在能源枯竭與環(huán)境污染問題日益嚴重的今天，新能源的開發(fā)與利用愈來愈受到重視。太陽能是當前世界上最清潔、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。其中太陽能光伏利用受到世界各國的普遍關(guān)注。而太陽能光伏并網(wǎng)發(fā)電是太陽能光伏利用的主要發(fā)展趨勢，必將得到快速的發(fā)展。在并網(wǎng)型光伏發(fā)電系統(tǒng)中，逆變器是系統(tǒng)中最末一級或唯一一級能量變換裝置，其效率的高低、可靠性的好壞將直接影響整個并網(wǎng)型系統(tǒng)的性能和投資。按照不同的標準光伏并網(wǎng)逆變器的拓撲結(jié)構(gòu)分為很多種，本文主要研究單相非隔離型光伏并網(wǎng)逆變器。 文章首先概述了光伏并網(wǎng)系統(tǒng)的發(fā)展情況并分析了當前國際金融危機對光伏產(chǎn)業(yè)的影響。其次，分析了當前國際市場上主要的光伏逆變器產(chǎn)品的特點，概括了光伏并網(wǎng)系統(tǒng)中光伏陣列的配置。隨后，本文以單相全橋拓撲為模型分析了非隔離型并網(wǎng)系統(tǒng)在采用不同的PWM調(diào)制策略下的共模電流，指出了抑制共模電流需滿足的條件。對于全橋和半橋拓撲，分析了不同的濾波方式對共模電流抑制的影響。總結(jié)了能夠抑制共模電流的實用電路拓撲并提出了一種能夠抑制共模電流的新拓撲。對不同拓撲的損耗情況在文章中進行了比較。 對于非隔離型并網(wǎng)系統(tǒng)中的逆變器易向電網(wǎng)注入直流分量的問題，首先分析了直流分量產(chǎn)生的原因及其導致變壓器產(chǎn)生的直流偏磁飽和現(xiàn)象。在此基礎(chǔ)上，總結(jié)了抑制直流分量的方法，指出了半橋拓撲能夠抑制直流分量。對于并網(wǎng)電流的控制，工程上通常采用比例積分控制器，而比例積分控制器在理論上無法實現(xiàn)無靜差控制，因此，本文對能夠?qū)崿F(xiàn)無靜差控制的比例諧振控制器進行了簡要分析。最后，在非隔離型1.5kW實驗平臺上對共模電流和直流分量的抑制方法進行了驗證。
標簽： 單相 光伏并網(wǎng) 非隔離型
上傳時間： 2013-07-30
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在能源枯竭與環(huán)境污染問題日益嚴重的今天，風力發(fā)電已經(jīng)成為綠色可再生能源的一個重要途徑。雙饋電機變速恒頻(VSCF)發(fā)電是通過對轉(zhuǎn)子繞阻的控制來實現(xiàn)的，而轉(zhuǎn)子回路流動的功率是由發(fā)電機運行范圍所決定的轉(zhuǎn)差功率，因而可以將發(fā)電機的同步轉(zhuǎn)速設(shè)定在整個運行范圍的中間。如果系統(tǒng)運行的轉(zhuǎn)差率范圍為±30％，則最大轉(zhuǎn)差功率僅為發(fā)電機額定功率的30％，因此交流勵磁變換器的容量可大大減小，從而降低成本。該變換器如果加上良好的控制策略，則系統(tǒng)運行將具有優(yōu)越的穩(wěn)態(tài)和暫態(tài)運行性能，非常適用于風能這種隨機性強的能源形式。本文對變速恒頻雙饋機風力發(fā)電系統(tǒng)的若干關(guān)鍵技術(shù)，如空載柔性并網(wǎng)、帶載柔性并網(wǎng)、解列控制、最大功率點跟蹤、電網(wǎng)電壓不平衡運行、低電壓故障穿越等問題進行了深入研究，論文的主要工作如下： 根據(jù)交流勵磁變速恒頻風力發(fā)電的運行特點，將電網(wǎng)電壓定向的矢量控制方法應(yīng)用在雙饋發(fā)電機的并網(wǎng)發(fā)電控制上。研究了一種基于電網(wǎng)電壓定向的雙饋機變速恒頻風力發(fā)電柔性并網(wǎng)控制策略，在變速條件下實現(xiàn)無電流沖擊并網(wǎng)和輸出有功、無功功率的解耦控制，建立了交流勵磁發(fā)電機柔性并網(wǎng)及穩(wěn)態(tài)運行的控制模型，對柔性并網(wǎng)及其逆過程的解列分別進行了仿真和實驗研究。 提出了一種以向電網(wǎng)輸送凈電能最多為目標的最大功率點跟蹤控制策略，在不檢測風速情況下，能夠自動尋找并跟隨最大功率點，且不依賴風力機最佳功率特性曲線，提高了發(fā)電系統(tǒng)的凈輸出能力，具有良好的動、靜態(tài)性能。