低電壓輸入高電壓輸出的直流變換器被廣泛地應用在太陽能光伏發電系統、風能發電系統、燃料電池系統、車載逆變器電源等電力電子裝置中。隨著電力電子技術的發展,對該類型的變換器也提出了更高的要求。 本文主要針對中小功率的升壓變換器,對串聯諧振軟開關推挽電路進行了研究分析及實驗。 文章首先對理想工作條件下的串聯諧振軟開關推挽電路進行理論、仿真分析,并通過實驗驗證了電路損耗小、效率高的特性。三種不同的控制方案:導通時間固定、關斷時間變化的PFM調制方式,導通時間變化、關斷時間固定的PFM調制方式,PWM調制方式,被分別應用到電路中。通過理論、仿真以及實驗研究,比較分析了三種控制方案的優缺點,特別是對軟開關特性、輸出電壓調節及適用范圍等問題做了細致分析。文章還對應用在串聯諧振軟開關推挽電路中的變壓器作了一定研究分析。根據變壓器的機理,對該電路中特有變壓器的高變比問題和漏感問題展開分析,并提出工藝和設計原理上的相應的解決方案。 為進一步實現能量的高效轉換,提出了基于雙變壓器結構拓撲的串聯諧振軟開關推挽電路,并進行了有關理論分析、仿真和實驗研究。同單變壓器電路相比,該電路具有開關損耗小、變壓器損耗小、效率更高的優點,實驗結果充分驗證了以上結論。
上傳時間: 2013-04-24
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目前,能源危機與環境污染已經備受關注,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。在風力發電技術上也從獨立型逐漸向并網型轉變,因此并網技術已成為主流。由于變速恒頻具有發電量大,對風電場風速的變化適應性好具有較高的葉尖速比等優點,所以變速恒頻必然會取代恒速恒頻。實現變速恒頻的風力發電機組有很多種,其中永磁同步直驅式風力發電機由于不需要齒輪箱,因而改善風能轉換效率,減小維護,降低了噪音,提高可靠性,本文以永磁同步直驅式發電系統為研究對象。 本文針對永磁同步直驅式發電雙PWM變換器系統,首先在對變速恒頻理論研究的基礎上,對風力機的數學模型進行了分析,完成了對風力機的最大風力跟蹤模擬仿真。由于發電機發出的電隨著風速的不斷變化,因此就靠控制變換器來實現恒壓恒頻的電壓并送入電網。其次在對永磁同步發電機和變換器的數學模型研究的基礎上提出了對整流側和電網側變換器分開控制,控制整流器來控制發電機的轉速,控制逆變器來實現穩壓和恒頻的向電網輸送電壓。并對逆變器側的直流電容和電感選值給出了范圍,在這些理論基礎上對逆變器進行了MATLAB/SIMULINK仿真,給出了仿真結果。在前面理論分析的基礎上,針對逆變器部分做了硬件和軟件的設計。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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本文以感應加熱電源為研究對象,闡述了感應加熱電源的基本原理及其發展趨勢。對感應加熱電源常用的兩種拓撲結構--電流型逆變器和電壓型逆變器做了比較分析,并分析了感應加熱電源的各種調功方式。在對比幾種功率調節方式的基礎上,得出在整流側調功有利于高頻感應加熱電源頻率和功率的提高的結論,選擇了不控整流加軟斬波器調功的感應加熱電源作為研究對象。針對傳統硬斬波調功式感應加熱電源功率損耗大的缺點,采用軟斬波調功方式,設計了一種零電流開關準諧振變換器ZCS-QRCs(Zero-current-switching-Quasi-resonant)倍頻式串聯諧振高頻感應加熱電源。介紹了該軟斬波調功器的組成結構及其工作原理,通過仿真和實驗的方法研究了該軟斬波器的性能,從而得出該軟斬波器非常適合大功率高頻感應加熱電源應用場合的結論。同時設計了功率閉環控制系統和PI功率調節器,將感應加熱電源的功率控制問題轉化為Buck斬波器的電壓控制問題。 針對目前IGBT器件頻率較低的實際情況,本文提出了一種新的逆變拓撲-通過IGBT的并聯來實現倍頻,從而在保證感應加熱電源大功率的前提下提高了其工作頻率,并在分析其工作原理的基礎上進行了仿真,驗證了理論分析的正確性,達到了預期的效果。另外,本文還設計了數字鎖相環(DPLL),使逆變器始終保持在功率因數近似為1的狀態下工作,實現電源的高效運行。最后,分析并設計了IGBT的緩沖吸收電路。 本文第五章設計了一臺150kHz、10KW的倍頻式感應加熱電源實驗樣機,其中斬波器頻率為20kHz,逆變器工作頻率為150kHz(每個IGBT工作頻率為75kHz),控制核心采用TI公司的TMS320F2812DSP控制芯片,簡化了系統結構。實驗結果表明,該倍頻式感應加熱電源實現了斬波器和逆變器功率器件的軟開關,有效的減小了開關損耗,并實現了數字化,提高了整機效率。文章給出了整機的結構設計,直流斬波部分控制框圖,逆變控制框圖,驅動電路的設計和保護電路的設計。同時,給出了關鍵電路的仿真和實驗波形。 實驗證明,以上分析和電路設計都是行之有效的,在實驗中取得很好的效果。
