隨著電力電子技術進一步發(fā)展,交流電動機的變頻調速系統(tǒng)已被公認為近代交流調速中性能最優(yōu)越的一種電力拖動系統(tǒng).然而,隨著電動機變頻調速技術的發(fā)展,諧波污染問題也逐步顯現(xiàn).為了消除諧波,節(jié)能降耗,研究者做了大量的研究和分析.目前,在三相感應電動機變頻調速系統(tǒng)中,對于整流過程所產生的諧波,已有過大量的分析和計算,并且研究出了精確的濾波方法,使整流部分輸出電壓近似為直流電壓.而對于逆變過程產生的諧波,大多只是定性分析,很少有定量計算的文獻出現(xiàn).該文首先對SPWM控制技術從原理上進行了詳細的描述,指出了諧波問題的研究方向和諧波研究的意義.然后針對逆變器-電動機系統(tǒng),利用貝塞爾函數(shù)和傅里葉級數(shù)理論,分別對單相二階SPWM逆變器和三相SPWM逆變器的輸出電壓諧波的產生、大小和分布進行了細致而具體的分析和計算.通過計算所得到的結果,以圖文的形式對諧波問題進行了分析,得出了相應的結論,并且對影響SPWM輸出電壓諧波頻譜分布的因素進行了詳細的討論.該文還討論了諧波對感應電動機繞組磁動勢、旋轉磁場的轉差率、轉矩以及銅耗的影響,為感應電動機變頻調速系統(tǒng)的設計、電機供電電壓諧波分析及附加損耗計算提供了參考.該文最后利用MATLAB軟件的SIMULINK中的電力系統(tǒng)庫,建立SPWM逆變電路的仿真模型.通過仿真,不但驗證了數(shù)學理論推導的正確性,而且為電力電子電路和電機變頻調速系統(tǒng)的設計提供了一種很好的仿真方法.
上傳時間： 2013-06-28
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感應電機雙饋調速系統(tǒng)是一種性能優(yōu)越的電力拖動控制系統(tǒng)，它不僅降低了功率變換器的額定功率，而且能夠通過調節(jié)轉子電壓的幅值、相位和頻率來實現(xiàn)電機定子側功率因數(shù)的調節(jié)。由于系統(tǒng)控制方法的靈活性和多樣性，使得雙饋電機在工業(yè)傳動領域、風力發(fā)電以及抽水蓄能電站中擁有廣闊的應用前景。 本文主要對雙饋電機矢量控制系統(tǒng)進行了相關研究。首先，比較雙饋調速系統(tǒng)和傳統(tǒng)的異步電機變頻調速系統(tǒng)的異同點，闡述了雙饋電機的工作原理，各種不同的磁場定向控制方式，并分析了它的穩(wěn)態(tài)特性；接著，利用雙饋調速系統(tǒng)控制方法靈活多樣的特點，構建了一套交直交變換器勵磁的矢量調速系統(tǒng)，系統(tǒng)模型建立在以轉子磁鏈定向了同步旋轉的坐標軸系中，可以實現(xiàn)雙饋電機轉速與無功功率的解耦控制，同時，控制交直交變換器能量的雙向流動，雙饋電機可以在超同步、亞同步方式下運行，通過計算機仿真，驗證了這種控制方式的可行性和正確性；隨后，闡述了雙饋電機的功角特性，通過功角特性分析了電機的靜態(tài)穩(wěn)定性，并建立了雙饋電機的開環(huán)電壓控制、開環(huán)電流控制以及矢量控制的小信號模型，對上述幾種控制方式下的雙饋電機暫態(tài)穩(wěn)定性進行了深入研究；最后，綜合上述討論結果，設計了雙饋電機的控制系統(tǒng)硬件部分，并給出了部分軟件設計流程。
上傳時間： 2013-07-25
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永磁無刷直流電動機是一種集電機和電子一體化的高新技術產品，它以其體積小、重量輕、慣量小、控制簡單和動態(tài)性能好等優(yōu)良特性，被廣泛應用于工業(yè)、交通、消費電子、航空航天、軍事等領域，對永磁無刷直流電動機的研究具有十分重要的意義。 通常的永磁無刷直流電動機由永磁同步電動機、逆變器以及安裝在轉子軸上的位置傳感器構成。逆變器的驅動信號與轉子位置信號同步從而保證在任意的速度下定子繞組電流與轉子磁場同步。 本文系統(tǒng)研究了永磁無刷直流電動機本體及驅動控制系統(tǒng)，取得了有價值的研究成果。 1)本文查閱了大量的文獻資料，全面總結和分析了永磁無刷直流電動機的研究現(xiàn)狀，闡述了永磁無刷直流電動機的運行和控制機理。 2)在分析永磁無刷直流電動機的性能與運行原理的基礎上，設計了以PIC16F877A單片機為核心的永磁無刷直流電動機調速系統(tǒng)，并進行了實驗研究。 3)利用Matlab/Simulink對永磁無刷直流電動機系統(tǒng)建立動態(tài)仿真模型，結合實驗所得參數(shù)進行仿真，結果證明所建仿真模型的正確性和有效性。 