本文對直驅(qū)式變速恒頻風力發(fā)電領(lǐng)域的關(guān)鍵技術(shù)從理論到仿真進行了較為全面深入的研究,在詳細分析直驅(qū)式風力發(fā)電系統(tǒng)的特點和已有最大功率跟蹤算法的基礎(chǔ)上,確立了由梯形波永磁同步發(fā)電機、三相不可控整流橋、直流升壓電路、全橋逆變器構(gòu)成的并網(wǎng)主電路拓撲結(jié)構(gòu),提出了通過控制直流升壓電路的占空比,以使風機獲得最大功率的跟蹤算法,同時增加速度估算控制方法,以提高系統(tǒng)的響應(yīng)速度。 由直流升壓電路中儲能大電感的存在,迫使發(fā)電機的各相電流為梯形波,為了發(fā)電機輸出功率平穩(wěn),減小系統(tǒng)的轉(zhuǎn)矩脈動,則發(fā)電機的電動勢最好是梯形波。梯形波永磁同步發(fā)電機發(fā)出的三相電壓為梯形波,通過整流橋整流之后,獲得脈動較小的整流直流電壓,特別適合于大電感濾波,同時電磁轉(zhuǎn)矩脈動小,系統(tǒng)振動噪聲低。該電機可以和風力機直接耦合,適用于大型低速風力發(fā)電系統(tǒng)。三相不可控整流具有可靠性高,簡化硬件電路;直流變換電路可將整流后的直流電壓提升到逆變器所需的幅值基本恒定的直流電壓,經(jīng)逆變器逆變后并網(wǎng)。最大功率跟蹤算法的提出能夠使風電系統(tǒng)快速跟蹤風速的變化,維持最佳葉尖速比,捕獲最大風能。 本文還利用仿真軟件MATLAB/Simulink平臺搭建了仿真模塊并進行了動態(tài)仿真,對所設(shè)計的最大功率跟蹤算法進行仿真分析。結(jié)果表明,該算法具有較快的系統(tǒng)響應(yīng),速度估算器也能較快的跟蹤變化的實際轉(zhuǎn)速。
上傳時間: 2013-04-24
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由于目前尚未有文獻對以上三類控制器進行詳細的研究比較,因此該文利用MATLAB中Simulink的模塊函數(shù)建立了以上三類滯環(huán)電流控制器的仿真模型,對以上三類控制器進行詳細的仿真研究,探討其各方面性能的優(yōu)劣. 通過對基于空間矢量調(diào)制的三相滯環(huán)電流控制器(SVMHCC)的仿真研究表明,當其外滯環(huán)寬度太小時,三相電流容易產(chǎn)生畸變,三相總開關(guān)次數(shù)反而較小;當其外滯環(huán)寬度太大時,三相電流能夠得到有效控制,但是最大電流誤差和三相總開關(guān)次數(shù)增加,因此選擇外滯環(huán)寬度時需要綜合考慮控制器的控制性能、最大電流誤差和三相總開關(guān)次數(shù)等因素.但是由于需要考慮的因素大多而且它們相互制約,因此如何選擇合適的外滯環(huán)寬度就成為SVMHCC中難以解決的問題. 在仿真研究的基礎(chǔ)上,該文提出了改進方案.仿真和實驗結(jié)果均表明,改進的滯環(huán)電流控制器綜合了以上幾種控制器的優(yōu)點,具有三相總開關(guān)次數(shù)低、開關(guān)頻率變化規(guī)則、三相控制對稱和能有效控制三相最大電流誤差等優(yōu)點.
