電源是電子設備的重要組成部分,其性能的優劣直接影響著電子設備的穩定性和可靠性。隨著電子技術的發展,電子設備的種類越來越多,其對電源的要求也更加靈活多樣,因此如何很好的解決系統的電源問題已經成為了系統成敗的關鍵因素。 本論文研究選取了BICMOS工藝,具有功耗低、集成度高、驅動能力強等優點。根據電流模式的PWM控制原理,研究設計了一款基于BICMOS工藝的雙相DC-DC電源管理芯片。本電源管理芯片自動控制兩路單獨的轉換器工作,兩相結構能提供大的輸出電流,但是在開關上的功耗卻很低。芯片能夠精確的調整CPU核心電壓,對稱不同通道之間的電流。本電源管理芯片單獨檢測每一通道上的電流,以精確的獲得每個通道上的電流信息,從而更好的進行電流對稱以及電路的保護。 文中對該DC-DC電源管理芯片的主要功能模塊,如振蕩器電路、鋸齒波發生電路、比較器電路、平均電流電路、電流檢測電路等進行了設計并給出了仿真驗證結果。該芯片只需外接少數元件就可構成一個高性能的雙相DC-DC開關電源,可廣泛應用于CPU供電系統等。 通過應用Hspice軟件對該變換器芯片的主要模塊電路進行仿真,驗證了設計方案和理論分析的可行性和正確性,同時在芯片模塊電路設計的基礎上,應用0.8μmBICMOS工藝設計規則完成了芯片主要模塊的版圖繪制,編寫了DRC、LVS文件并驗證了版圖的正確性。所設計的基于BICMOS工藝的DC-DC電源管理芯片的均流控制電路達到了預期的要求。
上傳時間: 2013-06-06
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輕型高壓直流輸電系統在解決交流系統非同步互聯、向偏遠地區的無源負荷供電、滿足保護環境要求等方面具有很大的優勢。在傳統的基于兩電平或三電平電壓源型換流器的輕型高壓直流輸電系統中,換流器交流側需要使用體積龐大和笨重的濾波裝置,橋臂的高電壓需要功率開關器件直接串聯來實現等,增大了換流站的占地空間,降低了換流器的工作效率。 本文針對傳統輕型高壓直流輸電系統所存在的缺點,采用一種新的模塊化多電平換流器作為輕型高壓直流輸電系統的換流器。分析了模塊化多電平換流器的工作原理,并提出將其應用于輕型高壓直流輸電系統的調制算法和控制策略。最后對控制系統的具體實現方案進行一定的探討。通過仿真驗證所提出的調制算法和控制策略的正確性。具體說來,全文的主要工作體現在以下幾個方面: 1、詳細講述模塊化多電平換流器的拓撲結構、子模塊的具體實現形式及工作原理,并提出適合該換流器的調制算法。 2、詳細介紹組成輕型高壓直流輸電系統的電壓源型換流器的工作原理,分析電壓源型換流器的間接電流和直接電流控制策略。 3、對基于模塊化多電平換流器的輕型高壓直流輸電系統進行仿真,驗證所提出控制策略的正確性。 4、探討解決模塊化多電平換流器子模塊直流側電容電壓的均衡問題,提出一種較為簡單有效的控制方法。 5、提出基于模塊化多電平換流器結構的輕型高壓直流輸電控制系統的實現方法,并重點講述子模塊的數字邏輯電路的實現方法。
上傳時間: 2013-04-24
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作為新一代直流輸電技術,基于電壓源換流器的高壓直流輸電憑借其獨特的技術優點取得了飛速的發展,并已在新能源發電系統聯網、電網非同步互聯、無源系統供電、無功補償等場合得到實際工程應用。在我國,VSC-HVDC的研究尚處于起步階段。本論文著重開展了VSC-HVDC技術的數學建模和控制策略的研究。論文的主要工作和取得的創新性成果如下: 1.建立了系統標么值模型,分析了VSC-HVDC的運行原理和穩態功率特性。明確了系統主電路參數對運行特性的影響,在此基礎上提出了一種功率定義下的換流電抗、直流電壓和直流電容以及頻域下的交流濾波器參數設計方法。 2.設計了一種基于無差拍控制的VSC-HVDC直接電流離散控制器。針對控制系統存在的VSC電壓輸出能力限制、PI控制器積分飽和現象和離散采樣時間延遲問題,提出了相應的解決方法,推導了其電流內環控制器與功率外環離散控制器的設計原則。 3.推導了換流站網側與VSC交流側功率節點以及換流電抗與損耗電阻上的瞬時功率方程,在此基礎上提出了一種換流站網側功率節點控制并補償換流電抗與損耗電阻消耗二倍頻功率的不平衡控制策略,設計了該控制策略下的雙序矢量控制器模型。同時針對傳統dq軟件鎖相環在電壓不平衡時鎖相速度慢的缺點,提出了一種基于前置相序分解的頻率自適應dq鎖相環,提高了不平衡控制算法的動態性能與穩態特性。 4.對VSC閥在交流電網低電壓故障下的過流現象進行分析并提出了一種考慮正負序分量影響的指令電流限制器,保證了故障限流效果。分析比較了VSC閥電流裕度穿越法和指令電流限制器穿越法的特性,在此基礎上提出一種結合正負序指令電流限制器與控制模式切換的交流電網低電壓穿越控制方法,從而解決交流電網低電壓故障時系統穩定與VSC過流問題。 5.在分析現有VSC-HVDC拓撲的基礎上,從降低電力電子器件直接串聯數目、器件開關頻率和簡化主電路拓撲結構三個方面出發,將傳統直流輸電中常用的變壓器隔離式多模塊結構引入VSC-HVDC系統,并針對該模塊級聯式拓撲提出一種系統協調控制與模塊獨立運行相結合的新型控制策略。針對該拓撲下送端站存在的各模塊直流側電容電壓均衡問題,提出了一種基于有功分量調節的直流側電壓控制方法。
