漏電是井下供電系統(tǒng)的主要故障形式，約占其總故障的70％左右，它不但導(dǎo)致人身觸電事故，還會(huì)形成單相接地，進(jìn)而發(fā)展成為相間短路，由此引發(fā)的電弧會(huì)造成瓦斯和煤塵爆炸。漏電保護(hù)器主要用來防止漏電火災(zāi)造成的經(jīng)濟(jì)損失和人身傷亡，因此得到廣泛應(yīng)用。 選擇性漏電保護(hù)是指當(dāng)電網(wǎng)發(fā)生漏電故障時(shí)，能夠有選擇地發(fā)出故障信號(hào)或切斷故障支路電源，而非故障部分繼續(xù)工作。從而減小故障停電范圍，便于尋找漏電故障，縮短漏電停電時(shí)間，提高了供電的可靠性。 目前的礦井電網(wǎng)的選擇性漏電保護(hù)系統(tǒng)主要采用零序電流大小及零序電流方向保護(hù)原理，這種原理在某一線路遠(yuǎn)遠(yuǎn)長(zhǎng)于其他線路(即其分布電容與系統(tǒng)總的分布電容相差不大時(shí))的情況下較難滿足選擇性的要求，保護(hù)裝置可能發(fā)生拒動(dòng)現(xiàn)象，不能很好的完成保護(hù)的目的。 本文在對(duì)井下電網(wǎng)漏電故障理論分析和仿真驗(yàn)證的基礎(chǔ)上，提出了以dsPIC30F4012為核心，基于附加直流電源檢測(cè)和零序功率方向的選擇性漏電保護(hù)方案，介紹了基于這種選擇性漏電保護(hù)方案的電網(wǎng)選擇性漏電保護(hù)裝置。該裝置在總饋電開關(guān)處的漏電保護(hù)裝置使用附加直流電源原理，在分支饋電開關(guān)處的漏電保護(hù)裝置使用零序功率方向式保護(hù)原理，并且采用速度更快的PROFIBUS協(xié)議現(xiàn)場(chǎng)總線及光纖傳輸技術(shù)，使該選擇性漏電保護(hù)裝置的動(dòng)作性能和抗干擾能力得到很大提升。
標(biāo)簽： 供電系統(tǒng) 漏電保護(hù) 應(yīng)用研究
上傳時(shí)間： 2013-06-13
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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。軟件開發(fā)均在TI的CCStudl02.2集成開發(fā)環(huán)境下完成，軟件采用匯編語(yǔ)言編寫，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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三相電壓不平衡度是衡量電網(wǎng)電能質(zhì)量的一個(gè)重要指標(biāo)。在三相系統(tǒng)中，引起電壓不平衡的主要原因是發(fā)電機(jī)的輸出電壓不平衡和負(fù)載不平衡兩方面，電壓不平衡比較嚴(yán)重時(shí)，會(huì)給系統(tǒng)帶來諸多危害。近年來，STATCOM因其動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度快，電流諧波含量小，裝置體積小等優(yōu)點(diǎn)，在電壓不平衡補(bǔ)償中的應(yīng)用越來越廣。 首先本文研究了基于IGCT的STATCOM主電路。為了獲得更高的輸出電壓，通常需要將IGCT串聯(lián)使用。然而在器件串聯(lián)使用時(shí)，由于其特性的差異會(huì)產(chǎn)生暫態(tài)電壓分配不均衡，導(dǎo)致個(gè)別器件上產(chǎn)生過電壓而威脅器件的安全，嚴(yán)重時(shí)會(huì)燒毀器件。因此需要采用均壓電路來保證串聯(lián)結(jié)構(gòu)中電壓的平均分配。本文重點(diǎn)對(duì)IGCT串聯(lián)均壓電路和緩沖電路進(jìn)行了設(shè)計(jì)，在分析串聯(lián)均壓電路的同時(shí)，計(jì)算了吸收電容和吸收電阻的取值范圍。而后，對(duì)緩沖電路進(jìn)行了Pspice仿真，通過仿真驗(yàn)證了均壓電路的工作效果。結(jié)果表明，吸收電容和吸收電阻的取值合適，能夠?qū)GCT的串聯(lián)運(yùn)行起到很好的保護(hù)作用。本文還對(duì)100Kvar/660VSTATCOM的主電路進(jìn)行了參數(shù)設(shè)計(jì)，對(duì)IGCT的型號(hào)和各主要元件進(jìn)行了選擇。 本文重點(diǎn)研究了不平衡系統(tǒng)中STATCOM的控制策略。