上傳時間: 2013-05-20
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隨著能源消耗的不斷增長和生態環境的日益惡化,世界各國都在積極尋找一種可持續發展且無污染的新能源。太陽能作為一種高效無污染的新能源,尤其受到人類的重視。近年來,許多國家都非常重視發展太陽能光伏發電系統,光伏并網發電技術已成為太陽能光伏應用的主流。本文對光伏并網發電系統進行了詳細介紹,并對其控制方法進行了研究。太陽能光伏并網發電系統的兩大核心部分是太陽能電池板的最大功率點跟蹤(MPPT)控制和光伏并網逆變控制。首先,本文對太陽能電池的工作原理及工作特性進行介紹,詳細分析太陽能電池工作的等效電路和數學模型。其次,本文對幾種傳統的最大功率點跟蹤(MPPT)控制算法進行了研究、分析和比較,提出各自優缺點。基于最大功率跟蹤過程的快速性和穩定性,設計采用逐步逼近法實現光伏發電系統中太陽能電池的最大功率輸出,以提高系統的性能和最大功率點跟蹤速度。再次,基于光伏并網逆變器的控制目標,研究了光伏并網逆變器的常用控制方法,參考國內外資料,選擇重復-PI控制作為光伏并網逆變器的控制策略。最后,基于TMS320LF2407高速數字信號處理器,設計光伏并網發電系統,給出系統的硬件參數和軟件流程圖,并針對實驗和仿真波形進行分析。
上傳時間: 2013-06-06
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目前以IGBT為開關器件的串聯諧振感應加熱電源在大功率和高頻下的研究是一個熱點和難點,為彌補采用模擬電路搭建而成的控制系統的不足,對感應加熱電源數字化控制研究是必然趨勢。本文以串聯諧振型感應加熱電源為研究對象,采用TI公司的TMS320F2812為控制芯片實現電源控制系統的數字化。 首先分析了串聯諧振型感應加熱電源的負載特性和調功方式,確定了采用相控整流調功控制方式,接著分析了串聯諧振逆變器在感性和容性狀態下的工作過程確定了系統安全可靠的運行狀態。本文設計了電源主電路參數并在Matlab/Simulink仿真環境下搭建了整個系統,仿真分析了串聯諧振型感應加熱電源的半壓啟動模式及鎖相環頻率跟蹤能力和功率調節控制。 針對感應加熱電源的數字控制系統,在討論了晶閘管相控觸發和鎖相環的工作原理及研究現狀下詳細地分析了本課題基于DSP晶閘管相控脈沖數字觸發和數字鎖相環(DPLL)的實現,得出它們各自的優越性,同時分析了感應加熱電源的功率控制策略,得出了采用數字PI積分分離的控制方法。本文采用TI公司的TMS320F2812作為系統的控制芯片,搭建了控制系統的DSP外圍硬件電路,分析了系統的運行過程并編寫了整個控制系統的程序。最后對控制系統進行了試驗,驗證了理論分析的正確性和控制方案的可行性。
上傳時間: 2013-05-25
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本課題是針對陜西美泰電氣有限公司的一個開發研究項目。在國內,中頻大功率感應加熱電源雖然有許多研究,但是在控制方式上與選取的功率元件上卻有不同,特別是針對DSP控制與選取IGBT作為功率元件的相關文獻較少。數字化控制將是一種趨勢,而IGBT控制靈活,驅動簡單,從而將逐步取代晶閘管,GTO等元件。 本課題主要以并聯諧振型感應加熱電源為研究對象,采用了IGBT為功率開關元件的主電路,比較了直流調功和逆變調功的優缺點,最終選擇了三相全控晶閘管整流的調功方式,同時也描述了重疊時間對逆變器的影響。計算分析了整流側和逆變側的必要參數以及并聯諧振槽路的參數,本文在MATLAB/Simulink環境下建立了10kHz/500kW并聯諧振型感應加熱系統的仿真模型,對整流調功、鎖相環頻率跟蹤、逆變器的啟動等仿真波形進行了重點分析并得出結論。在此理論基礎上,設計了基于DSPTMS320F2812 10kHz/500kW感應加熱電源的控制器,其中重點研究了閉環調功控制系統、鎖相環頻率跟蹤系統、重疊時間、整流側晶閘管脈沖觸發產生和相序判斷以及逆變器啟動的全數字化控制。同時,設計了過壓過流保護電路以及外圍采樣電路、檢測電路,特別是過壓保護,本文給出了一種箝位思想并對此思想進行了仿真證明了其正確性和可行性,以便使電源和IGBT更安全的工作。最后,對本文所提出的控制方案進行實驗驗證,證明了本文理論計算分析的正確性和控制方案的可行性。