上傳時間: 2013-06-03
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在能源枯竭與環境污染問題日益嚴重的今天,風力發電已經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)發電是通過對轉子繞阻的控制來實現的,而轉子回路流動的功率是由發電機運行范圍所決定的轉差功率,因而可以將發電機的同步轉速設定在整個運行范圍的中間。如果系統運行的轉差率范圍為±30%,則最大轉差功率僅為發電機額定功率的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,則系統運行將具有優越的穩態和暫態運行性能,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電系統的若干關鍵技術,如空載柔性并網、帶載柔性并網、解列控制、最大功率點跟蹤、電網電壓不平衡運行、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: 根據交流勵磁變速恒頻風力發電的運行特點,將電網電壓定向的矢量控制方法應用在雙饋發電機的并網發電控制上。研究了一種基于電網電壓定向的雙饋機變速恒頻風力發電柔性并網控制策略,在變速條件下實現無電流沖擊并網和輸出有功、無功功率的解耦控制,建立了交流勵磁發電機柔性并網及穩態運行的控制模型,對柔性并網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,提高了發電系統的凈輸出能力,具有良好的動、靜態性能。仿真和實驗結果證明了本控制策略的正確性和有效性。 對網側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,實現了單位功率因數運行,但響應速度相對較慢;而直接電流控制策略具有網側電流閉環控制,使網側電流動、靜態性能得到提高,實現對系統參數的不敏感,增強了電流控制系統的魯棒性,但算法相對復雜。 在電網不平衡條件下,如果以傳統的電網電壓平衡控制策略設計PWM整流器,會使系統出現不正常的運行狀態。為了提高三相PWM整流器的運行性能,本文對電網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風力發電系統的運行能力,本文對電網故障時雙饋風力發電系統低電壓穿越控制(LVRT)進行了研究,在不改變系統硬件結構的情況下,通過改變勵磁控制策略來實現LVRT;在電網故障時使電機和變換器安全穿越故障,保持不脫網運行,提高系統的穩定性和安全性。
上傳時間: 2013-07-09
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由于下一代微處理器的工作電壓越來越低,所需電流越來越大,現有的5V、12V輸入的電壓調節模塊(VRM)已經不能滿足它的要求了,因此把VRM的輸入母線電壓提高到48V是必然的趨勢。這樣做能夠減小輸入電流從而使得母線損耗減小,有利于效率提高,同時可以大大減小輸入濾波器體積。 本課題首先分析了VRM的發展現狀和常用拓撲,以及未來的發展趨勢,并在此基礎上介紹了級聯式流饋推挽DC/DC變換器的概念。接著,具體分析了Buck與推挽級聯式流饋DC/DC變換器、雙通道交錯并聯型Buck與推挽級聯式流饋DC/DC變換器的原理和工作過程。再接著,分別介紹了Buck與推挽級聯式流饋DC/DC變換器、雙通道交錯并聯型Buck與推挽級聯式流饋DC/DC變換器及其控制同路的建模和設計方法,并給出設計實例。最后,分別用這兩種拓撲結構制作了兩臺48V輸入、3.3V/10A輸出的樣機,并對兩者進行了一定的實驗比較研究,以驗證設計的有效性。
上傳時間: 2013-07-29