仿真和實驗結(jié)果證明了本控制策略的正確性和有效性。 對網(wǎng)側(cè)變換器分別進行了幅相控制和直接電流控制策略的研究。結(jié)果表明：幅相控制策略簡單實用，可以得到正弦波電流，且波形諧波小，實現(xiàn)了單位功率因數(shù)運行，但響應(yīng)速度相對較慢；而直接電流控制策略具有網(wǎng)側(cè)電流閉環(huán)控制，使網(wǎng)側(cè)電流動、靜態(tài)性能得到提高，實現(xiàn)對系統(tǒng)參數(shù)的不敏感，增強了電流控制系統(tǒng)的魯棒性，但算法相對復雜。 在電網(wǎng)不平衡條件下，如果以傳統(tǒng)的電網(wǎng)電壓平衡控制策略設(shè)計PWM整流器，會使系統(tǒng)出現(xiàn)不正常的運行狀態(tài)。為了提高三相PWM整流器的運行性能，本文對電網(wǎng)電壓不平衡情況下三相PWM整流器運行控制策略進行了改進，研究了消除負序電流和抑制輸入功率二次諧波的控制策略，實現(xiàn)了線電流正弦、負序輸入電流為零及總無功功率輸入為最小的目標。 為了提高VSCF風力發(fā)電系統(tǒng)的運行能力，本文對電網(wǎng)故障時雙饋風力發(fā)電系統(tǒng)低電壓穿越控制(LVRT)進行了研究，在不改變系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)的情況下，通過改變勵磁控制策略來實現(xiàn)LVRT；在電網(wǎng)故障時使電機和變換器安全穿越故障，保持不脫網(wǎng)運行，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性和安全性。
標簽： 變速恒頻 雙饋 關(guān)鍵技術(shù)
上傳時間： 2013-07-09
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本文分析了永磁同步直線電動機的運行機理與運行特性，并通過坐標變換，分別得出了電機在a—b—c，α—β、d—q坐標系下的數(shù)學模型。針對永磁同步直線電機模型的非線性與耦合特性，采用了次級磁場定向的矢量控制，并使id=0，不但解決了上述問題，還實現(xiàn)了最大推力電流比控制。為了獲得平穩(wěn)的推力，采用了SVPWM控制，并對它算法實現(xiàn)進行了研究。 針對速度環(huán)采用傳統(tǒng)PID控制難以滿足高性能矢量控制系統(tǒng)，通過對傳統(tǒng)PID控制和模糊控制理論的研究，將兩者相結(jié)合，設(shè)計出能夠在線自整定的模糊PID控制器。將該控制器代替?zhèn)鹘y(tǒng)的PID控制器應(yīng)用于速度環(huán)，以提高系統(tǒng)的動靜態(tài)性能。 在以上分析的基礎(chǔ)上，設(shè)計了永磁同步直線電機矢量控制系統(tǒng)的軟、硬件。其中電流檢測采用了新穎的電流傳感器芯片IR2175，以解決溫漂問題；速度檢測采用了增量式光柵尺，設(shè)計了與DSP的接口電路，通過M/T法實現(xiàn)對電機的測速。最后在Matlab/Simlink下建立了電機及其矢量控制系統(tǒng)的仿真模型，并對分別采用傳統(tǒng)PID速度控制器和模糊PID速度控制器的系統(tǒng)進行仿真，結(jié)果表明采用模糊PID控制具有更好的動態(tài)響應(yīng)性能，能有效的抑制暫態(tài)和穩(wěn)態(tài)下的推力脈動，對于負載擾動具有較強的魯棒性。
上傳時間： 2013-07-04
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隨著全球汽車保有量的與日俱增，能源危機和環(huán)境污染正逐漸成為制約世界汽車工業(yè)發(fā)展的瓶頸。而新興的混合動力汽車（HEV）在節(jié)能和排放上的優(yōu)越性正逐步體現(xiàn)出來。由于采用“油、電”配合的方式來驅(qū)動車體，其所搭載電動機及其驅(qū)動控制系統(tǒng)的研究則成為混合動力汽車研發(fā)中的關(guān)鍵技術(shù)之一，它直接決定著整車的動力性，燃油經(jīng)濟性和排放指標。 