統(tǒng)一潮流控制器(UPFC)作為一種典型的FACTS裝置,綜合了FACTS元件的多種靈活控制手段,能同時或選擇地控制線路的基本參數(shù)(電壓、阻抗、相角),也可交替地控制線路上的有功和無功潮流,還可獨立地提供可控的并聯(lián)無功補償。因此UPFC被認為是最有創(chuàng)造性,功能最強大的FACTS元件。 首先,本文詳細分析了統(tǒng)一潮流控制器的基本結(jié)構(gòu)和工作原理。采用開關(guān)函數(shù)法建立了電壓源型變流器的數(shù)學模型,并推導(dǎo)了統(tǒng)一潮流控制器在abc三相坐標系和dq旋轉(zhuǎn)坐標系下的數(shù)學模型,該模型考慮到直流環(huán)節(jié)電容儲能的動態(tài)變化過程,從而使其更適合于系統(tǒng)的動態(tài)特性分析。本文討論的UPFC控制采用基于兩相旋轉(zhuǎn)坐標系下的非線性解耦控制方案,在UPFC的精確模型下具有可快速跟蹤給定值的優(yōu)點,且在dq坐標系下可以實現(xiàn)有功和無功功率的獨立控制;在電容電壓PI調(diào)節(jié)中加入電流反饋,使其更接近真實值。 其次,本論文在分析UPFC數(shù)學模型的基礎(chǔ)上建立了UPFC在MATLAB平臺上的仿真模型;然后利用MATLAB建立了三相環(huán)形電力系統(tǒng),將UPFC模型應(yīng)用到該系統(tǒng)中,著重研究了UPFC對電網(wǎng)電能質(zhì)量的影響。首先研究了UPFC對故障系統(tǒng)中電網(wǎng)功率的影響以及UPFC對提高故障系統(tǒng)功率穩(wěn)定性的作用;同時,對UPFC能夠抑制無故障系統(tǒng)中系統(tǒng)接入電網(wǎng)時的功率沖擊進行了研究。最后,通過仿真波形研究了UPFC對電網(wǎng)故障中電壓跌落的補償作用以及UPFC對正常系統(tǒng)電壓的影響,結(jié)果發(fā)現(xiàn),UPFC可以保持故障中的系統(tǒng)電壓為正弦波。
上傳時間: 2013-04-24
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本文在此背景下,針對非線性PID控制、自抗擾控制以及Smith預(yù)估器和前饋控制展開研究。為了提高控制器的穩(wěn)定性和魯棒性,設(shè)計了ADRC-Smith預(yù)估控制器和前饋ADRC控制器,將其應(yīng)用于大時滯溫度控制系統(tǒng),并在此基礎(chǔ)上設(shè)計了吹塑機控制系統(tǒng)解決方案,通過大量的理論研究、仿真和實驗,實現(xiàn)了良好的控制效果。論文的主要工作有: 1.研究了自抗擾技術(shù)和溫度控制的現(xiàn)狀以及溫度控制的特點。 2.研究了ADRC的發(fā)展史,深入了解ADRC的原理與優(yōu)點。ADRC在控制非線性對象時比PID具有更好的控制性能,但是參數(shù)調(diào)節(jié)理論不完善,阻礙了其廣泛應(yīng)用。 3.通過MATLAB仿真,得到ADRC參數(shù)之間的內(nèi)在規(guī)律,通過將ADRC的參數(shù)統(tǒng)一到一個時間因子上,達到簡化調(diào)節(jié)參數(shù)個數(shù)的目的,從而降低調(diào)試難度,同時,在無時滯溫控實驗平臺上進行實驗,驗證了參數(shù)調(diào)節(jié)規(guī)律的可行性。 4.自抗擾控制器在大時滯溫控上的應(yīng)用,以前文獻一般將時滯環(huán)節(jié)等效成一階慣性環(huán)節(jié),這樣就要求增加ADRC的階次,增加了調(diào)節(jié)參數(shù)個數(shù),在參數(shù)調(diào)節(jié)理論不完善的情況下無疑是增加了調(diào)試難度。本文將ADRC分別與Smith預(yù)估器和前饋控制器相結(jié)合,設(shè)計了ADRC-Smith預(yù)估控制器和前饋ADRC控制器來解決具有大時滯控制問題。這兩類新控制器的優(yōu)點是不增加ADRC的階次,是解決不確定大時滯被控對象的新途徑,也是ADRC控制器實際應(yīng)用上的一次創(chuàng)新。 5.在可編程計算機控制器(PCC)搭建的大時滯溫控實驗平臺上進行實驗,將前饋ADRC控制器和貝加萊專用溫度控制器PIDXH的控制效果進行比較,實驗結(jié)果表明前饋ADRC控制器在穩(wěn)定性、魯棒性等方面都優(yōu)于PIDXH控制器。 6.研究了吹塑機控制系統(tǒng)解決方案,并在吹塑機上實驗前饋ADRc控制器,得到了良好的控制效果,進一步驗證了算法的可行性。
