礦井高壓電網多以6KV 供電為主，高壓防爆開關成為了井下供電系統(tǒng)的最為關鍵的設備之一。近年來，由于煤礦開采中因電氣保護失控而引發(fā)事故的增長，國家對井下供電系統(tǒng)的可靠性、安全性的要求越來越高，因而采用現代化新技術對礦井下高壓控制設備進行技術改造和創(chuàng)新被提到了一個重要的高度。隨著微機技術的應用與發(fā)展，以單片機為核心的高壓開關智能綜合保護技術，能夠較好地完成對多路信號進行處理，增強和增加了保護的功能，其應用對于提高供電質量、保證人身安全、完善電網保護都具有很重要的現實意義。本文設計了一個雙CPU 的保護控制系統(tǒng)，雙CPU 結構就是采用16 位DSP(Digital SignalProcessing)芯片TMS320LF2407A 和增強型51 單片機STC89C58RD+進行分工合作并行處理，前者作為從CPU 完成各種保護功能，后者作為主CPU 完成參數的整定、顯示、數據下放以及PROFIBUS 通訊擴展。既能充分利用DSP 的高速數據處理性能，提高保護動作特性； 同時，在不影響數據處理的情況下又擴展了人機界面和總線通訊功能。 本文從理論上分析了礦井高壓電網中性點不接地系統(tǒng)的主要故障的電氣特征，并有針對性地提出了零序電流方向型選擇性漏電保護、相敏短路保護和絕緣監(jiān)視保護，然后分析了采樣原理和算法，確定了同步交流采樣和全波傅立葉算法相結合的采樣計算方法。此外，針對系統(tǒng)可能遇到的各種干擾，在硬件、軟件兩方面進行了抗干擾設計。最后通過試驗數據驗證了系統(tǒng)對線路故障具有可靠的動作特性。 該保護控制系統(tǒng)性能穩(wěn)定、動作可靠，簡單的按鍵操作和醒目的液晶顯示給工作人員帶來了極大方便，實現了檢測、保護、控制和通訊的一體化。 本課題是圍繞著天津市科技攻關立項項目“礦用高壓隔爆開關智能控制系統(tǒng)的開發(fā)”來進行地研究。
標簽： 開關 保護 控制系統(tǒng)
上傳時間： 2013-06-11
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本文對燃料電池車用DC/DC變換器的基本原理以及控制策略進行了較為詳盡的分析和討論，對基于ARM的DC/DC變換器控制系統(tǒng)的軟硬件設計作了較為詳盡的論述，對控制系統(tǒng)的電磁兼容作了詳細的研究并給出了提高電磁兼容能力的措施。本文介紹了本課題研究的背景，燃料電池電動汽車的特性和研究的目的與意義并分析了大功率DC/DC變換器主電路的拓撲結構、工作原理和電磁兼容環(huán)境。在此基礎上，從控制電路的最小系統(tǒng)、檢測系統(tǒng)、脈沖發(fā)生系統(tǒng)以及驅動電路、CAN通訊電路等方面重點討論了DC/DC變換器控制系統(tǒng)的硬件設計以及驅動電路的設計。本文在DC/DC變換器電感電流連續(xù)狀態(tài)空間小信號數學模型的基礎上，應用MATLAB軟件對大功率DC/DC變換器單環(huán)控制系統(tǒng)進行了建模和仿真分析，給出了具有實際指導意義的結論，設計了基于ARM控制系統(tǒng)的軟件結構并編寫了相應的軟件代碼。此外，本文從硬件和軟件兩個方面重點討論了控制系統(tǒng)的電磁兼容以及抗干擾措施。在系統(tǒng)硬件和軟件基礎上進行了功率試驗并給出了試驗結果以及今后改進的方向。
上傳時間： 2013-05-28
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本文從課題要求和實際應用的角度出發(fā),設計了以TMS320F240為核心的永磁同步電機矢量控制系統(tǒng),詳細敘述了控制系統(tǒng)的搭建方法,并對永磁同步電機的初始位置檢測和死區(qū)補償作了理論的研究.本文的結構和主要研究內容如下:第一章介紹了永磁電機的原理、現狀和發(fā)展歷史.第二章對永磁同步電機的基本結構和數學模型做了詳細的介紹.介紹了永磁同步電機控制系統(tǒng)的主要組成部分電流環(huán),轉速環(huán)和位置環(huán)的常見控制策略,這三個環(huán)之間的關系和如何綜合調節(jié)這三個環(huán).控制系統(tǒng)采用的是矢量控制方法,本章最后詳細地分析了永磁同步電機的矢量控制策略,這種策略的軟件實現方法,并給出了基于MATLAB/SIMULINK的控制系統(tǒng)仿真.第三章從介紹了實際的電路設計,包括搭建以TMS320F240為核心的控制系統(tǒng)的搭建,智能功率模塊IPM的使用及控制的主要方法,控制面盤的設計.第四章分析了永磁同步電機控制系統(tǒng)中的一個主要問題:初始位置檢測.分析了現有的初始位置檢測的主要方法,并提出了一種利用永磁同步電機的凸極效應和非線性的磁化特性來估算轉子初始位置的方法.第五章介紹了矢量控制永磁同步電機矢量控制系統(tǒng)的死區(qū)補償問題.
