高频的变压器在运行时电压、电流均不为正弦波，因此，工作的状况与工频并不一样，计算公式也不尽相同。需计算的参数包括铁心的尺寸、导体的截面积、各绕组的匝数及其结构等，它们的基础参数是工作电流、电压和频率等。
3.2 输入端整流式滤波电路设计
交流的输入一般使用包括单相输入和三相式输入(包括四线方式和无中线的方式)。对于中大功率的场合，考虑到单相整流电压相对三相整流电压要低得多，使DC-DC电路电流变大，功耗也增大，单相整流和三相整流比较而言直流脉动也比较大，因此，采纳三相输入，故本设计中输入部分使用三相的无中线的控制方式，经过功率控制的二极管形成三相的桥式的整流器以输出脉动的直流波形，并且在整流器的输出端接上LC滤波网络，使脉动电流变成平滑的直流。
输入滤波电容(C1)主要功能是起到滤波以及使得输出直流电压变得平滑，并减小脉动作用，故输入端滤波的电容的挑选是相当关键。一般情况下，输入滤波的电容值根据控制纹波来估算，也就是为了确保逆变电路供应稳定直流电压，滤波电路时间常数必须为纹波中基波周期的6倍以上，由此根据直流输入电压、电流推算出输入滤波电容值。
3.3 输出整流回路的结构设计
一般而言，输出整流回路包括两种，一种为四个二极管组成的单相式全桥整流，另一种是两个整流二极管组成的单相式全波整流。比较两者，全波式整流电路的二次绕组具有中心抽头，结构较为复杂;而全桥式整流相对于全波式整流多采用了两个二极管，成本较高，若输出的电流大，那么整流桥上的二极管总通态损耗也变大，影响了变换器的效率，但是对于波整流电路，二极管所经受最大的反向电压是全桥整流电路值的两倍。通过以上的考虑，当输出的电压较高，且输出的电流较小时，一般采取全桥整流的方式;而输出的电压比较低，且输出的电流较大时，一般使用全波整流的方式。结合本课题所研究的情况，输出整流电路选用单相的全桥整流电路。
3.4 功率开关器件的选型设计
目前，在高频开关电源中使用最为广泛的功率开关器件是MOSFET和IGBT，在功率转换的应用中，MOSFET的导通损耗与开关损耗之比约为3:1,而相比之下的IGBT的导通损耗与开关损耗之比约为1:4。MOSFET较高的导通损耗是由较高的RDS(on)引起，而IGBT较高的开关损耗是由关断时电流拖尾所导致的。相比较而言IGBT的开关速度是低于功率MOSFET的，目前开关速度最快的IGBT的开关频率可以达到150kHz(IR公司的开关频率可高达150kHz的WARP系列400～600V IGBT)，而MOSFET的所能达到开关频率则比IGBT高出许多，且在开关频率很高的时候，IGBT的开关损耗比MOSFET要大，故本课题研究采用MOSFET作为逆变电路的功率开关器件。
通常，若主电路工作在硬开关条件下，功率开关管的额定电压常常要求大于直流母线电压两倍。而本电路工作在零电压开关的条件下，功率开关管额定电压可以适当降低一些，因此可选为600V。
3.5 附加谐振电感设计
通过研究移相全桥ZVS-PWM变换器可看出，开关的过程中，输出滤波电感是参与串联谐振的，它的能量很大，已可满足开关管的并联电容器进行充放电的需要，因此超前臂较易实现ZVS;但滞后臂于开关的过程中，变压器副边为短路，仅剩下变压器的原边漏感的能量可参与谐振，并不能快速完成其并联电容器充放电的过程，滞后桥臂达到ZVS相对较为困难。故为了促进滞后桥臂达到ZV S，我们可另外增设附加的电感量，从而为并联电容器充放电提供足够多的磁能。
4.开关电源控制电路设计
4.1 开关电源控制电路设计
开关电源的主电路主要任务是处理电能，而控制电路的主要任务是处理电信号，它控制着主电路中各个开关器件的工作，控制电路的设计质量对电源的性能甚为重要。一般由驱动电路，PWM控制电路，调节器电路及保护电路组成。
