微機(jī)電系統(tǒng)（MEMS）器件的構(gòu)成涉及微電子、微機(jī)械、微動(dòng)力、微熱力、微流體學(xué)、材料、物理、化學(xué)、生物等多個(gè)領(lǐng)域，形成了多能量域并交叉耦合。為其產(chǎn)品的建模、仿真以及優(yōu)化設(shè)計(jì)帶來(lái)了較大的難度。由于靜電驅(qū)動(dòng)的原理簡(jiǎn)單使其成為MEMS器件中機(jī)械動(dòng)作的主要來(lái)源。而梳齒結(jié)構(gòu)在MEMS器件中有廣泛的應(yīng)用：微諧振器、微機(jī)械加速度計(jì)、微機(jī)械陀螺儀、微鏡、微鑷、微泵等。所以做為MEMS的重要驅(qū)動(dòng)方式和結(jié)構(gòu)形式，靜電驅(qū)動(dòng)梳齒結(jié)構(gòu)MEMS器件的耦合場(chǎng)仿真分析以及優(yōu)化設(shè)計(jì)對(duì)MEMS的開(kāi)發(fā)具有很重要的意義。本課題的研究對(duì)靜電驅(qū)動(dòng)梳齒結(jié)構(gòu)MEMS器件的設(shè)計(jì)具有較大的理論研究意義。 本文的研究工作主要包括以下幾個(gè)方面： 1、采用降階宏建模技術(shù)快速求解靜電梳齒驅(qū)動(dòng)器靜電－結(jié)構(gòu)耦合問(wèn)題，降階建模被用于表示微諧振器的靜態(tài)動(dòng)態(tài)特性。論文采用降階建模方法詳細(xì)分析了靜電梳齒驅(qū)動(dòng)器的各參數(shù)對(duì)所產(chǎn)生靜電力以及驅(qū)動(dòng)位移的關(guān)系；并對(duì)靜電梳齒驅(qū)動(dòng)器梳齒電容結(jié)構(gòu)的靜電場(chǎng)進(jìn)行分析和模擬，深入討論了邊緣效應(yīng)的影響；還對(duì)微諧振器動(dòng)態(tài)特性的各個(gè)模態(tài)進(jìn)行仿真分析，并計(jì)算分析了前六階模態(tài)的頻率和諧振幅值。仿真結(jié)果表明降階建模方法能夠快速、準(zhǔn)確地實(shí)現(xiàn)多耦合域的求解。 2、從系統(tǒng)角度出發(fā)考慮了各個(gè)子系統(tǒng)對(duì)叉指式微機(jī)械陀螺儀特性的影響，系統(tǒng)詳細(xì)地分析了與叉指狀微機(jī)械陀螺儀性能指標(biāo)－靈敏度密切相關(guān)的結(jié)構(gòu)特性、電子電路、加工工藝和空氣阻尼，并在此分析的基礎(chǔ)上建立了陀螺的統(tǒng)一多學(xué)科優(yōu)化模型并對(duì)其進(jìn)行多學(xué)科優(yōu)化設(shè)計(jì)。將遺傳算法和差分進(jìn)化算法的全局尋優(yōu)與陀螺儀系統(tǒng)級(jí)優(yōu)化相結(jié)合，證實(shí)了遺傳算法和差分進(jìn)化算法在MEMS系統(tǒng)級(jí)優(yōu)化中的可行性，并比較遺傳算法和差分進(jìn)化算法的優(yōu)化結(jié)果，差分進(jìn)化算法的優(yōu)化結(jié)果較大地改善了器件的性能。 3、從系統(tǒng)角度出發(fā)考慮了各個(gè)子系統(tǒng)對(duì)梳齒式微加速度計(jì)特性的影響，在對(duì)梳齒式微加速度計(jì)各個(gè)學(xué)科的設(shè)計(jì)要素進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上，對(duì)各個(gè)子系統(tǒng)分別建立相對(duì)獨(dú)立的優(yōu)化模型，采用差分進(jìn)化算法和多目標(biāo)遺傳算法對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。證實(shí)了差分進(jìn)化算法和多目標(biāo)遺傳算法對(duì)多個(gè)子系統(tǒng)耦合的系統(tǒng)級(jí)優(yōu)化的可行性，并比較了將多目標(biāo)轉(zhuǎn)換為單目標(biāo)進(jìn)行優(yōu)化和采用多目標(biāo)進(jìn)行優(yōu)化的區(qū)別和結(jié)果，優(yōu)化結(jié)果使器件的性能得到了改善。
上傳時(shí)間： 2013-05-15