標簽： 永磁同步電機 矢量控制系統(tǒng)
上傳時間： 2013-04-24
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無刷直流電機,是隨著電力電子技術的發(fā)展和新型永磁材料的出現而迅速成熟起來的一種機電一體化電機.隨著無刷直流電機在各個領域的廣泛應用,其常用的帶位置傳感器控制方法暴露出了越來越多的局限性.同時,隨著計算機技術和電子技術的不斷發(fā)展,基于高性能數字信號處理器的"狀態(tài)觀測器"法無位置傳感器控制則漸漸成為研究的熱點.論文在詳細介紹了"擴展卡爾曼濾波法"無位置傳感器無刷直流電機控制原理的基礎上,建立了基于"擴展卡爾曼濾波法"無位置傳感器無刷直流電機控制系統(tǒng)模型,對模型中誤差造成的原因作出了定性和定量的分析,給出了解決的辦法.另外,論文以Texas Instrument公司的TMS320LF2407A數字信號處理器為核心,設計了一套基于"擴展卡爾曼濾波法"的無位置傳感器無刷直流電機控制系統(tǒng),并給出了各模塊的設計電路.文中介紹了系統(tǒng)的各個組成部分,并給出了系統(tǒng)的抗干擾措施."三段式"起動技術是無傳感器無刷直流電機控制中的常用起動方法,也是"擴展卡爾曼濾波法"控制中的一個重要環(huán)節(jié).文中對"三段式"起動技術中轉子定位、外同步加速和外同步到自同步的切換三部分進行了詳細的分析和討論,指出了各部分的難點,給出了相應的解決方法.基于"擴展卡爾曼濾波法"的控制系統(tǒng)中包含了大量的運算和多路的AD采集,因此不可避免存在系統(tǒng)和測量誤差以及干擾噪聲,論文著重對系統(tǒng)誤差、量測誤差和干擾噪聲三個方面作了詳細的分析,并提出了解決的方法.對于噪聲信號的數字化處理,論文探討了常用的幾種數字濾波算法并給出了仿真波形.在前面所設計的控制系統(tǒng)的基礎上,論文介紹了"擴展卡爾曼濾波法"無位置傳感器無刷直流電機控制系統(tǒng)的運行調試過程,分析了調試中出現的問題并提出了解決的方法.最后,文中給出了系統(tǒng)調試中的電壓、反電勢以及相電流等信號的實測波形,并與仿真結果作了比較分析.