其中，PWM控制电路的作用是将于一定范围内不断变化的控制量模拟信号转换为PWM信号，通常集成的PWM控制器可将误差电压放大器(EA)，振荡器，PWM比较器，基准源，驱动，保护电路等常用开关电源控制电路集成在同一个芯片中，组成功能完整的集成电路，成为控制电路的核心。
4.2 移相PWM控制芯片UC-3879特性
这里UC-3879的系列IC是指UC-3875的改进产品，它是一个含软开关的功能的PWM式驱动器，采用移相开关方式调节半桥电路的驱动式脉冲的电压，同时控制了全桥式变换器的功率管，使固定的频率的脉宽调制器和谐振零电压的开关结合以具有相对高性能。此芯片除了可在电压模式工作，同时可工作在电流模式，并且具有快速的过流保护功能。UC3879可以独立编程以控制时间延迟，在每只输出级开关管导通之前提供足够的死区时间，为每个谐振开关区间里实现ZVS留有余地。
4.3 驱动电路设计
驱动电路是主电路与控制电路的接口，同开关电源的可靠性，效率等性能关系密切。驱动电路对快速性有较高要求，能提供一定的驱动功率，并具有较高的抗干扰和隔离噪声的能力。通常MOSFET的驱动电路包括以下三类：
1)使用光耦合器作为电气隔离的驱动电路，它由电气隔离及放大电路两部分构成，可以获得很好的驱动波形，但由于受到光耦响应时间限制，当开关频率较高时，驱动延时显著(为微秒级)，并且需要独立的驱动电源。
2)使用集成驱动芯片(比如IR2110)的驱动电路，根据自举原理，驱动高压侧和低压侧的两元件时，并不需独立电源，驱动延时较小(纳秒级)，适用的开关频率高，驱动波形理想。但是当MOSFET并联时，该电路驱动能力显得不足，需要增加放大电路。
3)使用脉冲变压器的驱动电路，它的电路结构简单而可靠，并不需独立驱动电源，延时小(为纳秒级)，适用的开关频率很高。本设计依据自身的特点，采用脉冲变压器来组成驱动电路，电路的结构简单，延时较小(经实验测定本电源驱动电路延时小于50ns),可靠性较高。
4.4 电源容量扩充的途径
自八十年代，伴随高频电源技术及新型功率器件的快速发展，大容量高频开关电源的研究和开发逐渐成为当今电力电子学的主要研究方向，并且派生了多个新研究方向。我们从电路的角度来考虑开关电源的容量扩充，将容量扩充技术分为二大类：
第一种，通过器件的串、并联增大电源工作电压或工作电流，以实现扩容的目的;
第二种，通过将多台单个电源并联，实现扩容和冗余设计的目标。
对于前者，器件的串、并联的方式中，需要特别处理串联式器件均压问题以及并联器件均流问题，考虑到器件的制造工艺以及参数离散性，限制器件相互之间的串并联的数目，同时串、并联的数量越多，那么装置可靠性将会越差。
对于后者，多台电源并联的技术是基于器件的并联技术进行大容量的可行方式，借助可靠电源并联技术，在单机的容量合适的情况下，可简单通过并联的运行方式得到非常大容量的装置，每台单机仅为装置的一个整理单元或一个相关的模块。大功率电源系统是由若干个较小的模块化电源形成的。在空间上，各个模块接近于负载，供电的质量高，采用调整并联模块数量以符合有差异的功率负载，设计较为灵活，每个模块可承受较小的电应力，开关频率将达兆赫级，从而提高系统的功率的密度。另外，模块化的电源系统突破了仅仅只有单个电源的功率限制，用户可如同搭建积木一般，按照电源功率进行最佳的组合，当某一个模块发生了故障，可热换掉此模块，这时其他的模块会均担此故障模块负载，并不影响整体系统工作，以提升系统安全，且方便维护，节省了投资。
4.5 开关电源电磁兼容的设计
随着电子电路不断向高密度高集成化的方向发展，我们对电源产品的要求越来越高。体积小、高效能、重量轻、高可靠性的“绿色电源”已不可避免地成为下一代电源产品的发展趋势。功率密度急剧增大将导致电源内部电磁环境日益复杂，由此产生的电磁干扰对电源及其周围的电子设备正常工作都产生威胁。同时随着国际电磁兼容法规变得日益严格，国内已经以新的3C认证取代了CCIB和CCEE认证，对开关电源在电磁兼容方面的要求更加详细、更加严格。目前，如何降低以致消除开关电源的EMI问题已成为全球开关电源设计师和电磁兼容设计师密切关注的问题。