建立了基于IGCT的STATCOM的數(shù)學(xué)模型；根據(jù)STATCOM的電流暫態(tài)模型，對(duì)電流電壓進(jìn)行序分解，并做D—Q坐標(biāo)變換，建立STATCOM在靜止坐標(biāo)系下的正、負(fù)序數(shù)學(xué)模型。基于建立的負(fù)序模型，研究STATCOM在不平衡情況下的控制策略，本文采用無差拍控制方法；根據(jù)實(shí)際補(bǔ)償時(shí)遇到的問題：收斂速度慢、依賴固定的負(fù)載模型、魯棒性差等，對(duì)無差拍控制方法進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)。該優(yōu)化方法在傳統(tǒng)無差拍的基礎(chǔ)上引入了參考電流觀測(cè)器和狀態(tài)觀測(cè)器；文中具體設(shè)計(jì)了這個(gè)改進(jìn)無差拍控制器和其相關(guān)電路。經(jīng)分析與仿真驗(yàn)證了本文提出的優(yōu)化控制方法，將該方法應(yīng)用于STATCOM不平衡補(bǔ)償器，取得了良好的不平衡補(bǔ)償性能、快速的動(dòng)態(tài)響應(yīng)和良好的魯棒性。
上傳時(shí)間： 2013-06-05
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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。 本文首先通過對(duì)幾種常見的數(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
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無刷直流電機(jī)以體積小、重量輕、效率高、調(diào)速性能好、無換向火花及無勵(lì)磁損耗等諸多優(yōu)點(diǎn)被大量應(yīng)用于家電、交通、醫(yī)療器械、數(shù)控機(jī)床及機(jī)器人等領(lǐng)域，現(xiàn)代工業(yè)的快速發(fā)展對(duì)無刷直流電機(jī)控制系統(tǒng)的性能要求也越來越高。可以預(yù)見，隨著永磁材料和電力電子器件價(jià)格進(jìn)一步的降低，無刷直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)理論的研究不斷深入，無刷直流電機(jī)的應(yīng)用前景將更加廣泛。 本文通過閱讀大量文獻(xiàn)資料，介紹了無刷直流電機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀、研究動(dòng)態(tài)及工作原理等。在控制策略上，采用了基于智能控制思想的模糊控制，其特點(diǎn)是不依賴于對(duì)象模型，利用制定的控制規(guī)則進(jìn)行了模糊推理從而獲得合適的控制量。運(yùn)用Matlab/Simulink對(duì)控制系統(tǒng)進(jìn)行了建模和仿真，其中速度環(huán)采用模糊PI調(diào)節(jié)，電流環(huán)采用傳統(tǒng)的PI調(diào)節(jié)，為后面的實(shí)驗(yàn)提供了理論分析的基礎(chǔ)。 結(jié)合無刷直流電機(jī)的結(jié)構(gòu)，利用電機(jī)內(nèi)部的霍爾元件檢測(cè)轉(zhuǎn)子位置。根據(jù)模糊控制器的設(shè)計(jì)方法，給出了模糊控制查詢表。采用TI公司的數(shù)字信號(hào)處理器TMS320F2812作為主控芯片，在硬件上設(shè)計(jì)了整流電路、逆變電路、驅(qū)動(dòng)電路、調(diào)理及保護(hù)電路等；在DSP軟件開發(fā)環(huán)境CCS下，采用C語(yǔ)言和匯編語(yǔ)言進(jìn)行了混合編程，實(shí)現(xiàn)了轉(zhuǎn)子位置信號(hào)的讀取、PWM波的產(chǎn)生、AD采樣、速度模糊PI調(diào)節(jié)及電流調(diào)節(jié)等功能。 通過對(duì)整個(gè)控制系統(tǒng)的軟硬件聯(lián)合調(diào)試，進(jìn)行了相關(guān)實(shí)驗(yàn)。相對(duì)傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)，采用模糊PI控制的系統(tǒng)具有響應(yīng)速度快、超調(diào)量小、穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明了無刷直流電機(jī)模糊控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的正確性。最后對(duì)整個(gè)設(shè)計(jì)進(jìn)行了總結(jié)，對(duì)后續(xù)的工作給出了自己的見解。