論文首先比較了常見的幾種電動汽車的性能，概括了混合動力汽車的優(yōu)點，介紹了混合動力汽車電機及其控制系統(tǒng)技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀；其次探討了幾種常用交流電動機的性能優(yōu)劣，由于永磁同步電機具有高效、高功率密度以及良好的調(diào)速性能，本文混合動力汽車傳動系統(tǒng)選用永磁同步電機；根據(jù)混合動力汽車所搭載電動機在功率和扭矩上的要求以及永磁同步電機在結(jié)構(gòu)上的特點，選取了發(fā)動機電機系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)布置形式；論文建立了永磁同步電動機的數(shù)學模型，分析了永磁同步電動機矢量控制的原理；設(shè)計了基于TMS320F2812DSP的永磁同步電動機矢量控制系統(tǒng)，詳細闡述了功率驅(qū)動電路，速度及位置檢測電路，電流反饋及過流保護電路，CAN通訊模塊等系統(tǒng)中重要的組成單元；軟件采用模塊化的結(jié)構(gòu)，闡述了關(guān)鍵子程序如電流采集、位置檢測程序和SVPWM產(chǎn)生子程序。 最后，搭建了實驗平臺，對硬件進行了調(diào)試和修改，通過樣機及系統(tǒng)臺架試驗，取得了大量的實驗數(shù)據(jù)，檢驗了所設(shè)計樣機的特性，發(fā)現(xiàn)其制作過程中的不足，并實現(xiàn)了電機控制系統(tǒng)的閉環(huán)控制，從而達到了對混合動力汽車用永磁同步電動機控制系統(tǒng)的探索與研究的目的。
上傳時間： 2013-05-23
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交流伺服技術(shù)是研制開發(fā)各種先進的機電一體化設(shè)備，如工業(yè)機器人、數(shù)控機床、加工中心等的關(guān)鍵性技術(shù)，但是要提高交流伺服系統(tǒng)的控制性能關(guān)鍵在于伺服控制器對電機動態(tài)和靜態(tài)響應(yīng)的控制，要獲得良好的電機動、靜態(tài)性能關(guān)鍵在于伺服控制器的控制算法。為此，本文開展了主要針對電機控制算法中的PID控制器參數(shù)整定算法研究。研究工作是基于黑龍江省科技攻關(guān)項目為支撐。 本論文在查閱大量文獻資料的基礎(chǔ)上，掌握了系統(tǒng)構(gòu)成和基本控制原理，并分析了國內(nèi)交流伺服存在的問題，設(shè)計了基于TI公司電機數(shù)字化控制芯片TMS320F2812的交流伺服控制器的控制單元；基于三菱公司智能化功率器件IPM設(shè)計了控制器的功率單元；以及電源單元和相關(guān)電路的保護單元。 基于電機矢量控制原理，構(gòu)建了永磁同步電機的矢量控制模型，在原有研究的基本PID控制基礎(chǔ)上，根據(jù)模糊控制的基本原理，研究了應(yīng)用于電機控制的模糊參數(shù)自整定PID控制器設(shè)計原理，構(gòu)建模糊參數(shù)自整定PID控制器的數(shù)學模型，并進行該系統(tǒng)的仿真研究和實際應(yīng)用程序設(shè)計。 本文的重點是闡述模糊參數(shù)自整定PID控制器的設(shè)計原理和方法，利用基于模糊參數(shù)自整定PID控制器的交流伺服系統(tǒng)仿真模型，應(yīng)用Matlab/Simulink仿真軟件平臺驗證模型和算法的正確性，并與常規(guī)PID控制性能進行對比分析。在實際硬件平臺驗證了本文提出算法的可行性和正確性。 通過仿真和實際結(jié)果對比得出結(jié)論，模糊參數(shù)自整定PID控制器可以提高交流伺服系統(tǒng)的動態(tài)和靜態(tài)性能。
上傳時間： 2013-04-24