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同步電動(dòng)機(jī)以其可調(diào)的功率因數(shù)和輸出轉(zhuǎn)矩對(duì)電網(wǎng)電壓波動(dòng)不敏感等良好的運(yùn)行性能，在大功率電氣傳動(dòng)領(lǐng)域獨(dú)占螯頭。同步電機(jī)雖然有很多優(yōu)點(diǎn)，但它的最大缺點(diǎn)是起動(dòng)困難。目前，大功率同步電機(jī)的軟起動(dòng)大多采用靜止變頻器起動(dòng)方式，但由于變頻器多采用晶閘管作為功率器件從而要依靠電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的反電勢(shì)才能自行關(guān)斷并且輔助設(shè)備較多。而一旦逆變器換流失敗就會(huì)導(dǎo)致電動(dòng)機(jī)起動(dòng)失敗。針對(duì)晶閘管不能自行關(guān)斷的缺點(diǎn)，本文研究了一種以IGBT做為變頻器功率器件的轉(zhuǎn)速開(kāi)環(huán)恒壓頻比控制的起動(dòng)方法。 @@ 首先，根據(jù)同步電動(dòng)機(jī)的工作原理對(duì)同步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)特性進(jìn)行了詳細(xì)分析，并對(duì)全壓異步起動(dòng)方法進(jìn)行了仿真研究，得出了起動(dòng)過(guò)程中電動(dòng)機(jī)相電流、電磁轉(zhuǎn)矩等參數(shù)的變化曲線。針對(duì)異步起動(dòng)過(guò)程中定子繞組產(chǎn)生過(guò)大沖擊電流的問(wèn)題，提出了逐級(jí)變頻的轉(zhuǎn)速開(kāi)環(huán)恒壓頻比控制同步電動(dòng)機(jī)軟起動(dòng)方法。闡述了逐級(jí)變頻開(kāi)環(huán)控制同步電動(dòng)機(jī)軟起動(dòng)的原理，即通過(guò)逐級(jí)改變變頻器輸出頻率使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速跟隨定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)轉(zhuǎn)速逐級(jí)升高至額定值。推導(dǎo)出起動(dòng)過(guò)程中變頻器逐級(jí)變化的頻率與電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量、電磁轉(zhuǎn)矩等參數(shù)的關(guān)系式。通過(guò)對(duì)一臺(tái)同步電動(dòng)機(jī)做工頻起動(dòng)和低頻起動(dòng)的仿真研究，證明了同步電動(dòng)機(jī)在低頻下依靠同步電磁轉(zhuǎn)矩自行起動(dòng)的可行性。通過(guò)計(jì)算轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速達(dá)到相應(yīng)同步轉(zhuǎn)速的時(shí)間來(lái)確定變頻器逐級(jí)升高的電壓頻率隨時(shí)間的變化規(guī)律。然后，在采用電壓型交直交變頻器作為同步電機(jī)變頻電源的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了恒壓頻比逐級(jí)變頻軟起動(dòng)的控制方案，利用MATLAB/SIMULINK構(gòu)建了轉(zhuǎn)速開(kāi)環(huán)恒壓頻比控制同步電動(dòng)機(jī)軟起動(dòng)的數(shù)學(xué)模型，對(duì)同步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)過(guò)程進(jìn)行仿真試驗(yàn)，并且分別對(duì)空載起動(dòng)和負(fù)載起動(dòng)過(guò)程進(jìn)行了分析。仿真結(jié)果驗(yàn)證了轉(zhuǎn)速開(kāi)環(huán)控制同步電動(dòng)機(jī)軟起動(dòng)的可行性。 @@ 針對(duì)同步電動(dòng)機(jī)起動(dòng)后的并網(wǎng)問(wèn)題進(jìn)行了理論分析，并研究了相應(yīng)的并網(wǎng)控制方案。應(yīng)用MATLAB/SIMULINK對(duì)并網(wǎng)過(guò)程進(jìn)行仿真試驗(yàn)，給出并網(wǎng)瞬間電網(wǎng)電壓、同步電機(jī)相電流等參數(shù)變化曲線，從而驗(yàn)證了并網(wǎng)方案的可行性。 @@ 最后，對(duì)所做工作進(jìn)行了總結(jié)，并展望了大功率同步電動(dòng)機(jī)的軟起動(dòng)技術(shù)。 @@關(guān)鍵詞：同步電動(dòng)機(jī)；軟起動(dòng)；變頻器；恒壓頻比
