隨著能源危機日趨嚴重，新能源的開發(fā)與節(jié)能技術的研究日趨迫切，而新型儲能元件—超級電容器的應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構與工作原理入手，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電源芯片LTC3425及LTC3418實現(xiàn)了恒流輸出，仿真及試驗結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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我國電網(wǎng)無功補償容量不足和配備不合理，特別是可調(diào)節(jié)的無功容量不足，快速響應的無功調(diào)節(jié)設備更少。沖擊性負荷更會使得電網(wǎng)無功功率不平衡，將導致系統(tǒng)電壓的巨大波動、善變，嚴重時會導致用電設備的損壞，出現(xiàn)系統(tǒng)電壓崩潰和穩(wěn)定性被破壞事故。 FC+TCR型靜止無功補償裝置響應速度快，可以動態(tài)補償無功功率，提高系統(tǒng)功率因數(shù)，抑制系統(tǒng)電壓波動和閃變，因此在電氣化鐵路、電弧爐、軋機等的負荷無功補償上得到廣泛應用。中小用戶由于成本高較少使用，但中小用戶無功補償容量及市場巨大，研制適合中小用戶的FC+TCR型靜止無功補償裝置很有必要。基于此目的，本文研制一臺10kV FC+TCR型靜止無功補償裝置，并以此為研究對象進行設計理論研究工作。 本文根據(jù)負荷無功功率的變化情況，計算了靜止無功補償裝置的主電路參數(shù)，設計配備了高電位取能觸發(fā)板和BOD過電壓保護板。選擇以TMS320F2812為核心的嵌入式控制板為主要部件，設計信號接入電路和晶閘管觸發(fā)脈沖形成電路，構成最基本的靜止無功補償控制器。 基于瞬時無功補償理論和不平衡負荷的平衡化原理（Steinmetz原理），建立補償電納計算模型，通過電壓電流瞬時值采樣計算需要補償?shù)乃矔r無功功率和電納，根據(jù)補償電納通過查表方法求得晶閘管的控制角，并將其應用到靜止無功補償裝置樣機中。仿真結果表明，算法是快速有效和準確的，主電路的參數(shù)是合理的，具有實際工程應用價值。
上傳時間： 2013-08-02
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在電力系統(tǒng)容量日益擴大和電網(wǎng)電壓運行等級不斷提高的潮流下，傳統(tǒng)電磁式互感器在運行中暴露出越來越多的弊端，難以滿足電力系統(tǒng)向自動化、標準化和數(shù)字化的發(fā)展需求，電子式互感器取代傳統(tǒng)電磁式互感器已經(jīng)成為一種必然的趨勢，并成為人們研究的熱點。本文圍繞電子式電流互感器高壓側數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)進行了研究與設計。 Rogowski線圈是電流傳感元件，本文總紿了Rogowski線圈的基本原理，其中包括線圈的等效電路和相量圖，線圈的電磁參數(shù)計算。在理論研究的基礎上，結合實際設計一款高精度PCBRogowski線圈。電容分壓器是電壓傳感元件，文章中介紹了傳感器的原理、傳感器的模型結構，針對其自身結構缺陷和工作環(huán)境的電磁干擾，提出具有針對性的電磁兼容設計方法。 積分器的性能一直是影響Rogowski線圈電流傳感器的精度和穩(wěn)定性的重要因素之一。模擬積分器具有結構簡單、響應速度快、輸入動態(tài)范圍大等優(yōu)點；數(shù)字積分器具有性能穩(wěn)定，精度高等優(yōu)點。后者的優(yōu)勢使其成為近年來Rogowski線圈電流互感器實用化研究的一個熱點問題。本文設計了一套數(shù)字積分器設計的方法，其中包括了積分算法的選擇，積分輸入采樣率和分辨率的確定，數(shù)字積分器的通用結構，積分初值的選擇方法等。 為了保證系統(tǒng)的運行穩(wěn)定，文章中的系統(tǒng)只采用激光供電模式，降低數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的功耗就成了系統(tǒng)設計的一個重要環(huán)節(jié)。文章中介紹了一些實用的低功耗處理方法，分析了激光器的特性，光電池的特性和光電轉換器件的特性，并根據(jù)這些器件的特性，改進了數(shù)據(jù)發(fā)送激光器的驅動電路，大幅度降低了系統(tǒng)的功耗，保證了系統(tǒng)在較低供電功率條件下的正常運行。 論文最后對全文工作進行總結，提出進一步需要解決的問題。
標簽： 電子式互感器 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)
上傳時間： 2013-07-10