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傳統(tǒng)開環(huán)運行的三相混合式步進電動機驅(qū)動系統(tǒng)中存在著振蕩和失步等不足之處。本文針對這種情況，通過對理想化三相混合式步進電動機數(shù)學模型的分析，把三相混合式步進電動機視為一種低速同步電動機。同時，結(jié)合電流跟蹤型PWM控制方式及恒流斬波驅(qū)動的工作原理，設(shè)計了基于數(shù)字信號處理器TMS320F2812的全數(shù)字三相混合式步進電動機正弦波細分驅(qū)動系統(tǒng)。 首先，本文從三相混合式步進電動機的數(shù)學模型出發(fā)，對步進電動機的細分驅(qū)動方式進行了研究，分析了步進電動機連續(xù)均勻旋轉(zhuǎn)的工作機理。然后分析了步進電動機的運行特性及細分控制的必要性，進而分析了細分驅(qū)動對改善步進電動機運行性能的作用，并針對細分運行的一些不足之處，提出了均勻細分恒轉(zhuǎn)矩控制的方案。理論分析表明，在混合式步進電動機的三相定子繞組中通以互差120°的正弦波電流時，可得到類似同步機的轉(zhuǎn)矩特性，使電動機均勻旋轉(zhuǎn)。 本系統(tǒng)硬件電路以TMS320F2812為核心，采用正弦波細分和電流跟蹤型脈寬調(diào)制（PWM）技術(shù)實現(xiàn)三相混合式步進電動機的細分控制，使三相定子繞組電流嚴格跟蹤電流給定信號變化。應(yīng)用IR公司的IR2130集成驅(qū)動芯片進行了步進電動機驅(qū)動系統(tǒng)的功率驅(qū)動環(huán)節(jié)的設(shè)計，節(jié)省了板上空間，減小了裝置體積。同時從裝置可靠性出發(fā)，設(shè)計了一套安全可靠的硬件保護電路。 實驗結(jié)果表明，本文所設(shè)計的三相混合式步進電動機正弦波細分驅(qū)動器具有優(yōu)良的控制性能。細分運行時減弱了混合式步進電動機的低速振動和噪聲，使電動機運行平穩(wěn)，并改善了其低頻運行性能。
上傳時間： 2013-06-27
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應(yīng)用于電動汽車驅(qū)動領(lǐng)域的永磁同步電機交流驅(qū)動系統(tǒng)是由永磁同步電機、電力電子技術(shù)和控制技術(shù)相結(jié)合而形成的新型交流驅(qū)動系統(tǒng)。因其具有良好的運行性能而成為當代電氣傳動領(lǐng)域研究的熱點之一。 永磁同步電機是一個多變量、非線性、高強耦合的系統(tǒng)，其輸出轉(zhuǎn)矩與定子電流不成正比，而是復雜的函數(shù)關(guān)系，因此要得到好的控制性能，需要進行磁場解耦。矢量變換控制技術(shù)正好適用于永磁同步電機的這種特點。 本文在數(shù)字電機控制專用DSP芯片TMS320LF2407的基礎(chǔ)上，以永磁同步電機為研究對象，對其矢量控制技術(shù)進行了研究和設(shè)計。 首先課題根據(jù)永磁同步電機實際物理模型，分析推導得到了永磁同步電機的三相靜止坐標系下及兩相旋轉(zhuǎn)坐標系下的數(shù)學模型。 接著課題對永磁同步電機運行特性進行了分析和研究。在此基礎(chǔ)上，課題提出了一種新型的永磁同步電機矢量控制系統(tǒng)，在這個系統(tǒng)上，課題提出了應(yīng)用不同矢量控制策略的矢量控制方法，并對其做了仿真驗證。 結(jié)果表明，課題設(shè)計的系統(tǒng)以及應(yīng)用不同矢量控制策略的矢量控制方法準確可行。 這個控制系統(tǒng)便于實現(xiàn)多種矢量控制方法，為永磁同步電機擴速增效提供了理論平臺。 在理論分析、仿真通過基礎(chǔ)上，課題對驅(qū)動系統(tǒng)的硬件和軟件兩個方面進行了具體的設(shè)計。 課題完成了DSP控制系統(tǒng)關(guān)鍵硬件電路的設(shè)計，并設(shè)計制作了一塊應(yīng)用SCALE模塊的IGBT驅(qū)動電路，此驅(qū)動電路響應(yīng)迅速、抗干擾性強，驅(qū)動性能優(yōu)越。此外，課題完成了永磁同步電機矢量控制系統(tǒng)全數(shù)字化設(shè)計，調(diào)試通過了速度位置檢測、電流檢測、PI調(diào)節(jié)、坐標變換等應(yīng)用模塊。 課題最后對整個系統(tǒng)的做了全面的總結(jié)，并對今后的工作方向進行了展望。
上傳時間： 2013-06-22