標簽: 自抗擾 控制器 溫控系統(tǒng)
上傳時間: 2013-04-24
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矢量控制變頻調(diào)速系統(tǒng)是國內(nèi)當前電氣傳動和自動化領(lǐng)域研究的熱點和技術(shù)攻堅的難點。矢量控制技術(shù)作為一種先進的控制策略,是在電機統(tǒng)一理論、機電能量轉(zhuǎn)換和坐標變換理論的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的,具有先進性、新穎性和實用性的特點。其思想就是將異步電動機的數(shù)學模型通過坐標變換,將定子電流矢量分解為按轉(zhuǎn)子磁場定向的兩個直流分量并分別加以控制,從而實現(xiàn)磁通和轉(zhuǎn)矩的解耦控制,以期達到獨立控制電機轉(zhuǎn)矩的效果。 本課題基于矢量控制的基本原理,采用TI公司最先進的電機控制專用DSP芯片TMS320F2812,開發(fā)出了一套基于轉(zhuǎn)子磁鏈位置估計和轉(zhuǎn)子速度估計的電流轉(zhuǎn)速雙閉環(huán)的轉(zhuǎn)子磁場定向直接矢量控制變頻調(diào)速系統(tǒng),并實現(xiàn)了實際運行,初步達到了產(chǎn)品化的目標。主要的工作如下: (1)從電機數(shù)學模型和坐標系變換入手,采用電流轉(zhuǎn)速雙閉環(huán)的轉(zhuǎn)子磁場定向直接矢量控制方案,深入探討了SVPWM和矢量控制的基本原理,并完成了調(diào)速系統(tǒng)的功能框圖; (2)基于TI公司的DSP芯片TMS320F2812和MITSUBISHI的IPM模塊PM50RSA120,設(shè)計了調(diào)速系統(tǒng)的硬件電路,包括控制電路,驅(qū)動電路,電源電路和操作面板電路等; (3)設(shè)計了基于轉(zhuǎn)子磁鏈位置估計和速度估計的電流轉(zhuǎn)速雙閉環(huán)的轉(zhuǎn)子磁場定向直接矢量控制變頻調(diào)速系統(tǒng)的軟件部分,給出了調(diào)速系統(tǒng)的軟件流程圖和各子模塊的具體實現(xiàn); (4)采用先進的自適應(yīng)Fuzzy-PI調(diào)節(jié)器來代替?zhèn)鹘y(tǒng)的PI調(diào)節(jié)器作為速度控制器,取得了較好的控制效果; (5)搭建了整個變頻調(diào)速實驗平臺,進行了整機測試,給出了實驗結(jié)果和結(jié)論。 該系統(tǒng)已經(jīng)成功應(yīng)用于矢量變頻器成品生產(chǎn)中,在北京天華博實電氣有限公司的變頻器生產(chǎn)車間進行了相應(yīng)的實驗。實驗表明,該系統(tǒng)具有良好的動靜態(tài)性能,運行穩(wěn)定,抗干擾能力強,獲得用戶好評,不失為一套具有先進性、新穎型、實用性的高性能變頻調(diào)速系統(tǒng)。
標簽: 異步電動機 變頻調(diào)速系統(tǒng) 矢量控制
上傳時間: 2013-05-25
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TI公司全系列sch元件庫(包括5402)
上傳時間: 2013-07-04