標(biāo)簽： 大功率 同步電機(jī) 軟起動(dòng)
上傳時(shí)間： 2013-05-26
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伺服系統(tǒng)是一種輸出能夠快速而精確地響應(yīng)外部的輸入指令信號(hào)的控制系統(tǒng)。伺服系統(tǒng)在工業(yè)控制和家用電氣、航空航天等領(lǐng)域的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)對(duì)伺服設(shè)備的性能也提出了越來(lái)越高的要求。因此，研制高性能、高可靠性的交流伺服系統(tǒng)有著十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。 在伺服領(lǐng)域，永磁同步電機(jī)在結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和運(yùn)行方式上具有比其它類型的傳統(tǒng)伺服電機(jī)更為優(yōu)秀的運(yùn)行性能和更廣泛的適用范圍，被越來(lái)越多的應(yīng)用到交流伺服系統(tǒng)。以數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)為基礎(chǔ)、以永磁同步電機(jī)為執(zhí)行電機(jī)，采用高性能控制策略的全數(shù)字化永磁同步交流伺服控制系統(tǒng)必將成為伺服控制系統(tǒng)發(fā)展的趨勢(shì)。 本論文在研究永磁同步電動(dòng)機(jī)運(yùn)行原理的基礎(chǔ)上，詳細(xì)討論了磁場(chǎng)定向矢量控制理論，確定了id=0的控制策略和空間矢量脈寬調(diào)制(SVPWM)的電壓調(diào)制方法。本文采用TI公司生產(chǎn)的專門(mén)用于電機(jī)控制的數(shù)字信號(hào)控制芯片DSP(TMS320LF2407A)作為控制系統(tǒng)核心處理芯片，設(shè)計(jì)了一套基于DSP的全數(shù)字永磁同步電動(dòng)機(jī)伺服控制系統(tǒng)。論文詳細(xì)論述了控制電路各部分及外圍輔助電路的設(shè)計(jì)和調(diào)試，包括功率驅(qū)動(dòng)電路，供電電路與電源電路以及傳感器電路等等。軟件開(kāi)發(fā)均在TI的CCStudl02.2集成開(kāi)發(fā)環(huán)境下完成，軟件采用匯編語(yǔ)言編寫(xiě)，完成了主程序模塊和子程序模塊設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了電流A/D采樣、模型切換、轉(zhuǎn)速PI調(diào)節(jié)等功能，實(shí)現(xiàn)了位置、速度和電流雙閉環(huán)矢量控制，同時(shí)給出了主程序和各個(gè)子程序模塊的流程圖。 實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，基于DSP實(shí)現(xiàn)的全數(shù)字化交流伺服系統(tǒng)具有響應(yīng)速度快、速度超調(diào)小、轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)小等特點(diǎn)，具有良好的動(dòng)靜態(tài)特性以及較高的精度。基本達(dá)到了課題預(yù)期的效果，從而證明了系統(tǒng)設(shè)計(jì)的可行性。
標(biāo)簽： DSP 永磁同步電機(jī) 伺服系統(tǒng)
上傳時(shí)間： 2013-05-18