上傳時間: 2013-06-09
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本文主要以串聯諧振型感應加熱電源為研究對象,通過分析其負載特性及調功控制方式,選擇不控整流加逆變移相調功控制方式,其中重點分析感性移相式PWM感應加熱電源調功控制方式,及其在由自關斷器件MOSFET組成的串聯諧振逆變器中的應用,并深入分析了感性移相式PWM控制方式調功特性。同時針對感應加熱電源這個具有復雜的參數時變性,結構非線性的工業控制對象,在MATLAB/Simulink環境下建立了感性移相PWM感應加熱電源的系統閉環控制模型,進行了移相式感應加熱電源系統仿真研究。 在理論分析的基礎上,設計了200W/100kHz感性移相式感應加熱電源的主電路及控制電路。通過對移相諧振全橋軟開關控制器UC3879的學習和了解,設計并搭建一種區別以往的移相式感應加熱電源的鎖相移相調功的控制平臺,即鎖相環電路和基于UC3879設計的移相調功電路相配合的方案。并設計了它激重復掃頻轉自激的啟動方法,大大提高了電源的啟動成功率。同時搭建了200W/100kHz移相式感應加熱電源實驗平臺,完成了系統閉環控制,實驗結果驗證了本文理論分析的正確性及控制方案的可行性。
上傳時間: 2013-07-15
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近年來,igbt功率器件在電機控制、開關電源和變流設備等領域的應用已經非常廣泛。igbt的驅動包括專門的驅動電路,以及過流保護電路等。本文設計參考了三菱、西門康等公司生產的igbt驅動模塊,加入了接口選擇模塊、功能選擇模塊、電源模塊、功率補充模塊等,實現了整個驅動電路的模塊化設計。單個模塊可以驅動一個橋臂的上下兩個igbt。可以通過方波控制或者spwm控制[1]等控制方式,驅動單相或者三相逆變器。
上傳時間: 2013-04-24
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當今電子系統的設計是以大規模FPGA為物理載體的系統芯片的設計,基于FPGA的片上系統可稱為可編程片上系統(SOPC)。SOPC的設計是以知識產權核(IPCore)為基礎,以硬件描述語言為主要設計手段,借助以計算機為平臺的EDA工具進行的。 本文在介紹了FPGA與SOPC相關技術的基礎上,給出了SOPC技術開發調制解調器的方案。在分析設計軟件Matlab/DSP(Digital Signal Processing)。builder以及Quartus Ⅱ開發軟件進行SOPC(System On a Programmable Chip)設計流程后,依據調制解調算法提出了一種基于DSP Builder調制解調器的SOPC實現方案,模塊化的設計方法大大縮短了調制解調器的開發周期。 在SOPC技術開發調制解調器的過程中,用MATLAB/Simulink的圖形方式調用Altera DSP Builder和其他Simulink庫中的圖形模塊(Block)進行系統建模,在Simulink中仿真通過后,利用DSP Builder將Simulink的模型文件(.mdl)轉化成通用的硬件描述語言VHDL文件,從而避免了VHDL語言手動編寫系統的煩瑣過程,將精力集中于算法的優化上。 基于DSP Builder的開發功能,調制解調器電路中的低通濾波器可直接調用FIRIP Core,進一步提高了開發效率。 在進行編譯、仿真調試成功后,經過QuartusⅡ將編譯生成的編程文件下載到ALTERA公司Cyclone Ⅱ系列的FPGA芯片EP2C5F256C6,完成器件編程,從而給出了一種調制解調器的SOPC系統實現方案。
上傳時間: 2013-06-24
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針對目前增量式光電編碼器辨向計數電路脈沖或抖動干擾抑制能力差的問題,提出了一種基于有限狀態機的編碼器接口電路設計方案,并給出了硬件實
上傳時間: 2013-05-21
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