上傳時間: 2013-06-07
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隨著中國經(jīng)濟的迅速發(fā)展,能源問題在當今社會中受到越來越多的關(guān)注.能量回饋系統(tǒng)可以在減緩矛盾方面發(fā)揮重要作用,無論在減少能源的浪費方面或是在新能源的利用開發(fā)上.主要運用在功率電子負載、分布式發(fā)電和電機制動能饋等場合.該文主要研究了能量回饋系統(tǒng).電力電子的逆變技術(shù)是能量回饋系統(tǒng)的核心部分,該文講述了電壓型逆變電路和電流型逆變電路在能量回饋系統(tǒng)中的工作實現(xiàn)原理.電壓型逆變電路是該文的重點,針對中國電網(wǎng)的形式,對單相和三相逆變電路作了分析,討論了幾種控制策略的選擇,提出間接電流控制中相位幅值分別控制方法和直接電流控制中滯環(huán)控制方法在逆變器并網(wǎng)中的實現(xiàn)意義.電流型有源逆變利用移相調(diào)節(jié),適合大功率場合.文章的最后部分比較分析電流型和電壓型電路的性能特點.數(shù)字化是控制領(lǐng)域發(fā)展的趨勢,在具體實現(xiàn)能量回饋系統(tǒng)的過程中,該文也充分運用數(shù)字式控制方式.在電流型逆變系統(tǒng)中,運用可編程序控制器(PLC)作為控制核心,并在MCGS組態(tài)平臺實現(xiàn)和工控機的通訊.在電壓型逆變系統(tǒng)中,將數(shù)字信號處理器(DSP)作為控制中心,實現(xiàn)外圍電路工作及其控制.在以上基礎(chǔ)上,分別研制了一臺大功率晶閘管電流型有源逆變器和一臺電壓型并網(wǎng)逆變器.
上傳時間: 2013-06-20
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本文提出了一種LED發(fā)光顯示牌的設(shè)計方案制作燈箱,其具有無燈絲光源、無逆變器能量消耗和系統(tǒng)直流供電等優(yōu)點。LED發(fā)光顯示牌是LED在照明領(lǐng)域中的 一個重要應(yīng)用,設(shè)計原理基于Notebook的液晶顯示器,是將點光源轉(zhuǎn)換成面光源的科技產(chǎn)品。為增強顯示牌的發(fā)光效果,在設(shè)計中還合理地應(yīng)用到了光學(xué)級 PMMA導(dǎo)光板、反射膜和擴散膜等材料,并對它們的特性及其在系統(tǒng)中的作用進行了詳細的理論分析。同時在分析大量實驗數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上,證明了設(shè)計方案 的可行性。 系統(tǒng)中的太陽電池、蓄電池、負載LED的優(yōu)化匹配也是一個值得研究的問題。本文從容量、功率匹配等方面對系統(tǒng)進行了優(yōu)化設(shè)計。 太陽能發(fā)電和常規(guī)能源發(fā)電不同,它具有隨機不確定性。而這種時變性又增加了系統(tǒng)的不穩(wěn)定性因素。本文根據(jù)課題的要求提出了一種應(yīng)用于光伏照明 系統(tǒng)的充放電控制器的設(shè)計方案,較好地解決了系統(tǒng)中太陽電池輸出能量不穩(wěn)定的缺陷,同時還對蓄電池和負載LED進行各種控制和保護。最后,給出了硬 件電路的設(shè)計和軟件算法,并提供了相關(guān)實驗數(shù)據(jù)和波形。
標簽: LED 光伏 優(yōu)化設(shè)計
上傳時間: 2013-06-20