电磁兼容(EMC)是说在十分有限的时间、空间和有限的频谱范围内不同的电气设备共同存在但却不会造成各个电气设备的性能下降，包括电磁敏感(EMS)和电磁干扰(EMI)这样两个方面。EMS是指电气设备抵御电磁的干扰方面的能力，EMI则指的是电气设备向周围环境发出噪声。某一台具有十分良好的电磁兼容的性能设备，将会既不会遭到周围的电磁噪声的影响，同时对周围的环境也不会形成较大的电磁干扰。
参考文献
[l]刘军.开关电源的应用与发展[J].大众用电,2002(12):16-17.
[2]丁道宏.国内外开关电源发展展望[J].电气时代,2000(10):14-15.
作者简介：
方传伟(1976—)，男，河南潢川人，大学专科，助理工程师，现供职于中石化中原油田分公司天然气处理厂，研究方向：电子电气。
李占丽(1979—)，女，河南淇县人，大学本科，技术主办，现供职于中石化中原油田分公司天然气处理厂，研究方向：装置设备管理。
移动电源范文第4篇
摘 要：为了促进电力系统持续发展，根据大量控制、保护、自动装置等一系列的设备实现直流电源供电，所以直流电源的可靠性在电力系统稳定、安全的运行过程中具有重要的作用。变电站直流电源系统属于自动装置，继电保护、断路器等正常运行的拨正，能够避免系统破坏、设备损坏、事故扩大等问题。如何实时监控直流电源系统，是现代电力系统需要解决的主要问题。所以，变电站直流电源系统的设计尤为重要。
关键词：变电站；系统设计；直流电源
0 引 言
直流電源是变电站中的二次设备，它的主要优势就是具备高压开关、继电保护、操作电源及自动装置等特点，并且质量及性能对电网地稳定运行及设备安全具有重要的作用。目前，整流电源从传统分立元件向着微机控制方面发展，实现了直流电源的智能化，同时与变电站综合自动化地进行网络连接，以有效实现三遥功能。直流绝缘检测系统从传统电磁型检测装置朝着完全微机化绝缘监测装置方面发展，具有通信接口。基于此，本文设计了变电站直流电源系统，并将其投入使用。
1 变电站直流电源系统的结构
变电站直流电源系统在设计过程中是基于现代蓄电池、充电机等成熟核心技术的基础上，实现直流电源系统、通信电源系统、二次直流电源系统及UPS电源等的一体化设计及组屏生产全新模组形式。图1为变电站直流电源系统的结构，此系统取消了通信蓄电池，利用逆变器设置直流母线，通过同个厂家生产，使用一体化智能监控器集中组屏。此系统的主要特点就是能够实现电源系统的智能化管理；降低日常维护工作量，提高可靠性；降低一次性投资资金和长期维护的费用，使投资经济性得到提高[1]。
2 整流系统的设计
充电系统在现代智能化变电站中属于蓄电池，它具备浮充、强充及均充等优势，而且能够实现稳压及稳流。在交流输入电压较高或者较低过程中，实现软保的设置，以故障排除，保证直流电源的正常状态。微机监控接口能够连接变电站，将直流电源运行的情况向集控中心进行实时的传输，同时并且具备三遥功能。
在实现直流电流配置的过程中，要求直流电源通过交流站之后通过电平提供，直流电源屏实现两回交流进线的提供，能够利用直流电源屏实现自动切换。并且在配置相控整流过程的整流系统有两套，分别为备用及工作，两者还能够进行自动的切换。其中高频开关电源利用N+1模块冗余实现设置，其中的某个模块故障，不会影响到整组的充电设备工作。其中的高频开关整理模块能够带电插拔，在更换故障的过程中不受到时间限制。由于现代新投产的变电站断路器都是利用液压弹簧构成的，在合闸电流较小的时候，利用阀控式铅酸免维护蓄电池，结合控制及合闸母线，不设置降压装置，在放电的时候缩小电压变化范围，以此能够简单布置、接线；另外还能够使直流系统供电过程中的可靠性进一步提高。目前，现代的直流配电系统大多数的负荷开关加绒段器方式都已经被直流专用断路器替代，并且利用正面开启式结构实现直流配电开关的布置，使空间及屏位得到有效的节约，提高防护的等级，同时还能够方便更换及维护。目前，我国现代的小型直流断路器分段能力比较高，能够使控制符合馈电得到有效的控制，提高了大容量直流断路器直流分段的能力，大容量直流断路器的直流分段能力也比较高，得到馈电能够满足动力符合使用。并且此直流断路器便于加装辅助触点及故障报警触点，使直流供电可靠性得到了保证[2]。