上傳時間： 2013-07-30
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矢量控制作為一種先進的控制策略，是在電機統(tǒng)一理論、機電能量轉換和坐標變換理論的基礎上發(fā)展起來的，具有先進性、新穎性和實用性的特點。它是以交流電動機的雙軸理論為依據，將定子電流矢量分解為按轉子磁場定向的兩個直流分量：一個分量與轉子磁鏈矢量重合，稱為勵磁電流分量；另一個分量與轉子磁鏈矢量垂直，稱為轉矩電流分量。通過控制定子電流矢量在旋轉坐標系的位置及大小，即可控制勵磁電流分量和轉矩電流分量的大小，實現像直流電動機那樣對磁場和轉矩的解耦控制。本文研究的是以TMS320LF2407ADSP和FPGA為控制核心的矢量控制變頻調速系統(tǒng)。 分析了脈寬調制和矢量控制的原理與實現方法，從而建立了異步電動機的數學模型。對于矢量控制，分析了矢量控制的基本原理和控制算法，推導了三相坐標系、兩相靜止與旋轉坐標系下的電機基本方程和矢量控制基本公式。同時在進行相應的坐標變換以后，得到了間接磁場定向型變頻調速系統(tǒng)的矢量控制圖，并結合TMS320LF2407ADSP完成了具體的實現方法，根據矢量控制的基本原理，設計了一種基于DSP和FPGA的SVPWM冗余系統(tǒng)。 在硬件方面，以TMS320LF2407ADSP和EP1C12Q240FPGA為控制器，兩者之間通過雙口RAMIDT7130完成數據的交換，并能在一方失控時另一方立即產生SVPWM波形。同時完成無線遙控、速度給定、數據顯示以及電流、速度檢測和保護等功能，也對變頻調速系統(tǒng)的主電路、電源電路、FPGA配置電路、無線遙控電路、LCD顯示電路、保護電路、電流和轉速檢測電路作了簡單的介紹。在軟件方面，給出了基于DSP的矢量控制系統(tǒng)軟件流程圖，并用C語言進行了編程。用硬件描述語言Verilog對FPGA進行了編程，并給出了相關的仿真波形。MATLAB仿真結果表明，本文研究的調速系統(tǒng)的矢量控制算法是成功的，并實現了對電機的高性能控制。
上傳時間： 2013-07-09
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在能源日漸枯竭、環(huán)境污染日益嚴重的今天，太陽能作為一種新興的綠色能源，以其取之不竭、用之不盡、無污染等優(yōu)點，受到人們越來越多的重視。作為太陽能利用的一種有效方式，光伏發(fā)電技術得到了迅速地發(fā)展。 光伏充電控制系統(tǒng)是光伏發(fā)電系統(tǒng)中重要的組成部分，光伏電池將太陽能轉變?yōu)殡娔埽铍姵貙⑥D化出來的電能儲存起來，充電控制系統(tǒng)在該過程中起著樞紐作用。本文以光伏充電控制系統(tǒng)作為研究對象，從系統(tǒng)的參數選擇、拓撲結構、控制策略、最大功率跟蹤及蓄電池的保護等方面作了詳細的分析和研究。論文主要工作如下： 1)本文詳細介紹了最大功率點跟蹤技術在光伏充電系統(tǒng)中的應用，分析和比較了常用的最大功率點跟蹤方法的優(yōu)缺點，討論了一種改進的MPPT算法--“山峰”逼近法。與原有的跟蹤方法相比，該方法具有良好的啟動特性，最大功率點跟蹤精度、系統(tǒng)對外界條件變化的響應速度和運行的穩(wěn)定性都有一定的提高。仿真結果表明這種算法能夠準確地找到最大功率點。 2)通過對蓄電池充電特性和常用充電方法的分析，制定了本文所采用光伏充電方法，其充電過程分為最大功率充電、恒壓充電和浮充電三種狀態(tài)。該方法綜合了恒流充電快速、安全的優(yōu)點和恒壓充電能夠控制過充電以及在浮充狀態(tài)保持電池100％電量的優(yōu)點。 3)分析和比較了不同光伏充電控制系統(tǒng)的結構、性能和特點，確定采用Buck拓撲作為智能光伏充電系統(tǒng)的主電路結構，該電路結構簡單，運行可靠，可以滿足最大功率跟蹤和光伏充電的要求。給出了該系統(tǒng)主電路、控制電路各元件參數的選擇和系統(tǒng)的軟件設計流程圖。 4)根據前面的理論研究，本文設計制作了智能光伏充電控制系統(tǒng)的實驗樣機，并進行了實驗研究，獲得了良好的實驗結果。
標簽： 智能光伏 充電控制系統(tǒng)