4)在Matlab下對永磁無刷直流電動機可能會出現(xiàn)的各種故障進行了仿真研究，表明了永磁無刷直流電動機具有良好的容錯性能。 5)基于磁路法設計了一套永磁無刷直流電動機的電磁設計程序，給出了計算實例。 6)給出了計及齒槽影響的永磁無刷直流電動機電感參數(shù)的解析計算，與有限元法計算結果對比，表明此方法的正確性和精確性；在星形連接的兩兩導通方式下，分析計算得到計及繞組電感的永磁無刷直流電動機的平均電流穩(wěn)態(tài)電路模型，結果表明計及電感參數(shù)的電樞電流較小，轉速相應降低；推導出了在三角形連接的兩兩導通方式下，計及繞組電感的相電流解析式。
上傳時間： 2013-04-24
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作為世界上發(fā)展最快的可再生能源，風能受到了世界各國的關注。隨著風機數(shù)量的增加，研究電網(wǎng)故障時風力發(fā)電機的動態(tài)響應特性越來越重要。 本文以“3.2MW永磁風力發(fā)電機系統(tǒng)分析”為工程背景，旨在研究3.2MW永磁風力發(fā)電機及其系統(tǒng)在各種正常和非正常工況下的動態(tài)性能，分析變流系統(tǒng)和控制方法對電機性能的影響，為電機的優(yōu)化設計提供參考。 首先，在對永磁風力發(fā)電機的基本理論進行論述的基礎上，分析了變轉速變槳距控制策略，并基于Matlab/Simulink建立了風力發(fā)電機模型，通過仿真分析了最大功率跟蹤和變槳距控制下發(fā)電機的性能。 其次，研究了雙PWM變流系統(tǒng)電機側變流器和網(wǎng)側變流器的控制方法，并基于Matlab/Simulink搭建了基于轉速外環(huán)、電流內環(huán)雙PI調節(jié)器的電機側控制器模型及基于電網(wǎng)電壓定向的電壓外環(huán)、電流內環(huán)控制的網(wǎng)側控制器模型。 最后，基于Matlab/Simulink對電網(wǎng)短路及電網(wǎng)電壓跌落下不同控制方法下的永磁風力發(fā)電機系統(tǒng)的動態(tài)性能進行仿真；并對永磁風力發(fā)電機機端短路下的運行性能進行仿真，結果表明：網(wǎng)側變流器的電流變化以及直流母線的電壓波動對永磁風力發(fā)電機系統(tǒng)的動態(tài)性能影響較大，通過控制網(wǎng)側變流器電流、直流母線電壓的穩(wěn)定，可以有效提高永磁風力發(fā)電機系統(tǒng)的動態(tài)性能；給定的電機設計參數(shù)符合短路電流倍數(shù)要求；永磁風力發(fā)電機通過變流裝置并網(wǎng)可大大減小故障對發(fā)電機的沖擊。
標簽： MATLAB 風力發(fā)電機 動態(tài)仿真
上傳時間： 2013-04-24
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風能作為一種清潔可再生能源，迅速發(fā)展，已經(jīng)成為世界新能源最主要的發(fā)展方向之一。風力發(fā)電系統(tǒng)按照容量可以分為小型風力發(fā)電系統(tǒng)和大型風力發(fā)電系統(tǒng)，按照是否并網(wǎng)又分為離網(wǎng)系統(tǒng)和并網(wǎng)系統(tǒng)，文章著重研究小型并網(wǎng)風力發(fā)電系統(tǒng)。 本文在分析國內外風力發(fā)電系統(tǒng)的現(xiàn)狀以及風電產業(yè)現(xiàn)狀的基礎上，研究了風力發(fā)電系統(tǒng)的總體結構、風力機的主要機型以及發(fā)電系統(tǒng)的分類。通過研究風力機和永磁同步發(fā)電機各自的特性，基于它們的數(shù)學模型分別建立了各自的仿真模型。基于上述仿真模型，分別建立了整個電壓源型逆變器并網(wǎng)風力發(fā)電系統(tǒng)和電流源型逆變器并網(wǎng)風力發(fā)電系統(tǒng)的仿真模型。 在風力發(fā)電并網(wǎng)系統(tǒng)中，并網(wǎng)逆變器是核心部分，可以分為電流源型逆變器和電壓源型逆變器。本文研究了三相電壓源型逆變器實現(xiàn)并網(wǎng)所采用的控制方法，包括空間矢量調制法和鎖相環(huán)技術。針對電流源型并網(wǎng)逆變器風力發(fā)電系統(tǒng)，研究了PWM電流源型整流器的空間矢量調制和PWM電流源型逆變器的三種脈寬調制策略。 