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高精度慣性加速度計能夠?qū)崿F(xiàn)實時位移檢測，在當今民用和軍用系統(tǒng)如汽車電子、工業(yè)控制、消費電子、衛(wèi)星火箭和導彈等中間具有廣泛的需求。在高精度慣性加速度計中，特別需要穩(wěn)定的低噪聲高靈敏度接口電路。事實上，隨著傳感器性能的不斷提高，接口電路將成為限制整個系統(tǒng)的主要因素。 本論文在分析差動電容式傳感器工作原理的基礎(chǔ)上，設(shè)計了針對電容式加速度計的全差分開環(huán)低噪聲接口電路。前端電路檢測傳感器電容的變化，通過積分放大，產(chǎn)生正比于電容波動的電壓信號。 本論文采用開關(guān)電容電路結(jié)構(gòu)，使得對寄生不敏感，信號靈敏度高，容易與傳感器單片集成。為了得到微重力加速度性能，設(shè)計電容式位移傳感接口電路時，重點研究了噪聲問題和系統(tǒng)建模問題。仔細分析了開環(huán)傳感器中的不同噪聲源，并對其中的一些進行了仿真驗證。建立了接口電路寄生電容和寄生電阻模型。 為了更好的提高分辨率，降低噪聲的影響如放大器失調(diào)、1/f噪聲、電荷注入、時鐘饋通和KT/C噪聲，本論文采用了相關(guān)雙采樣技術(shù)（CDS）。為了限制接口電路噪聲特別是熱噪聲，著重設(shè)計考慮了前置低噪聲放大器的設(shè)計及優(yōu)化。由于時鐘一直導通，特別設(shè)計了低功耗弛豫振蕩器，振蕩頻率為1．5M。為了減小傳感器充電基準電壓噪聲，采用兩級核心基準結(jié)構(gòu)設(shè)計了高精度基準，電源抑制比高達90dB。 TSMC 0．18μm工藝中的3．3V電壓和模型，本論文進行了spectre仿真。 關(guān)鍵詞：MEMS；電容式加速度計；接口電路；低噪聲放大器；開環(huán)檢測
上傳時間： 2013-05-23
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隨著人們生活水平的提高，肥胖逐漸成為一種社會疾病，肥胖容易使人患上阻塞性睡眠呼吸暫停綜合癥，嚴重影響生活質(zhì)量，嚴重時甚至危及生命。研制性能良好低成本的呼吸機有很好的實際意義。本論文論述了一種基于dsPIC30F3010控制器及無刷直流電機(BrushlessDirectCurrentMotor，簡稱BLDCM)的呼吸機控制器，實現(xiàn)了反電勢法無位置傳感器無刷直流電機的運行控制。 論文從基本電磁定律出發(fā)，分析了無刷直流電動機結(jié)構(gòu)和工作原理，建立了無刷直流電動機的數(shù)學模型，在此基礎(chǔ)上詳細分析了“反電勢法”無刷直流電機控制原理，深入研究了三種反電勢過零檢測方法，并對檢測電路移相產(chǎn)生的轉(zhuǎn)子位置誤差進行了分析，給出了補償方法。 對無刷直流電動機無位置傳感器控制中的關(guān)鍵問題——起動方法進行研究，介紹了“反電勢法”無刷直流電機控制常用的起動方法，深入討論了“三段式”起動技術(shù)。針對傳統(tǒng)“三段式”起動的缺點，論文提出了一種新的外同步到自同步的切換方式。 綜合上述，本系統(tǒng)以dsPIC30F3010單片機為控制器，設(shè)計了“反電勢法”無刷直流電機無位置傳感器控制系統(tǒng)的硬件電路，詳細介紹了電路各個組成部分的工作原理，同時介紹了控制系統(tǒng)中采用的硬件抗干擾措施。結(jié)合dsPIC30F3010的特點，充分利用其片內(nèi)的資源，設(shè)計了系統(tǒng)的軟件。實驗結(jié)果表明系統(tǒng)能夠控制電機順利起動，而且實現(xiàn)了電機正確的換相和穩(wěn)定的運行。
上傳時間： 2013-07-26
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本文研究了高頻感應(yīng)加熱電源的鎖相控制技術(shù)。分別建立了定角與定時控制技術(shù)的MOSFET電壓型諧振逆變器仿真模型，分析比較了兩者的優(yōu)缺點，從而得出了定角控制技術(shù)為較優(yōu)的結(jié)論；通過理論分析與實驗測量MOSFET損耗的方法對最優(yōu)鎖相角度的選取進行了探索；最后設(shè)計了以DSP為核心的定角鎖相控制電路，并運用MATLAB軟件進行了仿真研究以及DSP代碼自動生成，驗證了方案的可行性。這種控制方法可以使逆變器工作在小感性準諧振狀態(tài)，降低了MOSFET損耗，具有線路簡單、響應(yīng)迅速、控制靈活等優(yōu)點，為工程運用打下了堅實的基礎(chǔ)。
標簽： 高頻感應(yīng) 加熱電源 鎖相
上傳時間： 2013-05-29
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