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隨國民經(jīng)濟的飛速發(fā)展,用電量的日益增加,電網(wǎng)的經(jīng)濟運行已是一個不可忽視的問題。因此,如何降低網(wǎng)損,提高電力系統(tǒng)的輸電效率,保證電力系統(tǒng)的經(jīng)濟運行是電力系統(tǒng)面臨的實際問題,也是電力系統(tǒng)研究的主要方向之一。 電力系統(tǒng)在運行過程中,由于感性負載的存在,使電網(wǎng)無功功率大量增加。另外,近些年來,國民經(jīng)濟各部門大力推廣使用各種新型的電力電子整流裝置,他們在減少能量耗損的同時,也帶來了功率因數(shù)下降、電壓波動、閃變、三相不平衡以及諧波干擾等問題。其最終結(jié)果都是使配電設(shè)備的使用效能得不到充分發(fā)揮,設(shè)備的附加功耗增加。因此,進行有效的無功功率補償,提高功率因數(shù)是電網(wǎng)及電力系統(tǒng)安全經(jīng)濟運行的重要保證。毫無疑問,無功功率補償?shù)难芯縿菰诒匦小?我國與世界上發(fā)達國家相比,無論從電網(wǎng)功率因數(shù)還是補償深度來看,都有較大差距,因此在我國大力推廣無功補償技術(shù)尤為迫切。 對于實際應(yīng)用的MCR,要求能夠自動控制。本文采用以單片機為核心的控制器方案,包括檢測電路、控制電路、觸發(fā)電路、鍵盤顯示電路和通信電路等。檢測電路用于檢測變壓器二次側(cè)的電壓和電流并獲耿同步信號;控制電路根據(jù)相應(yīng)的控制策略,對檢測信號和給定輸入量進行計算,給出控制信號;觸發(fā)電路根據(jù)控制信號輸出的控制信號產(chǎn)生相應(yīng)觸發(fā)角的晶閘管觸發(fā)脈沖;鍵盤可用來輸入各種控制指令,顯示電路可以直觀的輸出系統(tǒng)的各種狀態(tài);通信電路提供與控制站的數(shù)據(jù)交換,以便實現(xiàn)電力系統(tǒng)的集中控制。 文中對補償器模型進行了實驗驗證,實驗結(jié)果與文中分析一致,說明了本文補償理論的正確性和可行性。
標簽: 電力系統(tǒng) 可控電抗器 無功功率
上傳時間: 2013-06-22
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電氣驅(qū)動系統(tǒng)是電動汽車的心臟,主要由驅(qū)動電機、功率變換器和控制器等三個子系統(tǒng)構(gòu)成。本文以TI公司的TMS320LF2407A為系統(tǒng)控制核心,富士公司的IPM模塊為逆變器開關(guān)器件,運用空間矢量技術(shù),設(shè)計了異步電機變頻調(diào)速控制系統(tǒng)。 論文在異步電機數(shù)學(xué)模型基礎(chǔ)之上,分析了轉(zhuǎn)速閉環(huán)轉(zhuǎn)差頻率控制系統(tǒng)以及矢量控制系統(tǒng)的控制策略和實現(xiàn)方法;為了給控制系統(tǒng)提供電源,論文設(shè)計了使用UC3843作為控制核心的反激型開關(guān)穩(wěn)壓電源,介紹了UC3843以及電源電路的工作原理及設(shè)計;論文詳細設(shè)計了控制系統(tǒng)的主電路、控制電路以及保護和告警電路;針對電動汽車電機控制器運行環(huán)境復(fù)雜,處在大量的干擾中,論文從電路板PCB的設(shè)計以及控制器機箱內(nèi)部布局布線等方面充分考慮了其電磁兼容性;根據(jù)現(xiàn)場調(diào)試的經(jīng)驗,在實驗室中使用磁粉制動器模擬電機負載搭建了異步電機試驗臺,實驗結(jié)果表明了控制系統(tǒng)具有良好的調(diào)速性能和較寬的調(diào)速范圍。
標簽: 電動 異步電機 控制系統(tǒng)
上傳時間: 2013-04-24
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電動車是指以車載電源為動力,用電機驅(qū)動車輪行駛,符合道路交通、安全法規(guī)各項要求的車輛,電動車無內(nèi)燃機汽車工作時產(chǎn)生的廢氣,不產(chǎn)生排氣污染,對環(huán)境保護和空氣的潔凈是十分有益的,幾乎是“零污染”。電動汽車的研究表明,其能源效率已超過汽油機汽車。特別是在景區(qū)運行,汽車走走停停,行駛速度不高,電動汽車更加適宜。電機驅(qū)動及控制系統(tǒng)是電動汽車的核心,本文主要設(shè)計的是電動游覽車用異步電動機的驅(qū)動控制系統(tǒng)。 本文設(shè)計了以IGBT作為開關(guān)元器件的主電路結(jié)構(gòu),通過多次改進結(jié)構(gòu),并設(shè)計采用了具有硬件互鎖功能的驅(qū)動電路,進一步提高了主電路的可靠性。