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直接轉(zhuǎn)矩控制技術(shù)(DTC)是繼矢量控制技術(shù)之后交流調(diào)速領(lǐng)域中新興的控制技術(shù)，它采用空間矢量分析的方法，直接在定子坐標(biāo)系下計(jì)算并控制異步電機(jī)的轉(zhuǎn)矩和磁鏈，采用定子磁場(chǎng)定向，直接對(duì)逆變器的開(kāi)關(guān)狀態(tài)進(jìn)行最佳控制，從而能夠快速而準(zhǔn)確地控制異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩和磁鏈，以獲得轉(zhuǎn)矩的高動(dòng)態(tài)性能。目前在高速離心機(jī)行業(yè)，普遍采用通用型變頻器，其通用性好，但參數(shù)較多，價(jià)格較貴，為了降低成本增強(qiáng)控制性能，本文利用直接轉(zhuǎn)矩控制技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，采用直接轉(zhuǎn)矩控制策略設(shè)計(jì)并制作了針對(duì)高速離心機(jī)的專用變頻器。 本文介紹了異步電動(dòng)機(jī)和逆變器的基本數(shù)學(xué)模型，分析了異步電機(jī)直接轉(zhuǎn)矩控制的基本原理，以及直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)的基本組成，對(duì)直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)進(jìn)行了仿真研究，建立了基于MATLAB/Simulink的仿真系統(tǒng)，介紹了仿真模型的各組成部分，包括3/2變換、定子磁鏈、電機(jī)轉(zhuǎn)矩觀測(cè)模型、轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)器、磁鏈調(diào)節(jié)器、扇區(qū)判斷、開(kāi)關(guān)表選擇等，給出了系統(tǒng)加減負(fù)載和加減轉(zhuǎn)速仿真結(jié)果，仿真結(jié)果表明了其磁鏈軌跡近似為圓形，系統(tǒng)具有良好的動(dòng)態(tài)和穩(wěn)態(tài)性能，同時(shí)證明了建立的轉(zhuǎn)矩和磁鏈觀測(cè)模型以及控制算法的正確性和可行性。根據(jù)仿真實(shí)現(xiàn)方法以及結(jié)果的指導(dǎo)，設(shè)計(jì)并制作了整個(gè)系統(tǒng)的硬件電路，包括主電路(單相整流、濾波、制動(dòng)電路、啟動(dòng)限流電路、逆變電路)、控制電路(DSP、驅(qū)動(dòng)隔離放大、采樣)并對(duì)各器件進(jìn)行選型，給出了硬件各部分電路圖；最后介紹了系統(tǒng)的軟件流程以及各模塊的程序?qū)崿F(xiàn)，系統(tǒng)的軟件部分采用C語(yǔ)言進(jìn)行編程，實(shí)現(xiàn)了定子相電流的采樣、定子相電壓的計(jì)算、定子磁鏈的計(jì)算和開(kāi)關(guān)信號(hào)的輸出等功能。在分別對(duì)硬件和軟件各部分進(jìn)行調(diào)試后，進(jìn)行了系統(tǒng)的聯(lián)合調(diào)試，以TMS320F2808作為控制器，在一臺(tái)功率為1.5KW的交流異步電機(jī)上實(shí)現(xiàn)了直接轉(zhuǎn)矩控制。
標(biāo)簽： 直接轉(zhuǎn)矩控制 變頻器
上傳時(shí)間： 2013-05-31
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隨著當(dāng)今科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展，數(shù)字圖像處理技術(shù)正在各個(gè)行業(yè)得到廣泛的應(yīng)用，而FPGA技術(shù)的不斷成熟改變了通常采用并行計(jì)算機(jī)或數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)、專用集成電路(ASIC)等作為嵌入式處理器的慣例。