標(biāo)簽： DSPF 2812 無刷直流電機(jī)
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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隨著計(jì)算機(jī)和微電子技術(shù)的飛速發(fā)展，基于數(shù)字信號(hào)處理的示波器、信號(hào)發(fā)生器、邏輯分析儀和頻譜分析儀等測(cè)量?jī)x器已經(jīng)應(yīng)用到各個(gè)領(lǐng)域并且發(fā)揮著重要作用，但這些儀器昂貴的價(jià)格阻礙了它們的普遍使用。 本文針對(duì)電子測(cè)量?jī)x器技術(shù)發(fā)展和普及的情況，結(jié)合用FPGA實(shí)現(xiàn)數(shù)字信號(hào)處理的優(yōu)勢(shì)，研究一種基于FPGA的輔助性獨(dú)立電予測(cè)量?jī)x器的軟件系統(tǒng)。這種儀器可以作為數(shù)模混合電路測(cè)試和驗(yàn)證的工具，用來觀察模擬信號(hào)波形、數(shù)字信號(hào)時(shí)序波形、模擬信號(hào)的幅度頻譜，也可以用來產(chǎn)生DDS信號(hào)。在硬件選擇上，使用具有Altera公司CycloneⅡ器件的平臺(tái)來實(shí)現(xiàn)單片DSP系統(tǒng)，這種芯片成本低廉、工作速度快、技術(shù)兼容性好；在軟件設(shè)計(jì)上，采用基于FPGA的可編程數(shù)字邏輯設(shè)計(jì)方法，這種方法具有開發(fā)難度小、功能擴(kuò)展簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。設(shè)計(jì)中采用的關(guān)鍵技術(shù)包括：基于FPGA和IP Core的Verilog HDL設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)處理以及數(shù)據(jù)波形的實(shí)時(shí)顯示。對(duì)這些技術(shù)的研究探討不僅有理論研究?jī)r(jià)值，在科學(xué)實(shí)驗(yàn)和產(chǎn)品設(shè)計(jì)中同樣具有重要的實(shí)用價(jià)值。系統(tǒng)的設(shè)計(jì)以低資源、高性能為目標(biāo)，設(shè)計(jì)中采用了科學(xué)的模塊劃分、設(shè)計(jì)與集成的方法，在保持原四種信號(hào)處理功能不變的前提下，盡量多的節(jié)約各種FPGA資源，為實(shí)現(xiàn)低成本的輔助電子測(cè)量?jī)x器提供了可能。
標(biāo)簽： FPGA 多功能電子 測(cè)量系統(tǒng)
上傳時(shí)間： 2013-06-05
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近幾十年來，移動(dòng)通信進(jìn)入了飛速發(fā)展時(shí)期，它與人們的日常生活息息相關(guān)，已經(jīng)成為了人們生活中的必需品，目前移動(dòng)通信正處在由第二代向第三代過渡的階段。調(diào)制技術(shù)是移動(dòng)通信中的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，根據(jù)不同的無線信道的特點(diǎn)選擇合適的、高效的調(diào)制方式對(duì)移動(dòng)通信系統(tǒng)的性能非常重要。軟件無線電技術(shù)的出現(xiàn)對(duì)于移動(dòng)通信的發(fā)展起到了很大的推動(dòng)作用，構(gòu)建一個(gè)通用的、標(biāo)準(zhǔn)的、模塊化的硬件平臺(tái)，把以前用硬件實(shí)現(xiàn)的無線電功能用軟件來實(shí)現(xiàn)，大大地提高了通信系統(tǒng)的靈活性。用軟件無線電技術(shù)實(shí)現(xiàn)的數(shù)字調(diào)制靈活性好，可以通過空中下載實(shí)現(xiàn)不同的調(diào)制方式，從而適應(yīng)不同的通信體制。 