本文致力于可并聯(lián)運行的斬控式單相交流斬波變換器的研究。交交變換技術(shù)作為電力電子技術(shù)一個重要的領(lǐng)域一直得到人們的關(guān)注，但大都將目光投向AC-DC-AC兩級變換上面。AC/AC直接變換具有單級變換、功率密度高、拓?fù)渚o湊簡單、并聯(lián)容易等優(yōu)勢，并且具有較強擴展性，故而在工業(yè)加熱、調(diào)光電源、異步電機啟動、調(diào)速等領(lǐng)域具有重要應(yīng)用。斬控式AC/AC 電壓變換是一種基于自關(guān)斷半導(dǎo)體開關(guān)器件及脈寬調(diào)制控制方式的新型交流調(diào)壓技術(shù)。 本文對全數(shù)字化的斬控式AC/AC 變換做了系統(tǒng)研究，工作內(nèi)容主要有：對交流斬波電路的拓?fù)浼捌銹WM方式做了詳細(xì)的推導(dǎo)，著重對不同拓?fù)涞乃绤^(qū)效應(yīng)進(jìn)行了分析，并且推導(dǎo)了不同負(fù)載情況對電壓控制的影響。重點推導(dǎo)了單相Buck型變換器和Buck-Boost 變換器的拓?fù)淠Ｐ停蜗嘞到y(tǒng)的拓?fù)溟_關(guān)模式推導(dǎo)到三相的情況，然后分別對單相、三相的情況進(jìn)行了Matlab仿真。建立了單相Buck 型拓?fù)涞拈_關(guān)周期平均意義下的大信號模型和小信號模型，指導(dǎo)控制器的設(shè)計。建立了適合電路工作的基于占空比前饋的電壓瞬時值環(huán)、電壓平均值環(huán)控制策略。在理論分析和仿真驗證的基礎(chǔ)上，建立了一臺基于TMS320F2808數(shù)字信號處理器的實驗樣機，完成樣機調(diào)試，并完成各項性能指標(biāo)的測試工作。
上傳時間： 2013-04-24
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隨著國內(nèi)交流伺服電機等硬件技術(shù)逐步成熟，高運算能力的控制芯片與電機控制技術(shù)相結(jié)合，具有高效、節(jié)能和可移植性好等特點，這樣使得交流伺服系統(tǒng)成為現(xiàn)代電機伺服驅(qū)動系統(tǒng)的一個發(fā)展趨勢。 本文主要是基于MCU研究和設(shè)計了交流永磁電機位置伺服控制系統(tǒng)。針對三相永磁同步電機的物理方程，通過坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，在d-q旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下建立轉(zhuǎn)矩方程，采用Id=0的矢量控制策略，建立一套完整的全數(shù)字交流位置伺服控制系統(tǒng)。 硬件方面，采用的是瑞薩公司專用電機控制Tiny系列芯片M30262F8作為控制芯片，并由三菱公司的第三代IPM模塊PS21564實現(xiàn)功率驅(qū)動，簡化了系統(tǒng)電路，縮小了系統(tǒng)的體積，提高了系統(tǒng)的可靠性。由交流電流傳感器檢測三相定子繞組電流；由增量式磁性編碼器檢測永磁轉(zhuǎn)子位置，并設(shè)計一種比較快速的轉(zhuǎn)子初始檢測方法。 軟件方面，采用結(jié)構(gòu)化語言C和單片機M16C匯編語言混編，實現(xiàn)了單片機初始化、三環(huán)控制、電流跟隨型PWM控制，提高編寫代碼的效率，同時保證系統(tǒng)的實時控制性能；由軟件方式實現(xiàn)經(jīng)典PID控制和簡單模糊控制相結(jié)合構(gòu)成“串聯(lián)校正”閉環(huán)控制系統(tǒng)，提高了系統(tǒng)的快速性和抗干擾能力。此外，本文對控制策略進(jìn)行了研究，闡述了模糊PID控制策略；還介紹了SPWM、SVPWM和跟隨型PWM調(diào)制。 實驗結(jié)果表明，本文所設(shè)計的伺服控制系統(tǒng)能實現(xiàn)電機的啟動，調(diào)速和定位等，并能達(dá)到系統(tǒng)的性能指標(biāo)。
標(biāo)簽： 位置伺服 控制系統(tǒng)
上傳時間： 2013-05-19