可編程邏輯器件(FPGA)憑借其較低的開(kāi)發(fā)成本、較高的并行處理速度、較大的靈活性及其較短的開(kāi)發(fā)周期等特點(diǎn)，在圖像處理系統(tǒng)中有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。 本文提出了一種基于FPGA的圖像采集處理系統(tǒng)解決方案，并選用低成本高性能的Altera公司的CycloneIII系列FPGA EP3C40F324為核心，設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)了圖像采集處理的軟硬件綜合系統(tǒng)。文章闡述了如何在FPGA中嵌入NiosII軟核處理器并完成圖像采集處理系統(tǒng)功能的設(shè)計(jì)方案。硬件電路上，系統(tǒng)設(shè)計(jì)了三塊電路板：FPGA核心處理板、圖像采集卡、圖像顯示卡，其中通過(guò)I2C總線對(duì)采集卡的工作模式進(jìn)行配置，在采集模塊控制下，將采集到的圖像數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到SDRAM；根據(jù)VGA顯示原理及其時(shí)序關(guān)系，設(shè)計(jì)了VGA顯示輸出控制模塊，合成了VGA工作的控制信號(hào)，又根據(jù)VGA顯示器的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，合成VGA接口的水平和幀同步信號(hào)。邏輯硬件上，應(yīng)用SOPCBuilder工具生成了FPGA內(nèi)部的邏輯硬件功能模塊，定制了NiosII IP core、CMOS圖像采集模塊、VGA Controller及其I2C總線接口，系統(tǒng)各模塊間通過(guò)Avalon總線連接起來(lái)。軟件部分，在NiosII內(nèi)核處理器上實(shí)現(xiàn)了彩色圖像顏色空間轉(zhuǎn)換、二值化、形態(tài)學(xué)腐蝕處理及其目標(biāo)定位等算法。實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明了本文提出的方案及算法的正確性，可行性。
標(biāo)簽： FPGA 圖像采集 處理系統(tǒng)
上傳時(shí)間： 2013-08-05
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汽車從批量生產(chǎn)到現(xiàn)在已經(jīng)有100多年的歷史，其中，車輛電子化、電動(dòng)化取得了驚人的進(jìn)展，伴隨而來(lái)的是汽車用電量的迅速增加。專家預(yù)計(jì)到2010年電氣方面功率會(huì)達(dá)到10kW，電流將會(huì)增加3倍以上，如不增加電流，最有效的方法是盡量提高汽車電源供電電壓。電壓最好能在人體安全電壓范圍(DC60V)以下，42V是一種解決辦法。采用42V電源，可以直接減小導(dǎo)線尺寸和實(shí)現(xiàn)輕量化，從而降低成本。 在新的42V電源系統(tǒng)中，采用42V/14V雙電壓方案，對(duì)目前的電氣系統(tǒng)沖擊較小，過(guò)渡平緩。本文在綜合國(guó)內(nèi)外相關(guān)研究的基礎(chǔ)上，對(duì)42V/14V雙電壓電氣系統(tǒng)的技術(shù)發(fā)展以及現(xiàn)狀進(jìn)行了較系統(tǒng)的研究。主要研究?jī)?nèi)容如下： 首先，本文分析了汽車電源升壓的原因，介紹了國(guó)內(nèi)外的現(xiàn)狀。研究探討新型42V電源系統(tǒng)對(duì)汽車蓄電池的影響，介紹了混合動(dòng)力車用蓄電池的特點(diǎn)，比較目前混合動(dòng)力車用幾種蓄電池的方案。因?yàn)?2V/14V雙電壓共存，存在多種直流電壓變換器，本文分析了DC/DC變換器的結(jié)構(gòu)和原理，設(shè)計(jì)了高頻斬波型和二重軟開(kāi)關(guān)兩種DC/DC變換器模塊方案。 其次，介紹了混合動(dòng)力汽車42V一體化啟動(dòng)發(fā)電機(jī)系統(tǒng)裝置的特點(diǎn)，敘述其工作原理和系統(tǒng)組成。提出了一種基于永磁同步電機(jī)ISG系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案。