3 直流供电网的网络设计
在变电站直流电源系统正常运行的过程中，对负载到两段的直流母线中的直流进行分配，支路的供电回路的供电方式主要包括环形和辐射。某个供电局变电站利用环形方式实现供电，其网络中的干线及小母线二回直流电源能够利用直流断路器和两段的直流母线进行连接，其在正常运行过程中为开环。环形供电网络干线和负荷支路相互连接，能够设置直流断路器。另外，此种方式还是直流动力符合及控制符合的供电网络，在变电站中实现动力及控制两种小分母的设置，从而能够在不同直流负荷中形成环形供电网络，每个环中电流连接两端母线。
辐射供电方式一般应用到接口屏直流控制电源中，例如PT并列回路直流控制电源利用电源实现供电，以实现PT并列回路直流供电电源的双重化配置，并且还要在不同时间段中进行直流母线的配置。
在回路直流供电电源装置保护过程中，要满足以下需求：
（1）冗余配置的主保护、安全性、跳闸回路都是利用辐射供电的方式实现，直流供电电源利用不同段直流母线；
（2）各个间隔单元中的保护装置及控制电源都处于直流馈线屏的位置中；
（3）断路器的跳闸线圈对系统实施双重化保护中，保护装置直流单元和控制回路直流电源分别来源于同个直流母线。
4 蓄电池组的设计
蓄电池组是直流电源系统中的主要构成部分，本文使用阀控式密封铅酸蓄电池。为了能够有效满足冗余供电保护及控制的需求，变电站直流电源系统要设置两组蓄电池和充电装置，在蓄电池组安装主要包括集中及分散两种方式。集中安装一般都是使用组屏安装，之后和其他的充馈电柜相互安装。分散安装要设置独立的电池室，在电池架中安装电池。用户要以现场实际情况为基础，选择合适安装方式，在变电站具有继电保护的装置小室的时候，使用分散安装。
两组蓄电池直流系统要使用两端单母线接线，蓄电池组分别和不同母线段相互连接，两段母线之间要设置联络电器，主要包括两个类型：在两组蓄电池实现两套充电装置的配置，两者和不同母线段接入。两组蓄电池要实现三套充电装置的配置，蓄电池和配电装置要实现不同母线段的连接。充电装置通过切换电气实现蓄电池的充电。
另外，还要实现两段母线的切换操作，切换的过程中蓄电池组无法脱离直流母线中。在实现并联操作过程中，两組蓄电池压差要满足比系统额定电压小5%的需求。
5 系统的使用效果
变电站直流系统属于较为庞大的多分支供电系统，其在应用过程中存在一点接地故障，一般不会对直流系统的运行造成影响。但是假如无法快速寻找故障点并且对其进行恢复，在发生另外接地故障的时候，就会导致误操作。针对上述问题，本文设计的直流电源系统中存在一定的监视装置，能够对直流系统的绝缘电阻及母线电压进行在线检测，在母线电压较高或者较低的时候就会告警。另外，系统还能够实现馈线支路绝缘电阻的检测，使供电的过程更加的安全、可靠[3]。
6 结 论
变电站直流电源系统将直流电源、蓄电池组、整流系统、直流供电网相互结合，利用统一的智能网络平台，有效实现变电站直流控制电源的集中供电及监控管理，以此有效实现在线状态的实时检测。变电站直流电源的设计是对母线变电站电源设计及管理全新模式的研究，其满足技术先进、结构合理及运行简便的需求，利用不断的改进及优化，将成为未来变电站直流电源发展的主要方向。
参考文献：
[1] 李华伟.浅谈变电站直流电源系统设计 [J].工程技术：全文版，2016（11）：00222.