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電力電子系統的集成化是現今電力電子技術發展的趨勢,系統的模塊化和標準化技術是目前電力電子領域的重要研究方向。研究基于電力電子網絡的變流系統,對復雜電力電子裝置的系統級集成具有重要意義,是電力電子系統集成技術的基本組成部分。本文從變流系統的功率流和信息流雙重分布性的角度出發。對電力電子系統網絡(Power Electronics System Network,PES—Net)的模型和變流系統的通信需求進行分析,提出實時電力電子系統網絡(Real—time power electronics system network,RT—PES—Net);并對基于新網絡的分布式控制及管理方案和模塊化軟件方案等內容進行系統的研究,提出基于棧操作的實時軟件構建方案。本文的研究將為變流系統的控制結構和軟件方案標準化提供參考和理論依據,為應用系統的集成提供解決方案。 復雜中大功率變流系統是網絡化分布式控制系統的應用對象。首先,論文以復雜系統為研究對象,分析了應用系統的功率流和信息流在空間結構上的對偶關系和雙重分布的特性;在電力電子集成模塊(Power Electronics Building Blocks,PEBB)的基礎上,研究了變流系統的網絡化分布式控制方案,并得出系統組構的初步構想,總結出適合復雜電力電子系統集成的標準化理論。 接著,論文對電力電子網絡模型進行了研究。分析了現有各類總線網絡和目前用于電力電子應用系統的網絡,從結構、速率和協議等各個方面將兩類網絡進行了系統的對比。明確了電力電子系統網絡(PES—Net)的定義,分析并總結復雜電力電子實時系統所需網絡必需具備的條件。根據現有網絡技術背景,綜合控制結構和網絡需求,提出了電力電子系統網絡(PES—Net)的模型。 為滿足變流系統的實時控制,論文對分布式控制結構的通信需求進行了研究。以網絡控制系統(Networked Control System,NCS)為背景,對變流器系統控制信息延時因素進行了分析;通過對典型電力電予系統的分析,歸納和總結了系統的控制功能和控制內容,對系統不同層次的控制任務進行了響應時間需求分析和網絡的分層配置;通過對仿真結果的分析,研究了應用系統內模塊控制信息延時對不同應用系統的性能影響和對開關頻率的限制。根據變流系統對控制延時的接受程度,將電力電子復雜系統歸為兩大類:1)零延時系統;2)定延時系統。針對上述兩類系統,論文給出了電力電子網絡(PES—Net)的通道容量和應用系統開關周期的計算方法。 論文對開放式、分布式的電力電子系統網絡(PES—Net)的硬件組成和同步方案進行了研究,提出新的實時網絡和系統級集成方案。根據主節點和從節點的控制任務需求,分別從功能和系統結構的角度對開放式網絡的硬件構成進行研究;根據控制系統的接口需求分析,對節點的通用性設計進行重點討論。針對網絡的同步問題,本文分析了簡單有效的解決方法,即基于數據結構的同步補償方案;此外,論文提出基于實時高速電力電子系統同絡(RT-PES-Net)的同步方案,研究適合變流器實時控制的網絡結構和相應的硬件配置。根據應用控制和通信系統所需的各種操作,論文對實時網絡的管理進行了討論,研究了信息幀管理和相應的硬件設置,并對各種工作模式下所需的通信時間進行了計算和比較。基于實時網絡系統及其管理方案,論文給出了組構以PEBB為基礎的變流系統的方案。 論文對基于RT-PES-Net的模塊化軟件方案進行了研究。首先,將控制軟件與功率硬件進行解耦,使得軟件設計與硬件部分分離。在分析電力電子軟件特性的前提下,論文提出基于棧操作的模塊化軟件方案,增加子程序實時構件的內聚性;對軟件模塊化的通用性進行研究,分析模塊接口參數和變量的申明和配置,并研究參數的定標,對構件進行分類;分析子程序實時構件在執行速度上的優點。論文對電力電子系統控制軟件(Powerr Electronics System Control Software,PES-CS)的組構和集成進行研究,簡化軟件主框架。 最后,論文分別對RT-PES-Net和模塊化軟件方案進行了相應的實驗研究和分析。論文對提出的實時電力電子系統網絡(RT-PES-Net)進行了通信實驗,將新網絡拓撲對變流系統的延時影響與舊網絡系統的延時影響進行比較,總結新網絡系統在控制實時性、提高開關頻率、網絡可擴展性和管理靈活度等方面的優勢。論文針對RT-PES-Net進行應用研究,驗證該網絡可解決網絡通信失步所造成的問題。論文對基于通用型實時構件和棧操作的模塊化軟件方案進行實驗驗證,為標準化軟件庫的建立和系統級集成提供參考方案。 網絡化的控制結構研究是復雜電力電子系統級集成研究的關鍵。本課題針對復雜變流系統提出了實時電力電子系統網絡(RT-PES-Net),并以該網絡為基礎對分布式控制結構及相應的網絡化管理方案和模塊化軟件方案展開一系列研究,為電力電子控制系統提供標準化、開放式的網絡參考體系,并以此結構來快速構建終端復雜變流系統,為實現標準的應用系統組構提供參考方案,有助于解決電力電子標準化推廣所面臨的難題。論文為應用系統的即插即用和動態重構提供了研究基礎,從而為最終實現復雜變流器的應用系統級集成提供系統化的理論和方法依據。同時,論文的研究開拓了電力電子系統集成和標準化研究的一個新方向。