在對(duì)永磁同步電機(jī)理論研究的基礎(chǔ)上，本文完成了對(duì)永磁同步電機(jī)起動(dòng)的實(shí)驗(yàn)和調(diào)試。通過(guò)對(duì)實(shí)驗(yàn)樣機(jī)做起動(dòng)實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證了本文設(shè)計(jì)的ISG系統(tǒng)及電機(jī)的硬件驅(qū)動(dòng)的可行性。 最后，汽車電源系統(tǒng)升壓會(huì)產(chǎn)生更高的瞬態(tài)高壓和更強(qiáng)的電磁干擾，本文簡(jiǎn)要分析了其產(chǎn)生的原因，闡述了基本的抑制方法。 目前汽車電源系統(tǒng)由14V電源向42V電源發(fā)展已經(jīng)是必然的趨勢(shì)。作為過(guò)渡階段，對(duì)42V/14V雙電壓系統(tǒng)的研究將會(huì)是汽車界最近時(shí)期的一個(gè)重要內(nèi)容。42V汽車電源系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)施，將對(duì)汽車電器和電子設(shè)備帶來(lái)巨大的沖擊，同時(shí)也會(huì)給整個(gè)汽車界帶來(lái)新一輪的電氣技術(shù)革命。
標(biāo)簽： 42V 混合動(dòng)力汽車 電源
上傳時(shí)間： 2013-07-23
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近年來(lái)，多電平逆變器在高壓大容量電能變換中得到廣泛應(yīng)用，而其控制策略和電路拓?fù)涞纫殉蔀榱搜芯繜狳c(diǎn)。相對(duì)傳統(tǒng)的兩電平逆變器，它具有效率高動(dòng)態(tài)性能好，對(duì)電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的諧波少，適合高壓大容量等優(yōu)點(diǎn)。但隨著電平數(shù)的增加，基本控制算法越來(lái)越復(fù)雜，同時(shí)還存在中點(diǎn)電壓不平衡等問(wèn)題。將DSP數(shù)字控制技術(shù)應(yīng)用于多電平逆變器不僅簡(jiǎn)化了系統(tǒng)的硬件控制電路，提高了系統(tǒng)性能，還可以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的優(yōu)化控制。 本文以二極管箝位式三電平逆變器為研究對(duì)象，首先介紹了三電平逆變器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和工作原理，對(duì)三電平逆變器的電路方程進(jìn)行了深入的分析，在開(kāi)關(guān)函數(shù)的基礎(chǔ)上建立了三電平逆變器的數(shù)學(xué)模型。在此基礎(chǔ)上，對(duì)空間電壓矢量脈寬調(diào)制（SVPWM）算法進(jìn)行了改進(jìn)，并詳細(xì)推導(dǎo)了該調(diào)制算法的計(jì)算公式，結(jié)合中點(diǎn)電位控制來(lái)確定開(kāi)關(guān)矢量的作用順序，使仿真和實(shí)現(xiàn)都比較容易。然后重點(diǎn)分析了三電平逆變器直流側(cè)電容電壓不平衡問(wèn)題產(chǎn)生的原因，提出了一種能控制逆變器直流側(cè)電容中點(diǎn)電位平衡的電壓空間矢量脈寬調(diào)制方法。最后采用MATLAB仿真軟件對(duì)所推導(dǎo)的三電平逆變器SVPWM調(diào)制算法和中點(diǎn)電位平衡控制方法進(jìn)行了仿真分析，證明了該調(diào)制算法的正確性和可行性。
上傳時(shí)間： 2013-05-20
上傳用戶：PresidentHuang