[2] 李顺昕，霍菲阳，刘丽，等.超级电容在智能变电站直流供电系统中的应用 [J].电子设计工程，2017，25（14）：73-77.
[3] 李莉美，赵丽君，菅晓清，等.变电站直流电源系统存在问题分析及改进措施 [J].内蒙古电力技术，2016，34（2）：97-100.
作者简介：符振成（1980-），男，汉族，海南儋州人，电气二次主管，工程师，学士。研究方向：变电电气二次。
移动电源范文第5篇
关键词：机械制造技术;智能化技术;发展趋势
一、机械制造技术的相关论述
机械制造技术是机械产品制造工艺的总称，它包括机械产品的设计、生产、加工以及后期的维护，是制造行业发展的关键技术之一，也是机械制造企业核心竞争力的重要表现。而在传统的机械制造技术发展过程中，人在其中发挥着重要的核心作用，但随着科学技术的发展，机械制造技术的智能化发展趋势变得更加明显，大大促进了机械制造技术的创新与发展。
机械制造的智能化发展是在原有的机械制造技术的基础之上，更好的融入当前先进的其他科学技术，比如计算机软件技术，云计算技术以及自动化技术等等。通过各种技术的融合更好的促进机械制造的智能化发展，使得机械制造形成一个全新的自动化和智能化控制管理系统，进一步提高原有的机械制造质量和效率，降低机械制造的成本，降低机械制造原有的劳动力投入和工作量，更好的优化制造工艺，促进传统机械制造业的优化转型，更好的提高机械制造业整体发展水平。当前机械制造业作为我国经济发展的重要方面，机械制造的智能化发展将会促进我国其他行业数控技术和智能化技术的发展。当然在发展的过程中，还需要各方面的积极努力和更多的技术创新和应用，在当前的机械制造自动化的发展过程中，还存在一些问题，以下将简单分析。
二、机械制造技术智能化发展的现状分析
(一)管理方面的经验不足
与更多的工业基础相对发达的国家相比，我国先进科学技术在管理和组织方面还存在着一定的差距。随着我国机械制造智能化水平的提升和更多技术的创新，很多的生产模式和生产管理方式都需要进一步的改进。传统的机械制造管理过于注重人的力量，这种传统的管理理念制约着新技术的推广和机械制造的智能化发展，需要积极的创新生产技术和管理思想，进一步的普及计算机控制与管理水平，提高全面的计算机素，进而更好的促进企业自动化管理水平提高企业人员发展趋势的认识水平。
(二)设计与制造方面存在发展阻碍
以上我们提到机械制造技术产品设计、生产、加工和维护为一体的技术的总称，其中设计和制造是机械制造的重要关键技术、不仅要求较高，同时更决定了机械制造产品的研发力度和制造水平。目前随着智能化理念的更新与应用，我国机械制造行业在设计和制造方面相关的配套设施还不够完善。比如很多的发达国家在机械制造设计方面，已经不再单纯的使用图纸设计，而是直接采用计算机软件进行设计，在机械产品的生产方面也都逐渐的开始运用和推广纳米技术和复合加工技术以及高精密加工技术等先进的制造技术，这些都是我国当前制造业应该积极学习和不足的方面。
三、机械制造技术的智能化发展趋势分析
(一)性能方面的发展方向