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近年來，在電氣傳動領(lǐng)域中三電平變頻器得到了廣泛的應(yīng)用。三電平逆變器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的出現(xiàn)為高電壓、大功率變頻器的實現(xiàn)提供了一個有效的途徑。研究和開發(fā)三電平大功率變頻器，無論在技術(shù)上還是在實際應(yīng)用上都有十分重要的意義。本文圍繞三電平大功率通用變頻器的實用化技術(shù)進(jìn)行了深入分析和研究。 論文首先介紹了三電平逆變器主電路的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、控制要求、基本原理、特性和PWM控制策略以及調(diào)試中存在的問題和相關(guān)的解決方法。 中點電位不平衡是三電平拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的一個固有問題。針對這一問題，本論文分析了中點電壓不平衡的根本原因，采用了一種基于滯環(huán)控制的電壓平衡控制方法。該方法根據(jù)負(fù)載電流方向的不同組合，通過調(diào)整小矢量的冗余狀態(tài)和作用時間，并充分考慮到中矢量對中點平衡的影響，動態(tài)調(diào)整兩個電容器上的電壓，同時，詳細(xì)地分析了當(dāng)參考電壓矢量落到具有一種或兩種冗余小矢量的小三角形區(qū)間時開關(guān)狀態(tài)的選擇、開關(guān)序列的順序以及作用時間的分配。 基于載波的調(diào)制策略是三電平變頻器采用的主要調(diào)制方式之一。本論文對所采用的基于載波的調(diào)制策略，作了深入分析，得出了相應(yīng)的諧波特性。基于諧波總含量，對調(diào)制特性的優(yōu)劣進(jìn)行了比較，同時得出了不同載波調(diào)制策略輸出電壓諧波含量與調(diào)制度變化的對應(yīng)關(guān)系，并通過實驗和仿真對相關(guān)結(jié)果進(jìn)行了驗證。 主電路和控制電路的硬件設(shè)計將直接影響到變頻器的運行性能。本論文介紹了在現(xiàn)場實際運行中變頻器的主回路及其控制回路的硬件設(shè)計，采用理論計算與實踐驗證相結(jié)合的方法得出器件相關(guān)參數(shù)，并且針對變頻器內(nèi)外RCD緩沖電路在工作時所產(chǎn)生的電壓不平衡作了分析，詳細(xì)的給出了其緩沖吸收電路算法。 最后，把本文的部分研究結(jié)果應(yīng)用于實際工業(yè)現(xiàn)場中，研制了690V/600kW的大功率中壓變頻器，給出了現(xiàn)場運行結(jié)果。運行結(jié)果表明該變頻器輸出波形良好，性能滿足要求。
上傳時間： 2013-08-04
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為了減小異步電機在起動過程中過高電流對電網(wǎng)的沖擊，消除傳統(tǒng)降壓起動對電器和機械設(shè)備的不利影響，提高電機的起動特性，本文基于電力電子技術(shù)對異步電機的軟起動進(jìn)行了較為深刻的研究。 本文介紹并設(shè)計了一種基于PIC18F4550的新型的軟起動器。在功能上，除了具有一般的電壓斜坡軟起動和電流限流軟起動功能，還增加了專門針對泵類負(fù)載的轉(zhuǎn)矩閉環(huán)泵控軟起動模式。這種起動方式有效的降低了水泵起動和停止時造成的水錘，并減輕了管路系統(tǒng)的振蕩。同時，針對異步電動機軟起動過程中出現(xiàn)的電流、電磁轉(zhuǎn)矩以及轉(zhuǎn)速振蕩問題，分析了引起振蕩的影響因素及其產(chǎn)生原因，采用以電流關(guān)斷時刻為晶閘管觸發(fā)基準(zhǔn)來抑制振蕩問題。 文章首先分析研究了異步電機的基本結(jié)構(gòu)和工作原理，確定了軟起動器所采用的基本原理和控制方法。分析得出為改善泵類負(fù)載起動性能所采用的轉(zhuǎn)矩閉環(huán)泵控制策略以及為減小振蕩所采用的關(guān)斷角控制方法的可行性。 