以TI公司生產(chǎn)的TMS320LF2407A芯片為系統(tǒng)控制核心,設(shè)計了控制電路以及保護電路;編寫了以矢量控制作為核心算法、空間電壓矢量控制作為PWM控制方式的控制程序。通過研究單神經(jīng)元矢量控制的原理,進行了仿真,驗證了單神經(jīng)元矢量控制具有更好的快速性、魯棒性和自適應(yīng)性。 通過大量的實驗和實際現(xiàn)場裝車調(diào)試證明,本文設(shè)計的異步電動機控制系統(tǒng)可靠性高,動態(tài)性能良好,控制簡單,適合在蓄電池供電的逆變器應(yīng)用場合(電動車)。
上傳時間: 2013-04-24
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隨著能源危機日趨嚴重,新能源的開發(fā)與節(jié)能技術(shù)的研究日趨迫切,而新型儲能元件—超級電容器的應(yīng)用為能量回收開辟了一條新的道路。 作為新型儲能器件,超級電容器擁有其它儲能器件無法比擬的優(yōu)點—充放電速度快、功率密度高、使用壽命長。但由于其額定電壓很低,一般為1V~3V,因此使用時需多節(jié)串聯(lián)以達到實用電壓值,而電容單體參數(shù)不一致必然導(dǎo)致單體電壓不平衡。長此以往,勢必嚴重影響超級電容組壽命及其工作可靠性。 本文從超級電容器結(jié)構(gòu)與工作原理入手,詳細闡述了其各種特性,分析和比較了目前存在的各種電壓均衡電路,確定了適合能量回收系統(tǒng)中超級電容組的電壓均衡策略,提出了如下兩種方法: 一種是運用飛渡電容轉(zhuǎn)移能量的思想,在飛渡電容與超級電容器之間加入DC/DC變換器,對超級電容器恒流充放電,保證了電壓均衡電路快速性。 針對超級電容器單體電壓低造成的DC/DC變換器恒流控制困難的問題,本文采用了新型開關(guān)電源芯片LTC3425及LTC3418實現(xiàn)了恒流輸出,仿真及試驗結(jié)果驗證了該方法的有效性。 另一種方法為基于變壓器的電壓均衡法,該方法引入全橋逆變器和高頻變壓器構(gòu)成了一種新穎的電壓均衡電路。此方法容易獲得超級電容器串聯(lián)組平均電壓值,使得對低于平均電壓值的超級電容器充電非常方便。此方法以較低成本實現(xiàn)了電壓均衡目的,并通過仿真和試驗驗證了該方法的有效性。 以上兩種方法均通過能量內(nèi)部轉(zhuǎn)移來完成電壓均衡,達到了較高的均衡效率,適合用于能量回收系統(tǒng)中超級電容組的電壓均衡。
上傳時間: 2013-06-08
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目前離心機的變頻控制,采用的多是通用變頻器,沒有自主開發(fā)的離心機專用的交流調(diào)速控制器。同時,在控制方法上采用的主要還是V/F控制以及矢量控制,而效率更高,性能更好的直接轉(zhuǎn)矩控制方法則還沒有得到廣泛的應(yīng)用。直接轉(zhuǎn)矩控制技術(shù),用空間矢量的分析方法,直接在定子坐標系下計算與控制交流電動機的轉(zhuǎn)矩,采用定子磁場定向,借助于離散的兩點式調(diào)節(jié)(Bang-Bang控制)產(chǎn)生PWM信號,直接對逆變器的開關(guān)狀態(tài)進行最佳控制,獲得轉(zhuǎn)矩的高動態(tài)性能。直接轉(zhuǎn)矩控制,控制結(jié)構(gòu)簡單、控制手段直接、信號處理的物理概念明確、轉(zhuǎn)矩響應(yīng)迅速,限制在一拍內(nèi),是一種具有高動態(tài)響應(yīng)的交流調(diào)速系統(tǒng)。