文中電壓源型逆變器并網(wǎng)風力發(fā)電系統(tǒng)的仿真模型，采用BOOST變換器穩(wěn)定逆變器輸入直流電壓，采用SPWM方法控制電壓源型逆變器實現(xiàn)風機的并網(wǎng)；在電流源型逆變器并網(wǎng)風力發(fā)電系統(tǒng)仿真模型中，用空間矢量調制方法控制PWM電流源型整流器和用SPWM控制電流源型逆變器的方法實現(xiàn)了系統(tǒng)的并網(wǎng)。本文對采用的控制方法進行了仿真驗證，比較了兩種并網(wǎng)系統(tǒng)的并網(wǎng)優(yōu)缺點，最后對兩種并網(wǎng)逆變器的區(qū)別進行了總結。
標簽： 并網(wǎng) 仿真研究 風力發(fā)電系統(tǒng)
上傳時間： 2013-06-29
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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構和工作原理。采用開關函數(shù)法建立了電壓源型變流器的數(shù)學模型，并推導了統(tǒng)一潮流控制器在abc三相坐標系和dq旋轉坐標系下的數(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模型應用到該系統(tǒng)中，著重研究了UPFC對電網(wǎng)電能質量的影響。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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異步電動機的軟起動研究，是一項重要的研究課題。本文以分級變頻理論為基礎，利用數(shù)學分析的方法對分級變頻的子頻率系統(tǒng)進行了深入的研究，總結了各級子頻率系統(tǒng)的電壓相序情況以及最優(yōu)的觸發(fā)角度。并且對傳統(tǒng)異步電動機軟起動器的主電路結構進行了改進，提出了從較低頻率開始分五級起動的分級變頻調壓軟起動形式，而且各級子頻率的起動都能實現(xiàn)最優(yōu)的正序電壓組合，保證了起動轉矩的最大化。通過對分級變頻調壓軟起動形式的建模和仿真試驗，證明了此方法可以在降低起動電流的同時實現(xiàn)異步電機的高轉矩起動，驗證了此方法的有效性和可行性。基于以上研究的成果，本文介紹了以TMS320LF2407ADSP芯片為核心的軟起動軟硬件設計方法。最后對本課題的進一步研究提出了展望。
上傳時間： 2013-04-24
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有源電力濾波器（Active Power Filter，簡稱 APF）是近年來治理電力系統(tǒng)諧波污染的非常有效的裝置。眾所周知，電力電子裝置和非線性負載的廣泛使用，使諧波電流和無功電流大量注入電網(wǎng)，嚴重威脅電網(wǎng)和電氣設備的安全運行與正常使用，并且產生大量的能源浪費。隨著我國“十一五”規(guī)劃中關于建設節(jié)約型社會的戰(zhàn)略方針的提出，應用APF進行諧波和無功治理的研究工作將會有很廣闊的應用前景。 本文闡述了有源電力濾波器的基本原理，介紹了當前主要的幾種APF的分類以及電路拓撲結構，分別對三相三線和三相四線制APF的結構進行分析，建立了兩種數(shù)學模型，指出三相三線制APF在實際供電系統(tǒng)中應用的局限性。本文介紹了三種當前廣泛采用的電流控制方法和一種比較先進的空間矢量控制方法。對于APF系統(tǒng)的核心--諧波檢測，本文介紹了三種諧波檢測理論，著重對本文設計的APF所采用的瞬時無功功率理論進行詳細的理論分析，在MATLAB軟件中建立一個三相四線制基于瞬時無功功率理論的APF系統(tǒng)仿真模型，驗證瞬時無功功率理論的可行性。 在進行大量理論分析和驗證的基礎上，設計一臺采用單片機和DSP雙CPU的有源電力濾波器。硬件上設計單片機的時鐘電路、仿真器接口電路；設計DSP的時鐘電路，外接存儲器擴展電路；設計APF系統(tǒng)的電壓周期檢測電路，電流絕對值轉換電路等等。軟件上編寫單片機的主程序和中斷程序、DSP的主程序和啟動搬運程序，調試并給電進行實際測試和實驗分析。
上傳時間： 2013-04-24
