逆變器作為光伏陣列和電網(wǎng)接口的主要設(shè)備，它的性能決定著整個光伏發(fā)電系統(tǒng)的性能。為了將光伏陣列產(chǎn)生的電能最大限度地饋入電網(wǎng)，并提高其運行的穩(wěn)定度、可靠性和精確度，必須對并網(wǎng)逆變器的主電路拓?fù)溥x擇、濾波器參數(shù)設(shè)計及其控制策略選取等進行深入研究。 論文首先分析了光伏發(fā)電的國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀和應(yīng)用前景，對光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的種類、結(jié)構(gòu)和并網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)進行了綜述。針對眾多適用于光伏并網(wǎng)的逆變器拓?fù)溥M行了詳細(xì)的比較分析，最終確定了一臺單相滿載功率1kW、并網(wǎng)電壓220V的逆變器拓?fù)浼捌渲麟娐穮?shù)，對其輸出濾波器參數(shù)進行設(shè)計，并對其進行了幅頻特性分析。 其次，詳細(xì)分析和研究逆變器的并網(wǎng)控制策略，確定了在獨立工作模式下的瞬時電壓控制策略和在并網(wǎng)工作模式下的瞬時電流控制策略。根據(jù)選定的控制策略分別對其控制系統(tǒng)進行了建模和閉環(huán)參數(shù)設(shè)計，并利用Sabet軟件進行系統(tǒng)仿真，驗證了系統(tǒng)建模和設(shè)計的正確性。 接著，在分析光伏陣列特性的基礎(chǔ)上，總結(jié)和比較了常用的幾種MPPT（Maximum Power Point Tracking）控制方法，通過擾動觀測法對并網(wǎng)逆變器輸出電流的控制，實現(xiàn)了光伏陣列的MPPT，并給出了設(shè)計方案和實驗驗證。 最后，根據(jù)以上分析結(jié)果，研制了一臺基于DSP控制的光伏并網(wǎng)逆變器的試驗樣機，并詳述了其軟硬件的設(shè)計方案，給出了相關(guān)實驗結(jié)果。
標(biāo)簽： 單相 光伏并網(wǎng) 逆變器
上傳時間： 2013-04-24
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基于現(xiàn)場總線的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)研究是自動控制領(lǐng)域發(fā)展的一個熱點。在各種工業(yè)現(xiàn)場總線中，CAN總線以其成本低、速度快、實時性和可靠性較高等特點被廣泛應(yīng)用于各領(lǐng)域。CIA(CAN in Automation)協(xié)會發(fā)布了完整的CANopen協(xié)議，定義了應(yīng)用層和通訊子協(xié)議，為基于現(xiàn)場總線的分布式控制系統(tǒng)的廣泛應(yīng)用提供了解決之道。 本文研究國內(nèi)外現(xiàn)場總線發(fā)展現(xiàn)狀后，以改善現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò)通訊系統(tǒng)的運行效率，提高實時性和信息處理能力為前提，淺析CAN總線高層通訊協(xié)議CANopen，分析了主、從節(jié)點的各個功能，說明了功能的設(shè)計和實現(xiàn)方案。 然后，本文將CANopen協(xié)議應(yīng)用于分布式控制系統(tǒng)，詳細(xì)論述了基于PIC18控制器的從節(jié)點和基于DSP控制器的主節(jié)點的實現(xiàn)過程。主、從節(jié)點具有基于CANopen協(xié)議的總線通信功能。從節(jié)點具有數(shù)字量和模擬量輸入輸出功能。主節(jié)點可以通過鍵盤對各節(jié)點運行狀態(tài)和各節(jié)點參數(shù)進行調(diào)整，還可以通過液晶屏顯示實時控制量和各節(jié)點運行狀態(tài)。PC機能在線監(jiān)測CAN報文數(shù)據(jù)流。本文對兩種類型節(jié)點的設(shè)計思想、硬件組成和軟件設(shè)計均做了詳盡的闡述，并給出了部分關(guān)鍵硬件原理圖和軟件流程圖。 最后，把已開發(fā)的從節(jié)點和主節(jié)點組成一個溫度測控系統(tǒng)和一個電機控制系統(tǒng)。經(jīng)過實驗室測試，證明系統(tǒng)具有良好的實時性，通訊穩(wěn)定可靠，解決了傳統(tǒng)CAN總線節(jié)點通訊可控性差，無法靈活設(shè)置的問題。對目前國內(nèi)CAN總線應(yīng)用中大多把精力放在硬件之上的底層軟件開發(fā)，少有使用上層軟件協(xié)議的習(xí)慣，起到了一定的推動意義，提高了應(yīng)用水平。