上傳時間： 2013-07-20
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本文主要研究變速風力發(fā)電系統(tǒng)最大功率點的跟蹤問題，以使風力機在處于額定風速以下時能夠實現最大風能捕獲。風力發(fā)電系統(tǒng)所采用的功率變流器和最大功率點的跟蹤控制策略提供了基本的研究平臺，以完成本課題的研究。 為了將風能輸送給電網，變速風力機要有變流器將發(fā)電機發(fā)出的電壓和頻率都不斷改變的電能轉換成恒頻恒壓的電能，再傳輸給電網。本文采用了變速風力機，永磁發(fā)電機，三相AC-DC-DC-AC變流器，變壓器等構建了變速風力發(fā)電系統(tǒng)。AC-DC-DC-AC變流器用于將永磁發(fā)電機發(fā)出的電壓和頻率都不斷改變的電能傳輸給電網。鑒于DC-DC直流環(huán)節(jié)在能量傳輸中的重要性，本文專門研究了單重Sepic變換器和雙重Sepic變換器在變速風力發(fā)電系統(tǒng)中所起的作用。 一個先進的變速風力發(fā)電系統(tǒng)的最大功率點跟蹤控制策略要對所控制的風力機起到良好的控制效果，不僅與風電系統(tǒng)所采用的變流器的拓撲結構有關，也與自身的控制方式有關。本文在對常用的幾種最大功率點的跟蹤控制策略分析研究的基礎上提出了以風力機的輸出功率和系統(tǒng)儲能的變化率以及風力機轉速等相關數據來確定風力機的實際工作點的最大功率點跟蹤控制策略，該策略的實施不依賴于風力機自身的特性，不需要測量風速等。 由于對變速風力機的建模和仿真是理解和驗證風力發(fā)電系統(tǒng)特性和最大功率點跟蹤控制策略的可行性的重要手段。因此本文在Matlab軟件的Simulink環(huán)境下對所研究的變速風力發(fā)電系統(tǒng)作了建模和仿真。仿真結果充分證明了本文所提出的變速風力發(fā)電系統(tǒng)最大功率點跟蹤控制策略的正確性和可行性。
上傳時間： 2013-04-24
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各類交流電源在產品開發(fā)過程中都需要進行長時間的帶載測試，以檢驗其電氣性能。傳統(tǒng)使用電阻、電感和電容這類無源元件作為負載的測試方法存在參數調節(jié)不方便、發(fā)熱量大、耗能等諸多缺點。為克服傳統(tǒng)測試方法的不足，本文研究了一種帶能量回饋功能的交流電子負載裝置，采用交直交變換結構，由具有公共直流母線的兩級電壓型PWM整流器組成。通過控制前級PWM整流器的輸入功率因數，在其輸入端模擬不同阻抗特性的負載；后級PWM整流器工作在并網逆變狀態(tài)，將被測試電源發(fā)出的電能回饋至電網進行循環(huán)利用。 交流電子負載屬于一種測試設備，需要實現用戶交互、通訊、監(jiān)控等功能，因此采用了以DSP芯片為核心的數字控制方案。本文首先探討了數字控制技術對變換器性能的影響，重點討論了當數字脈寬調制器精度不足時會引起輸出產生極限環(huán)振蕩的問題。分析了極限環(huán)振蕩產生的原因，并以BUCK、BOOST和BUCK-BOOST三種基本變換器的數字控制器設計為例，推導出了為避免極限環(huán)振蕩，數字脈寬調制器應滿足的最小精度要求。在MATLAB中建立了數字控制器的仿真模型，設計了一臺數字控制BUCK變換器實驗樣機，仿真和實驗結果驗證了理論分析的正確性。 根據處理電能方式的不同，交流電子負載可分為能量消耗型和能量回饋型兩大類。本文首先針對交流電源產品的功能性測試應用場合，提出了一種新的能量消耗型交流電子負載結構和相應的控制方法。然后重點介紹了能量回饋型交流電子負載的工作原理及其控制策略。分析了功率電路中主要元件參數的選取方法。其中，對工作在任意功率因數情況下的單相PWM整流器中交流濾波電感的取值作了重點討論。在Saber軟件中建立了系統(tǒng)的仿真模型，設計了一臺以TMS320F2812 DSP芯片為控制核心的能量回饋型交流電子負載原理樣機，仿真和實驗結果驗證了系統(tǒng)方案的可行性和正確性。最后針對交流電子負載的并網能量回饋功能，初步分析了一種基于正反饋思想的并網系統(tǒng)孤島檢測方法，并進行了仿真驗證。