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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，它不但導致人身觸電事故，還會形成單相接地，進而發(fā)展成為相間短路，由此引發(fā)的電弧會造成瓦斯和煤塵爆炸。漏電保護器主要用來防止漏電火災造成的經(jīng)濟損失和人身傷亡，因此得到廣泛應用。 選擇性漏電保護是指當電網(wǎng)發(fā)生漏電故障時，能夠有選擇地發(fā)出故障信號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)的選擇性漏電保護系統(tǒng)主要采用零序電流大小及零序電流方向保護原理，這種原理在某一線路遠遠長于其他線路(即其分布電容與系統(tǒng)總的分布電容相差不大時)的情況下較難滿足選擇性的要求，保護裝置可能發(fā)生拒動現(xiàn)象，不能很好的完成保護的目的。 本文在對井下電網(wǎng)漏電故障理論分析和仿真驗證的基礎上，提出了以dsPIC30F4012為核心，基于附加直流電源檢測和零序功率方向的選擇性漏電保護方案，介紹了基于這種選擇性漏電保護方案的電網(wǎng)選擇性漏電保護裝置。該裝置在總饋電開關處的漏電保護裝置使用附加直流電源原理，在分支饋電開關處的漏電保護裝置使用零序功率方向式保護原理，并且采用速度更快的PROFIBUS協(xié)議現(xiàn)場總線及光纖傳輸技術，使該選擇性漏電保護裝置的動作性能和抗干擾能力得到很大提升。
標簽： 供電系統(tǒng) 漏電保護 應用研究
上傳時間： 2013-06-13
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三相電壓不平衡度是衡量電網(wǎng)電能質(zhì)量的一個重要指標。在三相系統(tǒng)中，引起電壓不平衡的主要原因是發(fā)電機的輸出電壓不平衡和負載不平衡兩方面，電壓不平衡比較嚴重時，會給系統(tǒng)帶來諸多危害。近年來，STATCOM因其動態(tài)響應速度快，電流諧波含量小，裝置體積小等優(yōu)點，在電壓不平衡補償中的應用越來越廣。 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，由于其特性的差異會產(chǎn)生暫態(tài)電壓分配不均衡，導致個別器件上產(chǎn)生過電壓而威脅器件的安全，嚴重時會燒毀器件。因此需要采用均壓電路來保證串聯(lián)結構中電壓的平均分配。本文重點對IGCT串聯(lián)均壓電路和緩沖電路進行了設計，在分析串聯(lián)均壓電路的同時，計算了吸收電容和吸收電阻的取值范圍。而后，對緩沖電路進行了Pspice仿真，通過仿真驗證了均壓電路的工作效果。結果表明，吸收電容和吸收電阻的取值合適，能夠對IGCT的串聯(lián)運行起到很好的保護作用。本文還對100Kvar/660VSTATCOM的主電路進行了參數(shù)設計，對IGCT的型號和各主要元件進行了選擇。 本文重點研究了不平衡系統(tǒng)中STATCOM的控制策略。建立了基于IGCT的STATCOM的數(shù)學模型；根據(jù)STATCOM的電流暫態(tài)模型，對電流電壓進行序分解，并做D—Q坐標變換，建立STATCOM在靜止坐標系下的正、負序數(shù)學模型?；诮⒌呢撔蚰Ｐ?，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)實際補償時遇到的問題：收斂速度慢、依賴固定的負載模型、魯棒性差等，對無差拍控制方法進行了優(yōu)化設計。該優(yōu)化方法在傳統(tǒng)無差拍的基礎上引入了參考電流觀測器和狀態(tài)觀測器；文中具體設計了這個改進無差拍控制器和其相關電路。經(jīng)分析與仿真驗證了本文提出的優(yōu)化控制方法，將該方法應用于STATCOM不平衡補償器，取得了良好的不平衡補償性能、快速的動態(tài)響應和良好的魯棒性。
上傳時間： 2013-06-05
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太陽能發(fā)電在世界能源危機的今天飛速發(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)的動態(tài)響應速度快，穩(wěn)態(tài)誤差小。為此，論文主要對系統(tǒng)的電路拓撲結構、數(shù)學模型、控制方法以及基于FPGA的軟件實現(xiàn)方法等技術進行了分析研究。 本文首先通過對幾種常見的數(shù)學模型分析方法的比較，選擇適合本文的數(shù)學建模方法。文中給出了逆變器的拓撲結構，詳細論述了其工作原理，對該逆變器不同工作狀態(tài)下的等效電路進行分析，并利用狀態(tài)空間平均法建立了逆變器數(shù)學模型，確定主要元件的參數(shù)。 隨后對當前比較流行的幾種逆變電路的控制方法進行了對比分析。本文采用的基于SPWM控制的電壓電流雙環(huán)控制的算法，具有開關頻率固定、物理意義清晰、實現(xiàn)方便的優(yōu)點，保證系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差小，動態(tài)響應速度快。通過分析幾種最大功率跟蹤算法各自的優(yōu)缺點，最后給出了改進的最大功率跟蹤算法，保證系統(tǒng)輸出最大功率。 最后用FPGA實現(xiàn)了系統(tǒng)控制方案的設計。整機測試結果表明：該逆變器的性能指標基本達到了設計要求，驗證了數(shù)學模型和控制策略的有效性和理論分析的正確性和可行性。