近年來(lái)，光伏發(fā)電技術(shù)取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步，太陽(yáng)能已經(jīng)成為當(dāng)今能源的一個(gè)重要補(bǔ)充。光伏并網(wǎng)發(fā)電是太陽(yáng)能大規(guī)模利用的必然趨勢(shì)。本文以光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的核心設(shè)備并網(wǎng)逆變器為研究對(duì)象，首先給出了單相光伏并網(wǎng)逆變器的詳細(xì)的硬件設(shè)計(jì)過(guò)程，然后對(duì)光伏陣列的最大功能點(diǎn)跟蹤、逆變器的特性及控制方法、并網(wǎng)系統(tǒng)的人機(jī)交互子系統(tǒng)等進(jìn)行了深入的研究。 并網(wǎng)逆變器的硬件設(shè)計(jì)是整個(gè)系統(tǒng)的基礎(chǔ)和難點(diǎn)之一。本文設(shè)計(jì)了1套額定功率為3KW的兩級(jí)式光伏并網(wǎng)逆變器，采用F2812DSP作為系統(tǒng)的控制核心。文章對(duì)整個(gè)硬件的設(shè)計(jì)過(guò)程和電路原理進(jìn)行了詳細(xì)分析。 為提高系統(tǒng)效率，光伏陣列都要求工作在最大功率點(diǎn)處。本文在分析了各種MPPT方法的優(yōu)缺點(diǎn)的基礎(chǔ)上，提出了基于移相全橋電路的電導(dǎo)增量法，給出了整個(gè)算法在DSP中的實(shí)現(xiàn)過(guò)程。 并網(wǎng)逆變器輸出級(jí)的跟蹤控制技術(shù)是系統(tǒng)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵點(diǎn)之一。本文詳細(xì)分析了逆變器輸出級(jí)的電路工作模式和數(shù)學(xué)模型，深入分析了T型輸出濾波器的原理及電網(wǎng)電壓對(duì)輸出電流的影響，提出了基于前饋補(bǔ)償?shù)臄?shù)字PI控制，并給出了其在DSP中的實(shí)現(xiàn)過(guò)程。 為完成對(duì)并網(wǎng)系統(tǒng)的監(jiān)控和設(shè)置，設(shè)計(jì)了人機(jī)交互子系統(tǒng)，該系統(tǒng)是一個(gè)小型嵌入式系統(tǒng)，用MODBUS協(xié)議實(shí)現(xiàn)了子系統(tǒng)和控制系統(tǒng)的通信。本文詳細(xì)分析了整個(gè)子系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計(jì)過(guò)程。 最后，對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，結(jié)果表明了系統(tǒng)方案的可行性，系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了穩(wěn)定可靠運(yùn)行。
標(biāo)簽： 單相 光伏并網(wǎng) 數(shù)字式
上傳時(shí)間： 2013-05-26
上傳用戶：88mao
太陽(yáng)能發(fā)電在世界能源危機(jī)的今天飛速發(fā)展，已成為新能源的主流之一。逆變器作為主要的能量變換裝置器件，其性能的好壞直接影響著整個(gè)光伏系統(tǒng)的效率。本文采用電壓外環(huán)、電流內(nèi)環(huán)的雙環(huán)控制策略，保證了系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度快，穩(wěn)態(tài)誤差小。為此，論文主要對(duì)系統(tǒng)的電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、數(shù)學(xué)模型、控制方法以及基于FPGA的軟件實(shí)現(xiàn)方法等技術(shù)進(jìn)行了分析研究。 本文首先通過(guò)對(duì)幾種常見(jiàn)的數(shù)學(xué)模型分析方法的比較，選擇適合本文的數(shù)學(xué)建模方法。文中給出了逆變器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，詳細(xì)論述了其工作原理，對(duì)該逆變器不同工作狀態(tài)下的等效電路進(jìn)行分析，并利用狀態(tài)空間平均法建立了逆變器數(shù)學(xué)模型，確定主要元件的參數(shù)。 隨后對(duì)當(dāng)前比較流行的幾種逆變電路的控制方法進(jìn)行了對(duì)比分析。