標(biāo)簽： CANopen 協(xié)議 分布式控制系統(tǒng)
上傳時間： 2013-04-24
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三相逆變器作為交流供電電源的主要部分，廣泛地應(yīng)用于電動車、電力設(shè)備、產(chǎn)業(yè)設(shè)備、交通車輛等領(lǐng)域。逆變器的并聯(lián)控制技術(shù)以其廣泛的應(yīng)用前景也得到越來越深入地研究。人們對逆變電源的要求越來越高，高性能、高可靠性的大功率逆變器就是當(dāng)今逆變電源的發(fā)展趨勢之一。提高逆變電源容量主要有兩個途徑，設(shè)計大功率的逆變器和采用逆變器并聯(lián)技術(shù)實現(xiàn)電源模塊化。 為此，本文以兩臺400kVA組合式三相逆變器為對象，采用全數(shù)字化控制方式，主要研究了大功率三相逆變器的波形控制技術(shù)和并聯(lián)控制技術(shù)。本文圍繞大功率組合式三相逆變器，對其主電路結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型、波形控制技術(shù)以及并聯(lián)系統(tǒng)模型、并聯(lián)控制方案進行了較為詳細(xì)的分析和研究。分析了適用于大功率的組合式三相逆變器結(jié)構(gòu)，并給出了400kVA組合式三相逆變器的主電路設(shè)計。建立和分析了組合式三相逆變器在ABC、αβ、dq 坐標(biāo)系下的數(shù)學(xué)模型。針對大功率組合式三相逆變器，采用在dq 坐標(biāo)系下的三相電壓閉環(huán)統(tǒng)一控制方案。為了使大功率三相逆變器得到較好的輸出電壓波形質(zhì)量，采用PID 瞬時值電壓反饋控制和重復(fù)控制并聯(lián)結(jié)合的控制方案。分析了PID 控制器和重復(fù)控制器的原理，并針對400kVA 三相逆變器的系統(tǒng)性能，給出了相應(yīng)數(shù)字PID 控制器和重復(fù)控制器的設(shè)計。并利用Matlab 建立了系統(tǒng)的仿真模型，給出了理論研究結(jié)果。提出了有效提高系統(tǒng)動態(tài)性能的兩種方法：加負(fù)載電流前饋和動態(tài)過程中強制改變改變調(diào)制比。介紹了大功率三相逆變器的短路限流保護技術(shù)，提出了采用瞬時值限流電路和單獨的軟件限流環(huán)相結(jié)合的方案，保證大功率三相逆變器在短路時自動限流保護。對兩臺大功率三相逆變器組成的并聯(lián)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、環(huán)流特性及逆變器的輸出功率進行了分析。詳細(xì)分析了輸出阻抗特性不同時，逆變器環(huán)流和輸出功率分配的差異，得出了輸出阻抗對環(huán)流和功率影響的一般規(guī)律。針對大功率三相逆變器并聯(lián)系統(tǒng)，采用基于功率誤差的分散邏輯控制方案。分析了基于功率誤差的分散邏輯控制原理，逆變器輸出功率的檢測和母線信號綜合的脈寬調(diào)制原理。根據(jù)400kVA 三相逆變器并聯(lián)系統(tǒng)的輸出阻抗特性，采用了無功調(diào)節(jié)輸出電壓幅值和同步鎖相實現(xiàn)相位同步的并聯(lián)控制策略。 本文最后在兩臺400kVA組合式三相逆變器樣機上得到了實驗驗證。實驗結(jié)果進一步驗證了大功率三相逆變器的波形控制和并聯(lián)控制策略有效可行性。
上傳時間： 2013-07-03
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隨著國內(nèi)交流伺服電機等硬件技術(shù)逐步成熟，高運算能力的控制芯片與電機控制技術(shù)相結(jié)合，具有高效、節(jié)能和可移植性好等特點，這樣使得交流伺服系統(tǒng)成為現(xiàn)代電機伺服驅(qū)動系統(tǒng)的一個發(fā)展趨勢。 本文主要是基于MCU研究和設(shè)計了交流永磁電機位置伺服控制系統(tǒng)。針對三相永磁同步電機的物理方程，通過坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，在d-q旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下建立轉(zhuǎn)矩方程，采用Id=0的矢量控制策略，建立一套完整的全數(shù)字交流位置伺服控制系統(tǒng)。 