上傳時間： 2013-07-25
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無刷直流電機以體積小、重量輕、效率高、調(diào)速性能好、無換向火花及無勵磁損耗等諸多優(yōu)點被大量應用于家電、交通、醫(yī)療器械、數(shù)控機床及機器人等領域，現(xiàn)代工業(yè)的快速發(fā)展對無刷直流電機控制系統(tǒng)的性能要求也越來越高?？梢灶A見，隨著永磁材料和電力電子器件價格進一步的降低，無刷直流電機驅動理論的研究不斷深入，無刷直流電機的應用前景將更加廣泛。 本文通過閱讀大量文獻資料，介紹了無刷直流電機的發(fā)展現(xiàn)狀、研究動態(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，其特點是不依賴于對象模型，利用制定的控制規(guī)則進行了模糊推理從而獲得合適的控制量。運用Matlab/Simulink對控制系統(tǒng)進行了建模和仿真，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)，為后面的實驗提供了理論分析的基礎。 結合無刷直流電機的結構，利用電機內(nèi)部的霍爾元件檢測轉子位置。根據(jù)模糊控制器的設計方法，給出了模糊控制查詢表。采用TI公司的數(shù)字信號處理器TMS320F2812作為主控芯片，在硬件上設計了整流電路、逆變電路、驅動電路、調(diào)理及保護電路等；在DSP軟件開發(fā)環(huán)境CCS下，采用C語言和匯編語言進行了混合編程，實現(xiàn)了轉子位置信號的讀取、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。 通過對整個控制系統(tǒng)的軟硬件聯(lián)合調(diào)試，進行了相關實驗。相對傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)，采用模糊PI控制的系統(tǒng)具有響應速度快、超調(diào)量小、穩(wěn)定性好等優(yōu)點。實驗結果表明了無刷直流電機模糊控制系統(tǒng)設計的正確性。最后對整個設計進行了總結，對后續(xù)的工作給出了自己的見解。
上傳時間： 2013-04-24
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隨著計算機和微電子技術的飛速發(fā)展，基于數(shù)字信號處理的示波器、信號發(fā)生器、邏輯分析儀和頻譜分析儀等測量儀器已經(jīng)應用到各個領域并且發(fā)揮著重要作用，但這些儀器昂貴的價格阻礙了它們的普遍使用。 本文針對電子測量儀器技術發(fā)展和普及的情況，結合用FPGA實現(xiàn)數(shù)字信號處理的優(yōu)勢，研究一種基于FPGA的輔助性獨立電予測量儀器的軟件系統(tǒng)。這種儀器可以作為數(shù)?；旌想娐窚y試和驗證的工具，用來觀察模擬信號波形、數(shù)字信號時序波形、模擬信號的幅度頻譜，也可以用來產(chǎn)生DDS信號。在硬件選擇上，使用具有Altera公司CycloneⅡ器件的平臺來實現(xiàn)單片DSP系統(tǒng)，這種芯片成本低廉、工作速度快、技術兼容性好；在軟件設計上，采用基于FPGA的可編程數(shù)字邏輯設計方法，這種方法具有開發(fā)難度小、功能擴展簡單等優(yōu)點。設計中采用的關鍵技術包括：基于FPGA和IP Core的Verilog HDL設計、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)存儲、數(shù)據(jù)處理以及數(shù)據(jù)波形的實時顯示。對這些技術的研究探討不僅有理論研究價值，在科學實驗和產(chǎn)品設計中同樣具有重要的實用價值。系統(tǒng)的設計以低資源、高性能為目標，設計中采用了科學的模塊劃分、設計與集成的方法，在保持原四種信號處理功能不變的前提下，盡量多的節(jié)約各種FPGA資源，為實現(xiàn)低成本的輔助電子測量儀器提供了可能。
標簽： FPGA 多功能電子 測量系統(tǒng)
上傳時間： 2013-06-05