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目前,能源危機與環(huán)境污染已經(jīng)備受關(guān)注,被各個國家提上紀事日程。在眾多的新能源中,風能以它可再生、清潔、無污染等特點受到人們的青睞。在風力發(fā)電技術(shù)上也從獨立型逐漸向并網(wǎng)型轉(zhuǎn)變,因此并網(wǎng)技術(shù)已成為主流。由于變速恒頻具有發(fā)電量大,對風電場風速的變化適應(yīng)性好具有較高的葉尖速比等優(yōu)點,所以變速恒頻必然會取代恒速恒頻。實現(xiàn)變速恒頻的風力發(fā)電機組有很多種,其中永磁同步直驅(qū)式風力發(fā)電機由于不需要齒輪箱,因而改善風能轉(zhuǎn)換效率,減小維護,降低了噪音,提高可靠性,本文以永磁同步直驅(qū)式發(fā)電系統(tǒng)為研究對象。 本文針對永磁同步直驅(qū)式發(fā)電雙PWM變換器系統(tǒng),首先在對變速恒頻理論研究的基礎(chǔ)上,對風力機的數(shù)學模型進行了分析,完成了對風力機的最大風力跟蹤模擬仿真。由于發(fā)電機發(fā)出的電隨著風速的不斷變化,因此就靠控制變換器來實現(xiàn)恒壓恒頻的電壓并送入電網(wǎng)。其次在對永磁同步發(fā)電機和變換器的數(shù)學模型研究的基礎(chǔ)上提出了對整流側(cè)和電網(wǎng)側(cè)變換器分開控制,控制整流器來控制發(fā)電機的轉(zhuǎn)速,控制逆變器來實現(xiàn)穩(wěn)壓和恒頻的向電網(wǎng)輸送電壓。并對逆變器側(cè)的直流電容和電感選值給出了范圍,在這些理論基礎(chǔ)上對逆變器進行了MATLAB/SIMULINK仿真,給出了仿真結(jié)果。在前面理論分析的基礎(chǔ)上,針對逆變器部分做了硬件和軟件的設(shè)計。選用智能功率模塊(IPM)作為逆變器,采用霍爾電壓、電流傳感器實現(xiàn)了對電壓電流的采樣,控制器選用TMS320F2407A,并制作了對采樣信號處理電路板、PWM信號處理電路板和傳感器電路板,編寫了程序。
上傳時間: 2013-06-17
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無功功率是影響電壓穩(wěn)定的一個重要因素,它關(guān)系到整個電力系統(tǒng)能否安全穩(wěn)定的運行。由于工業(yè)企業(yè)存在大量低功率因數(shù)、沖擊性負載,導(dǎo)致大量無功的產(chǎn)生;同時,隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展,在工業(yè)領(lǐng)域內(nèi)大功率的電力電子設(shè)備得到廣泛運用,然而,由于電力電子設(shè)備的非線性特性,運行時又會產(chǎn)生大量諧波,因此,如何將無功補償與諧波抑制同時進行考慮,是未來無功補償技術(shù)領(lǐng)域的重要研究課題之一。 本文介紹了功率理論的發(fā)展,以及常用的無功補償方式的原理和特點,同時重點介紹了瞬時無功功率理論以及以此為基礎(chǔ)的TSC無功補償控制器。在硬件方面,本文設(shè)計了基于LF2407ADSP芯片的TSC控制器、控制器外圍電路及主電路三大模塊。在軟件方面,本文包括數(shù)據(jù)采集軟件、控制投切算法、觸發(fā)控制軟件三部分。其中著重介紹了無沖擊電流投入電容的設(shè)計思路,得出了一個好的電路。 軟件仿真和樣機實測結(jié)果表明,這種TSC裝置在提供動態(tài)無功功率補償和減小沖擊涌流方面具有優(yōu)良的性能。
上傳時間: 2013-04-24
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混合動力汽車作為解決汽車節(jié)能、降低排放的汽車工業(yè)新技術(shù),具有低污染和低油耗的特點,尤其在油價日益攀高的今天,成為國內(nèi)外汽車發(fā)展的新熱點。驅(qū)動控制器作為混合動力汽車中的主要部件,在混合動力汽車中起到至關(guān)重要的作用,對其進行研究具有重要的理論和現(xiàn)實意義。 