本文采用的基于SPWM控制的電壓電流雙環(huán)控制的算法，具有開(kāi)關(guān)頻率固定、物理意義清晰、實(shí)現(xiàn)方便的優(yōu)點(diǎn)，保證系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差小，動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度快。通過(guò)分析幾種最大功率跟蹤算法各自的優(yōu)缺點(diǎn)，最后給出了改進(jìn)的最大功率跟蹤算法，保證系統(tǒng)輸出最大功率。 最后用FPGA實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)控制方案的設(shè)計(jì)。整機(jī)測(cè)試結(jié)果表明：該逆變器的性能指標(biāo)基本達(dá)到了設(shè)計(jì)要求，驗(yàn)證了數(shù)學(xué)模型和控制策略的有效性和理論分析的正確性和可行性。
上傳時(shí)間： 2013-07-25
上傳用戶：時(shí)代將軍
電壓空間矢量脈沖寬度調(diào)制技術(shù)是一種性能優(yōu)越、易于數(shù)字化實(shí)現(xiàn)的脈沖寬度調(diào)制方案。在常規(guī)SVPWM算法中，判定等效電壓空間矢量所處扇區(qū)位置時(shí)需要進(jìn)行坐標(biāo)旋轉(zhuǎn)和反正切三角函數(shù)的運(yùn)算，計(jì)算特定電壓空間矢量作用時(shí)間時(shí)需要進(jìn)行正弦、余弦三角函數(shù)的運(yùn)算以及過(guò)飽和情況下的歸一化處理過(guò)程，同時(shí)，在整個(gè)SVPWM算法中還包含了無(wú)理數(shù)的運(yùn)算，這些復(fù)雜計(jì)算不可避免地會(huì)產(chǎn)生大量計(jì)算誤差，對(duì)高精度實(shí)時(shí)控制產(chǎn)生不可忽視的影響，而且這些復(fù)雜運(yùn)算的計(jì)算量大，對(duì)系統(tǒng)的處理速度要求高，程序設(shè)計(jì)復(fù)雜，系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)間長(zhǎng)，占用系統(tǒng)資源多。因此，從工程實(shí)際應(yīng)用的角度出發(fā)，需要對(duì)常規(guī)SVPWM算法進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。 本文提出的優(yōu)化SVPWM算法，只需進(jìn)行普通的四則運(yùn)算，計(jì)算非常簡(jiǎn)單，克服了上述常規(guī)SVPWM算法中的缺點(diǎn)，同時(shí)，采用交叉分配零電壓空間矢量，并將零電壓空間矢量的切換點(diǎn)置于各扇區(qū)中點(diǎn)的方法，達(dá)到降低三相橋式逆變電路中開(kāi)關(guān)器件開(kāi)關(guān)損耗的目的。SVPWM算法要求高速的數(shù)據(jù)處理能力，傳統(tǒng)的MCU、DSP都難以滿足其要求，而具有高速數(shù)據(jù)處理能力的FPGA/CPLD則可以很好的實(shí)現(xiàn)SVPWM的控制功能，在實(shí)時(shí)性、靈活性等方面有著MCU、DSP無(wú)法比擬的優(yōu)越性。本文利用MATLAB/Simulink軟件對(duì)優(yōu)化的SVPWM系統(tǒng)原型進(jìn)行建模和仿真，當(dāng)仿真效果達(dá)到SVPWM系統(tǒng)控制要求后，在XilinxISE環(huán)境下采用硬件描述語(yǔ)言設(shè)計(jì)輸入方法與原理圖設(shè)計(jì)輸入方法相結(jié)合的混合設(shè)計(jì)輸入方法進(jìn)行FPGA/CPLD的電路設(shè)計(jì)與輸入，建立相同功能的SVPWM系統(tǒng)模型，然后利用ISESimulator（VHDL/Verilog）仿真器進(jìn)行功能仿真和性能分析，驗(yàn)證了本文提出的SVPWM優(yōu)化設(shè)計(jì)方案的可行性和有效性。
標(biāo)簽： FPGACPLD SVPWM 算法優(yōu)化
上傳時(shí)間： 2013-06-27
上傳用戶：小儒尼尼奧
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