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近幾十年來，移動通信進入了飛速發(fā)展時期，它與人們的日常生活息息相關，已經(jīng)成為了人們生活中的必需品，目前移動通信正處在由第二代向第三代過渡的階段。調(diào)制技術是移動通信中的一項關鍵技術，根據(jù)不同的無線信道的特點選擇合適的、高效的調(diào)制方式對移動通信系統(tǒng)的性能非常重要。軟件無線電技術的出現(xiàn)對于移動通信的發(fā)展起到了很大的推動作用，構建一個通用的、標準的、模塊化的硬件平臺，把以前用硬件實現(xiàn)的無線電功能用軟件來實現(xiàn)，大大地提高了通信系統(tǒng)的靈活性。用軟件無線電技術實現(xiàn)的數(shù)字調(diào)制靈活性好，可以通過空中下載實現(xiàn)不同的調(diào)制方式，從而適應不同的通信體制。 在閱讀了大量數(shù)字調(diào)制和軟件無線電的國內(nèi)外文獻的基礎上，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，設計了一個軟件無線電平臺以實現(xiàn)相應的數(shù)字調(diào)制。該平臺以TI公司的DSP芯片TMS320VC5416為核心部分進行信號的處理用于實現(xiàn)數(shù)字調(diào)制算法，在外圍電路上擴展了ADC、DAC芯片分別構成前向數(shù)據(jù)采集模塊和后向調(diào)制信號處理模塊，同時用CPLD來構成邏輯控制模塊，主要實現(xiàn)地址分配、提供接口控制信號、輸入信息檢索功能、譯碼功能和分頻功能。在軟件設計方面，本設計分為整體邏輯控制和數(shù)字調(diào)制算法實現(xiàn)兩部分。在整體邏輯控制部分主要是針對CPID模塊進行整體邏輯控制的設計，在數(shù)字調(diào)制算法部分主要是在DSP模塊實現(xiàn)ASK、FSK、QPSK等數(shù)字調(diào)制算法的設計。 本軟件無線電平臺具有處理速度快、實時操作性強、存儲大量數(shù)據(jù)等優(yōu)點。 關鍵字：軟件無線電；數(shù)字調(diào)制；DSP；CPLD
標簽： DSP 軟件無線電 數(shù)字調(diào)制
上傳時間： 2013-04-24
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函數(shù)發(fā)生器又名任意波形發(fā)生器，是一種常用的信號源，廣泛應用于通信、雷達、導航等現(xiàn)代電子技術領域。信號發(fā)生器的核心技術是頻率合成技術，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（DDS）。DDS是開環(huán)系統(tǒng)，無反饋環(huán)節(jié)，輸出響應速度快，頻率穩(wěn)定度高。因此直接數(shù)字頻率合成技術是目前頻率合成的主要技術之一，其輸出信號具有相對較大的帶寬、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。本文的主要工作是采用SOPC結合虛擬儀器技術，進行DDS智能函數(shù)發(fā)生器的研制。 本文介紹了虛擬儀器技術的基本理論，簡要闡述了儀器驅動程序、VISA等相關技術。對SOPC技術進行了深入的研究：SOPC技術是基于可編程邏輯器件的可重構片上系統(tǒng)，它作為SOC和CPLD/FPGA相結合的一項綜合技術，結合了兩者的優(yōu)點，集成了硬核或軟核CPU、DSP、鎖相環(huán)、存儲器、I/O接口及可編程邏輯，可以靈活高效地解決SOC方案，而且設計周期短，設計成本低，非常適合本設計的應用。本文還對基于DDS原理的設計方案進行了分析，介紹了DDS的基本理論以及數(shù)學綜合，在研究DDS原理的基礎上，利用SOPC技術，在一片F(xiàn)PGA芯片上實現(xiàn)了整個函數(shù)發(fā)生器的硬件集成。 本文就函數(shù)發(fā)生器的設計制定了整體方案，對軟硬件設計原理及實現(xiàn)方法進行了具體的介紹，包括整個系統(tǒng)的硬件電路，SOPC片上系統(tǒng)和PC端軟件的設計。在設計中，LabVIEW波形編輯軟件和函數(shù)發(fā)生器二者采用異步串口進行通信。利用LabVIEW的強大功能，把波形的編輯，系統(tǒng)的設置放到計算機上完 成，具有人機界面友好、系統(tǒng)升級方便、節(jié)約硬件成本等諸多優(yōu)勢。同時充分利用了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單片F(xiàn)PGA上，改變了傳統(tǒng)的系統(tǒng)設計思路。通過對系統(tǒng)仿真和實際測試，結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，還具有集成度高、穩(wěn)定性好和擴展性強等優(yōu)點。關鍵詞：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，NiosⅡ處理器。
上傳時間： 2013-07-09
上傳用戶：zw380105939
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