本文首先比較了常見的幾種電動汽車的性能,概括了混合動力汽車的優(yōu)點,介紹了混合動力汽車發(fā)電機/電動機一體化技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀;其次探討了幾種常用交流電動機的性能優(yōu)劣。由于永磁同步電機具有高效、高功率密度以及良好的調(diào)速性能,因此該電機成為本課題混合動力汽車傳動中所使用的電機,論文建立了永磁電動機的數(shù)學模型,分析了矢量控制原理;在矢量控制原理的基礎(chǔ)上,設(shè)計出了基于TMS320F2812的永磁同步電機矢量控制系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu),詳細闡述了旋轉(zhuǎn)變壓器及其解碼芯片在系統(tǒng)中的角度和速度的檢測原理以及系統(tǒng)中其他重要的單元。設(shè)計了系統(tǒng)的軟件結(jié)構(gòu),詳細闡述了關(guān)鍵子程序如電流采集、位置檢測程序和SVPWM產(chǎn)生子程序:使用UG軟件設(shè)計出控制器的殼體。最后進行了實驗研究,給出SVPWM波形、相電流波形,進行了全文總結(jié),提出了下一步工作的建議。
上傳時間: 2013-05-21
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由于永磁無刷直流電機既具備交流電機結(jié)構(gòu)簡單、運行可靠、維護方便等一系列優(yōu)點,又兼有普通有刷直流電機調(diào)速特性好、運行效率高的優(yōu)點,因此它在當今國民經(jīng)濟各個領(lǐng)域得到了越來越廣泛的應(yīng)用。本文對基于DSP的無刷直流電機控制系統(tǒng)進行了設(shè)計和研究。 本論文首先回顧了無刷直流電機的產(chǎn)生、發(fā)展歷程,介紹了目前的熱點研究方向和最新研究成果。 第二章對無刷直流電機的組成環(huán)節(jié)、結(jié)構(gòu)、工作原理、運行特性進行了分析,并且建立了無刷直流電機的數(shù)學模型,對其控制方法進行了討論。同時,DSP控制器由于其高速的處理能力和豐富的片上資源,已經(jīng)廣泛的應(yīng)用于電機控制領(lǐng)域。 第三章介紹了TI的高性能DSP芯片 TMS320LF2407A的結(jié)構(gòu)和性能,提出了基于 TMS320LF2407A 的 BLDCM 的控制方案,并且對系統(tǒng)的相關(guān)環(huán)節(jié)進行了討論和分析。 第四、五兩章分別完成了硬件和軟件的設(shè)計。此系統(tǒng)是基于PWM技術(shù)和PID算法的雙閉環(huán)控制系統(tǒng)。硬件電路包括了控制電路、主電路、檢測電路、保護電路幾個部分;軟件采用模塊化的編程思想,編制了各程序模塊的控制流程圖,并論述了其實現(xiàn)方面的若干問題。 第六章給出了系統(tǒng)的仿真實驗結(jié)果及分析。 第七章對全文內(nèi)容進行了總結(jié),并對無刷直流電機控制系統(tǒng)提出了展望。
標簽: DSP 無刷直流電機 控制系統(tǒng)
上傳時間: 2013-04-24
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隨著永磁同步電機在許多領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用,對永磁同步電機的研究成為一種必然的發(fā)展趨勢,具有實際的意義和價值。本文采用TI公司專用于電機控制的TMS320F240型數(shù)字信號處理器作為核心,開發(fā)了全數(shù)字化的永磁同步電機矢量控制調(diào)速系統(tǒng)的軟件,并在改進的清華電機控制試驗平臺上進行了帶機試驗,結(jié)果驗證了系統(tǒng)設(shè)計方案的可行性。 本文首先深入的研究了永磁同步電機的矢量控制理論,建立了永磁同步電機數(shù)學模型,并在此基礎(chǔ)上討論了永磁同步電機的矢量控制調(diào)速方案;然后,以清華電機控制試驗平臺為基礎(chǔ)介紹了控制系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu),其中主要論述了控制電路各部分及外圍輔助電路的設(shè)計和調(diào)試。