在閱讀了大量數(shù)字調(diào)制和軟件無線電的國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上，本文深入研究了各種數(shù)字調(diào)制方式的原理以及優(yōu)缺點(diǎn)，設(shè)計(jì)了一個(gè)軟件無線電平臺(tái)以實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的數(shù)字調(diào)制。該平臺(tái)以TI公司的DSP芯片TMS320VC5416為核心部分進(jìn)行信號(hào)的處理用于實(shí)現(xiàn)數(shù)字調(diào)制算法，在外圍電路上擴(kuò)展了ADC、DAC芯片分別構(gòu)成前向數(shù)據(jù)采集模塊和后向調(diào)制信號(hào)處理模塊，同時(shí)用CPLD來構(gòu)成邏輯控制模塊，主要實(shí)現(xiàn)地址分配、提供接口控制信號(hào)、輸入信息檢索功能、譯碼功能和分頻功能。在軟件設(shè)計(jì)方面，本設(shè)計(jì)分為整體邏輯控制和數(shù)字調(diào)制算法實(shí)現(xiàn)兩部分。在整體邏輯控制部分主要是針對(duì)CPID模塊進(jìn)行整體邏輯控制的設(shè)計(jì)，在數(shù)字調(diào)制算法部分主要是在DSP模塊實(shí)現(xiàn)ASK、FSK、QPSK等數(shù)字調(diào)制算法的設(shè)計(jì)。 本軟件無線電平臺(tái)具有處理速度快、實(shí)時(shí)操作性強(qiáng)、存儲(chǔ)大量數(shù)據(jù)等優(yōu)點(diǎn)。 關(guān)鍵字：軟件無線電；數(shù)字調(diào)制；DSP；CPLD
標(biāo)簽： DSP 軟件無線電 數(shù)字調(diào)制
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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函數(shù)發(fā)生器又名任意波形發(fā)生器，是一種常用的信號(hào)源，廣泛應(yīng)用于通信、雷達(dá)、導(dǎo)航等現(xiàn)代電子技術(shù)領(lǐng)域。信號(hào)發(fā)生器的核心技術(shù)是頻率合成技術(shù)，主要方法有：直接模擬頻率合成、鎖相環(huán)頻率合成（PLL）、直接數(shù)字合成技術(shù)（DDS）。DDS是開環(huán)系統(tǒng)，無反饋環(huán)節(jié)，輸出響應(yīng)速度快，頻率穩(wěn)定度高。因此直接數(shù)字頻率合成技術(shù)是目前頻率合成的主要技術(shù)之一，其輸出信號(hào)具有相對(duì)較大的帶寬、快速的相位捷變、極高的相位分辨率和相位連續(xù)等優(yōu)點(diǎn)。本文的主要工作是采用SOPC結(jié)合虛擬儀器技術(shù)，進(jìn)行DDS智能函數(shù)發(fā)生器的研制。 本文介紹了虛擬儀器技術(shù)的基本理論，簡(jiǎn)要闡述了儀器驅(qū)動(dòng)程序、VISA等相關(guān)技術(shù)。對(duì)SOPC技術(shù)進(jìn)行了深入的研究：SOPC技術(shù)是基于可編程邏輯器件的可重構(gòu)片上系統(tǒng)，它作為SOC和CPLD/FPGA相結(jié)合的一項(xiàng)綜合技術(shù)，結(jié)合了兩者的優(yōu)點(diǎn)，集成了硬核或軟核CPU、DSP、鎖相環(huán)、存儲(chǔ)器、I/O接口及可編程邏輯，可以靈活高效地解決SOC方案，而且設(shè)計(jì)周期短，設(shè)計(jì)成本低，非常適合本設(shè)計(jì)的應(yīng)用。本文還對(duì)基于DDS原理的設(shè)計(jì)方案進(jìn)行了分析，介紹了DDS的基本理論以及數(shù)學(xué)綜合，在研究DDS原理的基礎(chǔ)上，利用SOPC技術(shù)，在一片F(xiàn)PGA芯片上實(shí)現(xiàn)了整個(gè)函數(shù)發(fā)生器的硬件集成。 本文就函數(shù)發(fā)生器的設(shè)計(jì)制定了整體方案，對(duì)軟硬件設(shè)計(jì)原理及實(shí)現(xiàn)方法進(jìn)行了具體的介紹，包括整個(gè)系統(tǒng)的硬件電路，SOPC片上系統(tǒng)和PC端軟件的設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)中，LabVIEW波形編輯軟件和函數(shù)發(fā)生器二者采用異步串口進(jìn)行通信。