本文通過對直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)原理的分析、軟硬件的設(shè)計制作、系統(tǒng)的調(diào)試試驗,得到以下結(jié)論: ⑴直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng),控制手段直接、信號處理的物理概念明確、轉(zhuǎn)矩動態(tài)響應(yīng)迅速; ⑵直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)中,低速階段轉(zhuǎn)矩脈動明顯,通過采用異步電動機適應(yīng)全速的U-I模型,以及扇區(qū)細化等,可以有效減小轉(zhuǎn)矩脈動;由于轉(zhuǎn)矩和磁鏈采用離散的兩點式調(diào)節(jié),即使在高速運行階段轉(zhuǎn)矩也有輕微的脈動,通過細分磁鏈扇區(qū),采用空間矢量脈寬調(diào)制技術(shù)可以有效減小脈動,提高系統(tǒng)控制性能; ⑶直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)中,檢測環(huán)節(jié)及其重要,特別是電壓、電流的檢測。無論采用哪種電機模型,電壓和電流都是最主要的參數(shù),準確的電壓、電流檢測能夠增加電機模型的正確性,為控制提供基本的保障; ⑷直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)中,對電機參數(shù)的要求簡單,只需要知道電動機定子電阻,因此直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)的魯棒性強,易于移植。
標簽: 離心機 異步電動機 直接轉(zhuǎn)矩
上傳時間: 2013-04-24
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地鐵列車牽引轉(zhuǎn)矩控制是影響列車安全可靠運行的重要因素,牽引變流模塊是整個列車交流傳動系統(tǒng)的核心設(shè)備,而牽引轉(zhuǎn)矩控制又是最關(guān)鍵的部分。本文以某城市國產(chǎn)化地鐵列車為研究對象,主要針對牽引轉(zhuǎn)矩控制方案進行研究并通過設(shè)計列車通信網(wǎng)絡(luò)對牽引轉(zhuǎn)矩實施監(jiān)測。 論文首先介紹地鐵列車牽引轉(zhuǎn)矩控制的研究現(xiàn)狀,分析目前高性能交流調(diào)速方法在地鐵列車牽引轉(zhuǎn)矩控制中的應(yīng)用現(xiàn)狀。并簡要介紹了網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測技術(shù)的研究現(xiàn)狀和CANopen總線協(xié)議在軌道交通車輛中的國內(nèi)外應(yīng)用現(xiàn)狀。 采用可編程邏輯控制器PLC及其子模塊構(gòu)建了通信網(wǎng)絡(luò)的硬件結(jié)構(gòu),并設(shè)計了通信網(wǎng)絡(luò)軟件。對CANopen的通信報文進行了具體設(shè)計,實現(xiàn)了應(yīng)用層協(xié)議CANopen的功能。 根據(jù)實際運行的需求,對牽引電機轉(zhuǎn)矩控制、牽引逆變器的PWM控制方式進行了研究。采用帶轉(zhuǎn)矩內(nèi)環(huán)的轉(zhuǎn)速、磁鏈閉環(huán)矢量控制方法,應(yīng)用帶定時調(diào)制環(huán)節(jié)的滯環(huán)電流比較PWM和優(yōu)化脈沖控制方案分段對逆變器進行PWM控制。通過設(shè)計牽引系統(tǒng)與CANopen網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)接口,實現(xiàn)了通信網(wǎng)絡(luò)對牽引控制效果的監(jiān)測,并對牽引特性曲線進行分析;選取特性曲線上的特定工作點,對牽引控制效果進行了分析說明。測試結(jié)果表明本文討論的牽引矢量控制和PWM控制方案能夠很好地滿足列車運營對牽引轉(zhuǎn)矩的要求。 目前,該系統(tǒng)正在進行線路運行調(diào)試和性能改進,準備交付用戶進行商業(yè)線路運營,具有很好的工程應(yīng)用價值。
上傳時間: 2013-08-02
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