在硬件的基礎(chǔ)上,軟件采用匯編語言編程,實現(xiàn)了轉(zhuǎn)速和電流雙閉環(huán)矢量控制,并給出了系統(tǒng)主程序和PWM下溢中斷處理程序流程圖,永磁同步電機矢量控制的主要控制策略如轉(zhuǎn)子相位的初始化、電流采樣、速度位置采樣、矢量坐標變換、sinθ、cosθ值生成、PI調(diào)節(jié)、空間電壓矢量(SVPWM)模塊等都是在PWM下溢中斷服務(wù)子程序中完成的。為達到數(shù)值的統(tǒng)一,對軟件中所采用的參數(shù)進行了定標。最后在基于硬件平臺的基礎(chǔ)上,對軟件進行帶機調(diào)試,試驗表明電機能快速響應(yīng)并跟蹤給定轉(zhuǎn)速,從而證明整個系統(tǒng)設(shè)計的正確性。 另外,本文還在MATLAB/SIMULINK的基礎(chǔ)上,建立采用模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制器的永磁同步電機的仿真模型,仿真結(jié)果表明:該控制系統(tǒng)具有較好的位置響應(yīng)和抗干擾能力強。 在論文的最后,對全文的工作做了總結(jié)。
標簽: DSP 永磁同步電動機 矢量控制系統(tǒng)
上傳時間: 2013-07-27
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隨著計算機網(wǎng)絡(luò)與嵌入式控制技術(shù)的迅速發(fā)展,作為傳統(tǒng)運輸行業(yè)的鐵路系統(tǒng)對此也有了新的要求,列車通信網(wǎng)絡(luò)應(yīng)運而生。經(jīng)過多年的發(fā)展,國際電工委員會(IEC)為了規(guī)范列車通信網(wǎng)絡(luò),于1999年通過了IEC61375-1標準。該標準將列車通信網(wǎng)絡(luò)分為兩條總線:絞線式列車總線(WTB)和多功能車輛總線(MVB)。MVB是一個標準通信介質(zhì),為掛在其上的設(shè)備傳輸和交換數(shù)據(jù)。而多功能車輛總線控制器(MVBC)是MVB與MVB實際物理層之間的接口,其主要實現(xiàn)MVB數(shù)據(jù)鏈路層的功能。由于該項關(guān)鍵技術(shù)仍被國外公司壟斷,因此開發(fā)具有自主知識產(chǎn)權(quán)的MVBC迫在眉睫。 鑒于上述原因,本文深入研究了IEC61375-1標準。根據(jù)MVBC的技術(shù)特點,本文提出了使用FPGA來實現(xiàn)其具體功能的方案。掛在MVB總線上的設(shè)備分為五類,他們的功能各不相同。而支持4類設(shè)備的MVBC具有設(shè)備狀態(tài)、過程數(shù)據(jù)、消息數(shù)據(jù)通信和總線管理功能,并且兼容2類和3類設(shè)備。本文的目的就是用FPGA實現(xiàn)支持4類設(shè)備的MVBC。 本文采用自頂向下的設(shè)計方法。整個MVBC主要劃分為:編碼模塊、譯碼模塊、冗余控制模塊、報文分析單元、通信存儲控制器、主控制單元、地址邏輯模塊。在整個開發(fā)流程中,使用Xilinx的ISE集成開發(fā)環(huán)境。使用Verilog HDL硬件描述語言對上述各個模塊進行RTL級描述,并用Synplify Pro進行綜合。最后,在ModelSim中對各個模塊進行了布線后仿真和驗證。 在實驗室條件下,通過嚴格的仿真驗證后,其結(jié)果證明了本文設(shè)計的模塊達到了IEC61375-1標準的要求。因此,用FPGA實現(xiàn)MVBC這一方案具有可操作性。 關(guān)鍵詞:列車通信網(wǎng);多功能車輛總線;多功能車輛總線控制器;現(xiàn)場可編程門陣列
上傳時間: 2013-07-18
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