利用LabVIEW的強(qiáng)大功能，把波形的編輯，系統(tǒng)的設(shè)置放到計(jì)算機(jī)上完 成，具有人機(jī)界面友好、系統(tǒng)升級(jí)方便、節(jié)約硬件成本等諸多優(yōu)勢(shì)。同時(shí)充分利用了FPGA內(nèi)部大量的邏輯資源，將DDS模塊和微處理器模塊集成到一個(gè)單片F(xiàn)PGA上，改變了傳統(tǒng)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)思路。通過對(duì)系統(tǒng)仿真和實(shí)際測(cè)試，結(jié)果表明該智能型函數(shù)發(fā)生器不僅能產(chǎn)生理想的輸出信號(hào)，還具有集成度高、穩(wěn)定性好和擴(kuò)展性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。關(guān)鍵詞：智能型函數(shù)發(fā)生器，虛擬儀器，可編程片上系統(tǒng)，直接數(shù)字合成技術(shù)，NiosⅡ處理器。
上傳時(shí)間： 2013-07-09
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隨著功率開關(guān)器件的進(jìn)步，大量的電力電子變流裝置在國(guó)民經(jīng)濟(jì)各領(lǐng)域獲得了廣泛應(yīng)用，但是這些變流裝置大部分都需要整流環(huán)節(jié)。傳統(tǒng)的不控整流或相控整流存在網(wǎng)側(cè)功率因數(shù)低、電流畸變嚴(yán)重等缺點(diǎn)。PWM整流器可實(shí)現(xiàn)正弦的網(wǎng)側(cè)電流、單位或可調(diào)的功率因數(shù)、能量的雙向流動(dòng)，是一種真正意義上的“綠色環(huán)保”電力電子裝置。PWM整流器可分為電壓型PWM整流器(Voltage—SourceRectifier，VSR)和電流型PWM整流器(Current—SourceRectifier，CSR)。CSR具有直接控制輸出電流、動(dòng)態(tài)響應(yīng)快、限流能力強(qiáng)等特點(diǎn)，在一些中、大功率應(yīng)用場(chǎng)合，較之VSR，在經(jīng)濟(jì)和技術(shù)上更具優(yōu)勢(shì)。 本文針對(duì)電網(wǎng)電壓平衡、不平衡情況、多模塊直接并聯(lián)幾個(gè)方面，對(duì)三相CSR及其控制策略展開了深入研究，論文的主要工作和取得的創(chuàng)新性成果如下： 1、在電網(wǎng)電壓平衡情況下，提出了三相CSR的直流電流非線性解耦控制策略和交流電流非線性解耦控制策略，實(shí)現(xiàn)了有功功率和無功功率的獨(dú)立、解耦控制，獲得了線性的動(dòng)態(tài)響應(yīng)。直流電流非線性解耦控制策略是直流電流控制和網(wǎng)側(cè)無功電流控制并行的控制策略，具有較快的直流電流響應(yīng)速度；交流電流非線性解耦控制策略是直流電流(或電壓)控制和網(wǎng)側(cè)電流控制級(jí)聯(lián)的控制策略，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，便于獨(dú)立設(shè)計(jì)直流和交流控制器的特點(diǎn)。 2、考慮了電網(wǎng)電壓不平衡和濾波器參數(shù)三相不對(duì)稱的情況，提出了基于瞬時(shí)有功功率調(diào)節(jié)的三相CSR的不平衡補(bǔ)償策略，消除了直流電流脈動(dòng)分量，實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)側(cè)可控的功率因數(shù)和正弦的交流電流；提出了基于滑模控制的交流電流控制策略，簡(jiǎn)化了控制器結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)網(wǎng)側(cè)電流的無差跟蹤。 3、建立了多模塊直接并聯(lián)CSR的環(huán)流模型；對(duì)任一并聯(lián)模塊，提出了總直流電流控制器外加2個(gè)均流控制器的直流側(cè)控制器結(jié)構(gòu)，保證了流過各模塊上、下橋臂的電流均相等，并且各模塊僅共享總直流電流控制器輸出信號(hào)，最大可能地保證了各模塊控制的獨(dú)立性。 4、建立了三相CSR實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，進(jìn)行了初步的實(shí)驗(yàn)研究。