硬件方面，采用的是瑞薩公司專用電機控制Tiny系列芯片M30262F8作為控制芯片，并由三菱公司的第三代IPM模塊PS21564實現(xiàn)功率驅(qū)動，簡化了系統(tǒng)電路，縮小了系統(tǒng)的體積，提高了系統(tǒng)的可靠性。由交流電流傳感器檢測三相定子繞組電流；由增量式磁性編碼器檢測永磁轉(zhuǎn)子位置，并設(shè)計一種比較快速的轉(zhuǎn)子初始檢測方法。 軟件方面，采用結(jié)構(gòu)化語言C和單片機M16C匯編語言混編，實現(xiàn)了單片機初始化、三環(huán)控制、電流跟隨型PWM控制，提高編寫代碼的效率，同時保證系統(tǒng)的實時控制性能；由軟件方式實現(xiàn)經(jīng)典PID控制和簡單模糊控制相結(jié)合構(gòu)成“串聯(lián)校正”閉環(huán)控制系統(tǒng)，提高了系統(tǒng)的快速性和抗干擾能力。此外，本文對控制策略進行了研究，闡述了模糊PID控制策略；還介紹了SPWM、SVPWM和跟隨型PWM調(diào)制。 實驗結(jié)果表明，本文所設(shè)計的伺服控制系統(tǒng)能實現(xiàn)電機的啟動，調(diào)速和定位等，并能達(dá)到系統(tǒng)的性能指標(biāo)。
標(biāo)簽： 位置伺服 控制系統(tǒng)
上傳時間： 2013-05-19
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勵磁系統(tǒng)是電力系統(tǒng)控制的重要組成部分，它直接影響著發(fā)電機的運行可靠性、經(jīng)濟性和電力系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性。勵磁系統(tǒng)性能的優(yōu)化與控制策略的研究，對發(fā)電機乃至整個電力系統(tǒng)的安全運行具有決定性的意義。 本文針對300MW同步發(fā)電機的技術(shù)特點，全面論述了勵磁系統(tǒng)主電路拓?fù)浼拜o助電路的工作原理。為提高勵磁系統(tǒng)的控制精度與實時性，本文以16位DSP為控制核心，對勵磁調(diào)節(jié)單元軟硬件的實現(xiàn)進行研究，以滿足發(fā)電機在不同運行工況下對勵磁系統(tǒng)控制性能的要求。 其次，本文在詳細(xì)闡述PID+PSS控制和線性最優(yōu)勵磁控制理論的基礎(chǔ)上，客觀分析了兩種控制方式的優(yōu)點與不足，綜合二者的優(yōu)點引出了綜合勵磁控制的研究方法并在微機上成功實現(xiàn)。通過實驗發(fā)現(xiàn)，綜合勵磁控制器的性能更優(yōu)越，其提高了勵磁系統(tǒng)的控制精度，改善了機組運行的穩(wěn)定性。同時針對單參量PSS存在反調(diào)的不足，進行了算法改進，給出了加速功率型PSS的數(shù)學(xué)推理與軟件實現(xiàn)；根據(jù)機組的運行結(jié)果可知，該算法的改進不僅解決了傳統(tǒng)PSS的反調(diào)問題，而且優(yōu)化了PSS抑制低頻振蕩的性能。 最后，本文利用發(fā)電機park微分方程，推導(dǎo)了發(fā)電機起勵與滅磁的數(shù)學(xué)方程。在Matlab/Simulink仿真環(huán)境下，建立了起勵與滅磁的仿真模型。給出了發(fā)電機自并起勵、他勵起勵和故障滅磁的仿真結(jié)果，并對結(jié)果進行客觀地分析，得出了有用的結(jié)論。
上傳時間： 2013-04-24
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近年來隨著能源短缺和供電設(shè)備對供電電源的性能和可靠性要求的提高，逆變電源并聯(lián)運行技術(shù)得到了大力發(fā)展。在逆變電源并聯(lián)技術(shù)中，最重要的是如何限制模塊間的環(huán)流，并使并聯(lián)模塊最終達(dá)到同步運行。傳統(tǒng)方法被證明已經(jīng)不能滿足要求，隨著DSP數(shù)字信號處理器運算速度越來越快，將DSP應(yīng)用到逆變電源并聯(lián)系統(tǒng)中已經(jīng)成為一種趨勢。本文在比較了國內(nèi)外的并聯(lián)系統(tǒng)控制策略的基礎(chǔ)上，提出了將工業(yè)自動化領(lǐng)域熱門的現(xiàn)場CAN總線技術(shù)引用到系統(tǒng)中，實現(xiàn)了真正的分布式控制和并聯(lián)逆變電源系統(tǒng)的智能化，提高了實際運行中系統(tǒng)的可靠性。