上傳時間： 2013-07-29
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作為一個自然不穩(wěn)定系統(tǒng)，倒立擺一直被用作實時控制系統(tǒng)實驗的控制設備。通過對它的研究不僅可以解決控制中的理論問題，還能將控制理論涉及的三個主要基礎學科：力學、數學和電學(包含計算機)進行有機的綜合應用。此外，在近代機械控制系統(tǒng)中，如航空航天上直升飛機、火箭發(fā)射、衛(wèi)星發(fā)射及生活中的做體操、花樣滑冰、單輪騎車等等，都存在類似于倒立擺的穩(wěn)定控制問題。因此實現倒立擺系統(tǒng)穩(wěn)定控制的研究對實際工程和現實生活有非常重要的意義。 本論文的主要目標是設計和建造一個基于數字信號處理器(DSP)的計算機控制系統(tǒng)來控制倒立擺的平衡。論文中用到的控制理論主要是線性控制理論和反饋控制理論。 本文首先對倒立擺的背景和研究現狀作了總體介紹，簡要的闡述了常見的控制算法。隨后詳細介紹了利用牛頓第二定律及相關的動力學原理建立一級和二級倒立擺的數學模型，并用MAILAB對倒立擺的運動特性進行了仿真。然后研究倒立擺系統(tǒng)的各種控制策略，比較了各種控制方法的效果。 本論文還設計了基于DSP的計算機控制系統(tǒng)。詳細介紹了DSP硬件電路設計和外圍電路設計，用C和匯編語言編寫了系統(tǒng)的控制程序。 最后，對本論文進行了總結，對下一步要進行的工作提出了自己的設想。 整個論文的完成以一定的理論為基礎，既有數學模型的分析與推導，方法理論的探討，又有實際控制系統(tǒng)設計過程，而且研究對象相當典型。本文所完成的工作，既可以作為現代控制理論的教學實驗，對于具有類似模型的其他裝置如兩足機器人的研究也有一定的借鑒作用。
標簽： DSP 倒立擺 控制系統(tǒng)
上傳時間： 2013-04-24
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風能作為一種清潔可再生能源，發(fā)展迅速，已經成為世界新能源最主要的發(fā)展方向之一。本文以863計劃項目"MW級風力發(fā)電機組電控系統(tǒng)研制"為研究背景，介紹了1.2MW永磁同步電機變速恒頻風力發(fā)電系統(tǒng)，研究了變流系統(tǒng)中逆變器的控制方法。 本文首先對風力發(fā)電進行了概述，介紹了我國和世界風電發(fā)展狀況以及技術發(fā)展趨勢。當今風力發(fā)電技術，大功率直驅化和雙饋是兩個發(fā)展方向，本課題1.2MW風力發(fā)電系統(tǒng)就是采用了永磁同步電機加交直交變流系統(tǒng)的結構模式，中間省去了齒輪箱，減少了維護，具有較好的發(fā)展前景。 論文第二章首先對風輪機葉片的空氣動力特性進行了分析，介紹了不同風速下風力發(fā)電機的控制策略。就直驅技術與變速箱/感應電機技術--目前風力發(fā)電領域變速恒頻技術的兩大發(fā)展方向作了較為詳細的介紹分析。 在變流系統(tǒng)中，逆變并網是重要的環(huán)節(jié)，起到了將電能傳輸到電網的作用。文章中重點分析了三相并網逆變器的主電路結構、原理和工作方法，并進行了理論推導和公式說明。 本文對1.2MW永磁同步電機變速恒頻風力發(fā)電系統(tǒng)的主電路參數的選擇作了理論推導和計算，包括主電路直流側電容，網側電感，三重化升壓電感，網側濾波電容等，還確定了斬波和逆變部分所采用的開關管和六相整流所采用的二極管，并在額定正常工作情況下，分別計算斬波和逆變部分開關管的損耗和開關管的結溫。 本課題采用瞬時電流法對并網逆變器進行控制。在實驗中上確定了電壓外環(huán)和電流內環(huán)的PI參數，順利完成了閉環(huán)控制實驗。 文中采用DSP2407高速集成控制芯片是控制的核心，并根據控制流程圖對其控制進行了軟硬件設計，實現了控制板上的信號采集、運算、故障檢測、電路驅動等功能。并進行了小功率試驗，得到了較好的電壓電流波形，并對波形進行了詳細分析，驗證了本文采用方法的正確性。
上傳時間： 2013-07-06
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