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本課題來源于企業(yè)委托開發(fā)項目：大功率兩電平矢量控制變頻器的開發(fā)。課題以感應電動機變頻調速系統(tǒng)的產品化開發(fā)為目標，對感應電動機參數(shù)離線辨識技術和控制器進行了研究和試驗。本人除了參加整體系統(tǒng)的設計和制作任務外，獨立完成了參數(shù)離線辨識工作。文章介紹了一種實用的參數(shù)離線辨識方法，在綜合各種控制策略基礎上給出了一套基于DSP的數(shù)字化解決方案，通過整機進行了軟硬件調試，實現(xiàn)了設計目標。為產品化打下一定的基礎。 論文第1章介紹了矢量控制以及坐標變換，分析了電動機參數(shù)對矢量控制的影響，通過Matlab仿真了電動機參數(shù)變化對變頻器輸出的影響。 第2章對辨識主要介紹了參數(shù)辨識的算法，對感應電機靜態(tài)數(shù)學模型進行了化簡，得到各個參數(shù)與電壓電流之間的關系方程。通過單相直流試驗和單相交流試驗辨識電動機參數(shù)。采用迭代算法計算出非線性方程的數(shù)值，還介紹了一種基于電壓電流瞬時值計算電動機功率因數(shù)的方法。 第3章對控制器進行了研究，對當前比較先進的自抗擾控制，自適應控制，基于非線性的逆控制等控制策略進行了綜述。最后對基于PI轉速調節(jié)器的間接矢量控制系統(tǒng)進行了仿真，并給出了仿真結果。 第4章介紹了實驗室自主開發(fā)的基于TI公司DSP TMS320F2812的通用交流調速試驗裝置。根據(jù)通用試驗裝置的設計要求設計了控制板電路，電源板電路，功率板電路等電路，進行了調試，并應用到試驗之中，性能達到要求。 第5章介紹了整個系統(tǒng)的功能軟件設計和功能試驗結果，給出了部分程序流程圖和裝置的基本功能試驗波形。 最后就課題的研究進行了整體總結，為將來的后續(xù)研究提出建議。
上傳時間： 2013-06-25
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隨著中國二代導航系統(tǒng)的建設，衛(wèi)星導航的應用將普及到各個行業(yè)，具有自主知識產權的衛(wèi)星導航接收機的研究與設計是該領域的一個研究熱點。在接收機的設計中，對于成熟技術將利用ASIC芯片進行批量生產，該芯片是專用芯片，一旦制造成型不能改變。但是對于正在研究的接收機技術，特別是在需要利用接收機平臺進行提高接收機性能研究時，利用FPGA通用可編程門陣列芯片是非常方便的。在FPGA上的研究成果，一旦成熟可以很方便的移植到ASIC芯片，進行批量生產。本課題就是基于FPGA研究GPS并行捕獲技術的硬件電路，著重進行了其中一個捕獲通道的設計和實現(xiàn)。 GPS信號捕獲時間是影響GPS接收機性能的一個關鍵因素，尤其是在高動態(tài)和實時性要求高的應用中或者對弱GPS信號的捕獲方面。因此，本文在滑動相關法基礎上引出了基于FFT的并行快速捕獲方法，采用自頂向下的方法對系統(tǒng)進行總體功能劃分和結構設計，并采用自底向上的方法對系統(tǒng)進行功能實現(xiàn)和驗證。 本課題以Xilinx公司的Spartan3E開發(fā)板為硬件開發(fā)平臺，以ISE9.2i為軟件開發(fā)平臺，采用Verilog HDL編程實現(xiàn)該系統(tǒng)。并利用Nemerix公司的GPS射頻芯片NJ1006A設計制作了GPS中頻信號產生平臺。該平臺可實時地輸出采樣頻率為16.367MHz的GPS數(shù)字中頻信號。 本課題主要是基于采樣率變換和FFT實現(xiàn)對GPS C/A碼的捕獲。該算法利用平均采樣的方法，將信號的采樣率降低到1.024 MHz，在低采樣率下利用成熟的1024點FFT IP核對C/A碼進行粗捕，給出GPS信號的碼相位(精度大約為1/4碼片)和載波的多普勒頻率，符合GPS后續(xù)跟蹤的要求。 同時，由于FFT算法是以資源換取時間的方法來提高GPS捕獲速度的，所以在設計時，合理地采用FPGA設計思想與技巧優(yōu)化系統(tǒng)。基于實用性的要求，詳細的給出了基于FFT的GPS并行捕獲各個模塊的實現(xiàn)原理、實現(xiàn)結構以及仿真結果。并達到降低系統(tǒng)硬件資源，能夠快速、高效地實現(xiàn)對GPS C/A碼捕獲的要求。 本研究是導航研究所承擔的國家863課題“利用多徑信號提高GNSS接收機性能的新技術研究”中關于接收機信號捕獲算法的一部分，對接收機的設計具有一定的參考價值。
上傳時間： 2013-07-22
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