在研究和分析了單臺三相逆變電源的數(shù)學(xué)模型的基礎(chǔ)上，設(shè)計了基于SVPWM調(diào)制和電壓閉環(huán)反饋控制的三相逆變電源，作為并聯(lián)系統(tǒng)的基礎(chǔ)。在并聯(lián)運行技術(shù)的研究中，重點分析了并聯(lián)系統(tǒng)的環(huán)流特性，電壓特性和功率特性，提出了一種基于CAN總線的功率均分控制策略。仿真結(jié)果證明，這種方法對于環(huán)流的抑制和并聯(lián)模塊的同步運行是行之有效的。針對并聯(lián)逆變電源系統(tǒng)，本文設(shè)計了CAN總線的接口電路和相應(yīng)的通信模塊，并在DSP上實現(xiàn)，確保了在并聯(lián)運行過程中數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐暾院蛯崟r性。最后在TMS320LF2407平臺上，給出了逆變器控制和并聯(lián)相關(guān)的硬件電路和軟件流程圖，并用MATLAB對本文涉及到的關(guān)鍵算法進行了仿真分析，給出了相應(yīng)的波形。
上傳時間： 2013-06-08
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本文分別建立了三相電壓型PWM整流器在三相靜止坐標(biāo)系、兩相靜止坐標(biāo)系和兩相同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系中的數(shù)學(xué)模型，對三相電壓型PWM整流器多種電流控制策略進行了研究和對比，并對三相電壓型PWM整流器控制系統(tǒng)的設(shè)計進行了研究。 通常情況下，PWM整流器控制系統(tǒng)需要用到交流電壓、電流傳感器以及直流電壓傳感器，以實現(xiàn)直流電壓和交流電流的雙閉環(huán)控制。利用傳感器可以快速、便捷地獲得電壓電流參數(shù)，但也導(dǎo)致了系統(tǒng)體積大、成本較高，并降低了系統(tǒng)運行可靠性。為此，本文研究和總結(jié)了三相電壓型PWM整流器無交流電流傳感器的三種控制策略：基于直流側(cè)電流檢測的控制策略、基于直流電壓檢測的控制策略和基于狀態(tài)空間平均技術(shù)的控制策略。并通過Matlab中的Simulink仿真軟件對前兩種控制策略進行了仿真驗證分析。 在以上理論的分析基礎(chǔ)上，本文設(shè)計并實現(xiàn)了一套以TMS320F2812 DSP為控制核心的無交流電流傳感器的PWM整流器的控制系統(tǒng)的解決方案，包括控制系統(tǒng)的硬件解決方案和軟件解決方案，搭建了實驗平臺并進行了調(diào)試。
上傳時間： 2013-04-24
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當(dāng)今世界，環(huán)境污染嚴(yán)重，能源出現(xiàn)危機，機動車輛排氣污染已占城市大氣污染的很大比重，電動汽車作為無污染交通工具，在市場上具有很大的優(yōu)越性。而電動汽車充電技術(shù)也在不斷發(fā)展，不斷優(yōu)化。奧運臨近，我國為把2008年北京奧運會辦成真正的綠色奧運，將在奧運村及北京很多范圍內(nèi)使用電動汽車。本論文針對2008北京奧運會用電動汽車，對其充電電源進行了系統(tǒng)的研究設(shè)計。本文提出了以零電壓零電流(ZVZCS)全橋軟開關(guān)變換器為主拓?fù)涞某潆婋娫聪到y(tǒng)，實現(xiàn)了較高功率因數(shù)與高效率的充電設(shè)備。文中首先總結(jié)了電動汽車充電電源的研究現(xiàn)狀和充電控制策略，進行了多種全橋軟開關(guān)拓?fù)浔容^，最終選擇采用副邊簡單輔助電路的ZVZCS變換器拓?fù)洌撏負(fù)涫褂靡粋€電容和兩個二極管構(gòu)成副邊輔助電路，無需有損元件和有源開關(guān)器件，輔助電路構(gòu)成簡單，控制方法簡單，能很好的實現(xiàn)主開關(guān)器件的ZVZCS，也能嵌位副邊整流電壓。以可靠性為大前提，對充電電源進行了參數(shù)設(shè)計。另外，本文針對輕載情況下，超前臂不能實現(xiàn)零電壓開通的問題，對變換器進行了改進，實現(xiàn)了全負(fù)載范圍的軟開關(guān)。實驗結(jié)果驗證了該拓?fù)鋺?yīng)用于電動汽車充電電源的可行性。
標(biāo)簽： 軟開關(guān) 全橋變換器 電動汽車充電
上傳時間： 2013-07-13