上傳時間: 2013-06-15
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氙燈作為高強度氣體放電燈,其較好的顯色性,高光效等優點大大超過傳統的鹵鎢燈,越來越受到市場的青睞,與其配套的電子鎮流器的研制也成了熱點。鑒于氙燈復雜的啟動特性,與模擬控制相比,數字控制因其較大的靈活性在此控制方面顯示了較大的優勢。本文將以數字控制的汽車頭燈電子鎮流器為研究課題,對其一些關鍵的問題加以研究和探討。 論文的緒論部分將首先介紹汽車頭燈的發展歷史,接著對汽車頭燈電子鎮流器存在的難點問題做簡要的分析,指出目前其所處的現狀,并結合汽車頭燈未來發展趨勢談談本次課題的可行性和必要性。 第二章首先給出了目前氙燈電子鎮流器的基本電路結構,考慮到第一級直流升壓變流電路的重要性,較詳細討論了目前具備升壓功能的幾個典型電路的特點。鑒于氙燈較高的點火要求,對幾種典型的點火電路做了分析比較,最后討論了控制模式及其具體的控制方式。 第三章對汽車頭燈電子鎮流器進行了全面的設計。依據汽車頭燈電子鎮流器的主要技術指標,較詳細給出了主電路的設計過程,并還對其做了相應的損耗分析及效率估計。接著介紹了單級電壓遞升式點火電路設計,模數控制方式的原理,及控制回路中典型控制電路的設計,最后通過實際樣機的制作,論證其設計的合理性。 第四章詳細分析了高強度氣體放電燈的啟動特性,并根據金鹵燈和氙燈各自啟動特點及相應要求,分別提出了適合各自啟動要求的控制方法。此外,在大量文獻閱讀的基礎上,比較了當前典型的恒功率控制方案。在這個基礎上,提出了基于數模混合控制的新型恒功率控制方案。最后通過實驗驗證了這些控制方法的可行性及正確性。
上傳時間: 2013-07-09
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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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風能作為一種清潔可再生能源,發展迅速,已經成為世界新能源最主要的發展方向之一。本文以863計劃項目"MW級風力發電機組電控系統研制"為研究背景,介紹了1.2MW永磁同步電機變速恒頻風力發電系統,研究了變流系統中逆變器的控制方法。 本文首先對風力發電進行了概述,介紹了我國和世界風電發展狀況以及技術發展趨勢。當今風力發電技術,大功率直驅化和雙饋是兩個發展方向,本課題1.2MW風力發電系統就是采用了永磁同步電機加交直交變流系統的結構模式,中間省去了齒輪箱,減少了維護,具有較好的發展前景。 論文第二章首先對風輪機葉片的空氣動力特性進行了分析,介紹了不同風速下風力發電機的控制策略。就直驅技術與變速箱/感應電機技術--目前風力發電領域變速恒頻技術的兩大發展方向作了較為詳細的介紹分析。 在變流系統中,逆變并網是重要的環節,起到了將電能傳輸到電網的作用。文章中重點分析了三相并網逆變器的主電路結構、原理和工作方法,并進行了理論推導和公式說明。 本文對1.2MW永磁同步電機變速恒頻風力發電系統的主電路參數的選擇作了理論推導和計算,包括主電路直流側電容,網側電感,三重化升壓電感,網側濾波電容等,還確定了斬波和逆變部分所采用的開關管和六相整流所采用的二極管,并在額定正常工作情況下,分別計算斬波和逆變部分開關管的損耗和開關管的結溫。 本課題采用瞬時電流法對并網逆變器進行控制。在實驗中上確定了電壓外環和電流內環的PI參數,順利完成了閉環控制實驗。 文中采用DSP2407高速集成控制芯片是控制的核心,并根據控制流程圖對其控制進行了軟硬件設計,實現了控制板上的信號采集、運算、故障檢測、電路驅動等功能。并進行了小功率試驗,得到了較好的電壓電流波形,并對波形進行了詳細分析,驗證了本文采用方法的正確性。
上傳時間: 2013-07-06
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閘流管和雙向可控硅應用的十條黃金原則 中文的,很值得學習
上傳時間: 2013-08-02
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