机械制造技术智能化发展在性能方面主要表现为以下三个方面。一是机械制造技术在速度、精度和效率方面得到了更快的发展，水平也在不断的提升。它们是衡量机械制造水平的重要指标。随着智能化控制技术的应用，对机械制造的工序进行了进一步的优化和提升，降低了加工的成本和操作系数，提升了高速控制系统的稳定性，显著提升了机械制造的精度、速度以及效率，符合机械制造业的发展方向;二是机械制造工艺的复合性越来越强，并朝着多轴化的方向发展。当前很多产品的制造工艺在不断优化，所需成本和时间变得越来越少，复合加工很多也已经实现了多轴和多系统控制，是当前机械生产制造的重要方向;三是制造控制的智能化发展。在机械制造过程中，通过引入实时控制系统，可以对自动化控制系统和生产环境进行实时监测和控制，并根据生产任务合理分配和调整工作周期，保证特定时间内的工作量，并提高管理效率，更加高效便捷完成生产目标。同时科技的发展，也使得实时控制系统和人工智能系统相结合，生产的动态化控制成为可能。
(二)功能方面的发展方向
首先，用户界面人性化。界面连接数控机床和使用者之间桥梁和纽带，图形用户界面运用模块化技术对功能进行系统的划分，使用户能够通过窗口和菜单等方式简便地控制各种功能，满足了不同用户的界面操作需要还实现了图形模拟、图形动态跟踪的功能，使用户界面更加人性化;其实，科学计算的可视化。数据处理与解释是实现机械制造数控目的的重要环节，科学计算可视化是运用计算机图形学原理与方法，将大规模数据转换为直观可视的图形或图象。这不仅使信息交流形式更丰富，还有效缩短了机械元件开发周期、降低了机械加工制造成本，科学计算可视化已经成为机械制造智能化发展的重要方向。
(三)体系结构方面的发展方向
虚拟化和集成化是当前机械制造技术智能化发展的重要方向。一方面，企业在计算机应用水平和范围方面在不断扩大，很多的企业也可以对于计算机控制系统生产过程中的问题进行独立应对和处理，促进了管理效率提升。同时模拟仿真技术通过建立数据模型，可以更好的应用在车间布局以及新产品的研发制造中，将是计算技术发展的重要方向之一。另一方面，多种技术的集成和融合将更好的提高自动化生产能力和水平，实现产品的自动的生产和装配，促进生态制造管理系统的发展。
四、结束语
智能化技术将成为机械制造技术重要发展方向之一，并成为一个主流趋势，在促进机械制造业发展的同时更好的为科学技术创新提供支持。机械制造的智能化可以更好的提高制造精度、速度和效率，在提高生产制造自动化水平的同时更好的降低生产成本，提高制造企业的效益。目前在科学技术不断创新的背景下，机械制造智能化技術性能、功能和体系结构等方面得到了显著的变化，并朝着更加智能化、科学化和人性化方向发展，为了更好的促进机械制造的智能化发展，各方面也应该引起充分重视，加强人力、物力和财力的支持，在促进技术创新的过程中更好的为机械制造业发展创造条件，更好的为社会和我国的经济发展做贡献。
参考文献：
[1]王远东.机械制造技术的发展及其智能化技术发展趋势[J].内燃机与配件，2018(20)：228-229.
[2]邹琰.机械制造智能化技术的发展及趋势研究[J].南方农机，2018，49(14)：130.
[3]迟振国.浅谈机械制造智能化技术的发展及其应用[J].内燃机与配件，2018(12)：206-207.
[4]张晓勇.机械制造中智能化技术的发展及其应用[J].南方农机，2017，48(22)：98-99.
[5]孙定华.机械制造技术的发展及其智能化技术发展趋势[J].中国高新技术企业，2016(31)：58-59.
[6]黄翌凯.论述机械制造智能化技术的发展及其应用[J].科学大众(科学教育)，2016(09)：189.
[7]赵洪庆.论机械制造的智能化技术发展趋势[J].科技创新与应用，2013(23)：121.