上傳時(shí)間： 2013-04-24
上傳用戶：極客
永磁同步電機(jī)是同步電機(jī)的一個(gè)重要類型，其轉(zhuǎn)子一般采用稀土永磁材料做激磁磁極，與傳統(tǒng)同步電機(jī)相比，體積和重量大為減小，而且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，運(yùn)行可靠，維護(hù)更方便。現(xiàn)代電氣傳動(dòng)控制的發(fā)展趨勢(shì)之一是開發(fā)新的交流調(diào)速與伺服系統(tǒng)。無論在矢量控制還是標(biāo)量控制中，轉(zhuǎn)速與位置的閉環(huán)控制都需要在電機(jī)軸上安裝一個(gè)速度傳感器，但是由于速度傳感器的引進(jìn)不僅增加了成本，降低了系統(tǒng)可靠性，還存在安裝問題，效果并不十分理想。因此高性能無速度傳感器控制成為近年來電機(jī)研究的熱點(diǎn)。 本文在系統(tǒng)介紹卡爾曼濾波器的基礎(chǔ)上，將其引入到永磁同步電機(jī)無速度傳感器狀態(tài)觀測(cè)中。由于永磁同步電機(jī)是一個(gè)強(qiáng)耦合的多階非線性系統(tǒng)，本文采用了工程實(shí)際中普遍采用的泰勒展開式截?cái)嗟姆椒ǎ瑢?duì)電機(jī)方程線性化處理，將卡爾曼濾波算法推廣至非線性系統(tǒng)，并加入了反映電機(jī)系統(tǒng)模型誤差和環(huán)境干擾的系統(tǒng)噪聲和測(cè)量噪聲模型，形成擴(kuò)展卡爾曼濾波算法。擴(kuò)展卡爾曼濾波器將電機(jī)轉(zhuǎn)子位置與轉(zhuǎn)速作為系統(tǒng)狀態(tài)變量進(jìn)行實(shí)時(shí)估算，并將所得信息反饋到永磁同步電機(jī)控制系統(tǒng)中。通過仿真，與電機(jī)實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行比較，證明了擴(kuò)展卡爾曼濾波具有良好的動(dòng)態(tài)跟蹤能力和抗噪聲能力。 針對(duì)擴(kuò)展卡爾曼濾波算法在無速度傳感器控制中存在的不足，本文給出了降階線性卡爾曼濾波算法。降階線性卡爾曼濾波算法重新選擇了系統(tǒng)狀態(tài)變量，建立新的完全線性化的系統(tǒng)方程，并且卡爾曼濾波算法中的系統(tǒng)協(xié)方差矩陣成為時(shí)不變序列，因此可以直接應(yīng)用線性卡爾曼濾波算法。仿真結(jié)果證明，與擴(kuò)展卡爾曼濾波算法相比，新的算法更加簡(jiǎn)單，減輕了繁重的參數(shù)調(diào)節(jié)任務(wù)，易于數(shù)字化實(shí)現(xiàn)，不僅具備擴(kuò)展卡爾曼濾波算法的優(yōu)勢(shì)，而且在某些性能方面超越了擴(kuò)展卡爾曼濾波算法。 通過分析得知，由于將系統(tǒng)模型不確定性與測(cè)量噪聲體現(xiàn)在系統(tǒng)方程中，因此卡爾曼濾波算法在狀態(tài)估算方面具有良好的性能。本文以降階線性卡爾曼濾波 算法為理論基礎(chǔ)，以永磁同步電機(jī)為對(duì)象，以數(shù)字信號(hào)處理器（DSP）為核心，設(shè)計(jì)了電機(jī)狀態(tài)觀測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案。整個(gè)方案在不增加成本的基礎(chǔ)上，充分利用數(shù)字信號(hào)處理器（DSP）豐富的資源和強(qiáng)大的運(yùn)算能力，通過檢測(cè)電機(jī)相電流，實(shí)時(shí)估算出電機(jī)轉(zhuǎn)子位置與轉(zhuǎn)速。本系統(tǒng)可以代替?zhèn)鹘y(tǒng)速度傳感器，為電機(jī)控制系統(tǒng)提供轉(zhuǎn)子位置和轉(zhuǎn)速反饋信息。本文的下一步主要工作便是將此系統(tǒng)付諸實(shí)踐，應(yīng)用于實(shí)際工程中，對(duì)卡爾曼濾波算法在永磁同步電機(jī)無速度傳感器控制方面的性能進(jìn)行進(jìn)一步研究。關(guān)鍵詞：永磁同步電機(jī)；無速度傳感器；卡爾曼濾波
標(biāo)簽： 卡爾曼 濾波算法 永磁同步電機(jī)
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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