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由于世界能源危機的日益嚴(yán)重和全球環(huán)境的不斷惡化，大規(guī)模開發(fā)清潔可再生能源成為當(dāng)前能源戰(zhàn)略的主要方向。太陽能作為當(dāng)前世界上最清潔、最現(xiàn)實、最有大規(guī)模開發(fā)利用前景的可再生能源之一，得到了各界的廣泛關(guān)注。在太陽能的利用中，光伏發(fā)電并網(wǎng)又是其主要發(fā)展方向之一。 由于光伏產(chǎn)業(yè)界目前還沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，又因為功率等級及應(yīng)用場合的不同，使各種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的光伏并網(wǎng)變流器都得以嘗試使用。本文就是在此背景下，對當(dāng)前使用的各類光伏并網(wǎng)變流器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和控制方法進行比較，并結(jié)合光伏并網(wǎng)系統(tǒng)實際應(yīng)用中暴露的主要缺陷，從適應(yīng)光伏陣列輸出特性和提高系統(tǒng)整體的可靠性兩方面入手，提出Z-source變換器結(jié)合PWM整流器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。 文章首先介紹了光伏并網(wǎng)系統(tǒng)中并網(wǎng)變流器的三種隔離回路方式，及應(yīng)用于小功率和中大功率場合的不同主電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)及控制策略，比較其優(yōu)缺點，提出了Z-source變換器結(jié)合PWM整流組成的光伏發(fā)電系統(tǒng)。這種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)可以減小系統(tǒng)中電解電容的體積容量，并解決由太陽能電池板輸出電壓大范圍變化所帶來一系列問題，同時可以在一定程度上改善系統(tǒng)的可靠性問題。其次，文中分析介紹了Z-source變換器的工作原理，對比了三種升壓控制的實現(xiàn)方式和性能差異，并簡述了逆變器的三種SPWM電流控制策略及其優(yōu)缺點。最后，結(jié)合整體系統(tǒng)需要，將Z-source變換器的升壓控制與PWM整流器的并網(wǎng)控制融合，提出完成逆變并網(wǎng)功能和最大功率點跟蹤的控制思想。 根據(jù)上述分析和研究，選定整體光伏系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)和控制方案。詳細(xì)闡述了系統(tǒng)硬件部分的設(shè)計計算，提供了系統(tǒng)主電路結(jié)構(gòu)、參數(shù)計算、元件選型和控制電路的設(shè)計的詳細(xì)說明，并完成了主電路硬件的制作。根據(jù)空間狀態(tài)方程法對光伏發(fā)電系統(tǒng)進行仿真建模，仿真模型包括主電路拓?fù)浼案骺刂谱幽K，文中簡要說明各控制模塊的功能，給出仿真結(jié)果并進行分析。驗證該系統(tǒng)可以較好的實現(xiàn)本文提出的控制方案所應(yīng)完成的各項功能，系統(tǒng)工作穩(wěn)定可靠，性能良好。
上傳時間： 2013-07-12
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PCB線路板雕刻機可根據(jù)PCB線路設(shè)計軟件(如PROTEL)設(shè)計生成的線路文件，自動、精確地制作單、雙面印制電路板。用戶只需在計算機上完成PCB文件設(shè)計并據(jù)其生成加工文件后，通過LPT通訊接口傳送給雕刻機的控制系統(tǒng)，雕刻機就能快速的自動完成雕刻、鉆孔、隔邊的全部功能，制作出一塊精美的線路板來，真正實現(xiàn)了低成本、高效率的自動化制板。該設(shè)備操作簡單，可靠性高，是高校電子、機電、計算機、控制、儀器儀表等相關(guān)專業(yè)實驗室、電子產(chǎn)品研發(fā)企業(yè)及科研院所、軍工單位等的理想工具。 線路板雕刻機是一種機電、軟硬件互相結(jié)合的高新科技產(chǎn)品，它利用PCB線路設(shè)計軟件(如PROTEL)生成的PCB文件信息，轉(zhuǎn)換為國際通用的G代碼加工文件，直接輸出給雕刻機，來控制雕刻機自動完成雕刻、鉆孔、切邊等工作。它利用物理雕刻方法，通過計算機控制，在空白的敷銅板上把不必要的銅箔銑去，形成用戶設(shè)計的線路板。使用簡單、精度高、省時、省料。
上傳時間： 2013-07-16
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