其次，本課題對傳統(tǒng)的軟起動器的改進(jìn)進(jìn)行了嘗試。采用Microchip公司的PIC18F4550芯片為控制核心。在此基礎(chǔ)上，詳細(xì)介紹了交流采樣電路、同步觸發(fā)電路以及通迅接口電路等硬件電路。軟件方面采用C語言和匯編語言混合編程實現(xiàn)模塊化程序的設(shè)計，在文中較為詳細(xì)地介紹了控制系統(tǒng)各部分軟件的設(shè)計思想和實現(xiàn)，其中包括主程序流程、各種起動方式的控制程序等。 在文章最后給出了基于MATLAB搭建的軟起動系統(tǒng)的仿真模型，仿真結(jié)果表明這種帶泵控制功能的軟起動器可以有效的減小電機起動過程中過高電流對電網(wǎng)的沖擊，優(yōu)化了電機的起動性能。
上傳時間： 2013-06-13
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隨著全球能源危機和環(huán)境污染問題的日益嚴(yán)重，開發(fā)利用清潔的可再生能源勢在必行。太陽能是當(dāng)前世界上最清潔、最現(xiàn)實、大規(guī)模開發(fā)利用最有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。此外，高性能的數(shù)字信號處理芯片(DSP)的出現(xiàn)，使得一些先進(jìn)的控制策略應(yīng)用于光伏并網(wǎng)逆變器成為可能。本論文就是在此背景下，對太陽能并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)中的核心器件并網(wǎng)逆變器進(jìn)行了較為深入的研究，具有重要的現(xiàn)實意義。 太陽能光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的兩個核心部分是太陽能電池板的最大功率點跟蹤(MPPT)控制和光伏并網(wǎng)逆變控制。 首先，本文對太陽能電池的工作原理及工作特性進(jìn)行介紹，詳細(xì)分析太陽能電池工作的等效電路和數(shù)學(xué)模型。 其次，本文對幾種傳統(tǒng)的最大功率點跟蹤(MPPT)控制算法進(jìn)行了研究、分析和比較，提出各自優(yōu)缺點。基于最大功率跟蹤過程的快速性和穩(wěn)定性，設(shè)計采用改進(jìn)的間歇掃描法來實現(xiàn)光伏發(fā)電系統(tǒng)中太陽能電池的最大功率輸出，以提高系統(tǒng)的性能和最大功率點跟蹤速度。 再次，針對既可獨立運行又可并網(wǎng)運行的單相光伏逆變器，本文采用有效值外環(huán)、瞬時值內(nèi)環(huán)的控制方法，既保證了逆變器輸出的靜態(tài)誤差為零，又保證了逆變器良好的輸出波形。給出了同時滿足獨立和并網(wǎng)兩種運行模式的輸出濾波器結(jié)構(gòu)和元件參數(shù)的計算過程，并通過仿真和實驗驗證了設(shè)計的合理性。 隨后，詳細(xì)討論了并網(wǎng)過程中的軟件鎖相環(huán)技術(shù)，對鎖相環(huán)電路的組成、工作原理進(jìn)行了研究，實驗結(jié)果表明此方法可靠有效，能使逆變器輸出電流與電網(wǎng)電壓完全同相，達(dá)到功率因數(shù)為1的目的。 最后，采用TI公司的TMS320LF2407A作為主控芯片，研制完成1.5kW實驗樣機，分別得出了獨立運行和并網(wǎng)運行時的實驗結(jié)果，結(jié)果表明，所采用的控制策略和設(shè)計的硬件電路能夠滿足設(shè)計要求，系統(tǒng)可安全、穩(wěn)定運行。
標(biāo)簽： 太陽能光伏 分 并網(wǎng)發(fā)電
上傳時間： 2013-05-18
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近年來隨著能源短缺和供電設(shè)備對供電電源的性能和可靠性要求的提高，逆變電源并聯(lián)運行技術(shù)得到了大力發(fā)展。在逆變電源并聯(lián)技術(shù)中，最重要的是如何限制模塊間的環(huán)流，并使并聯(lián)模塊最終達(dá)到同步運行。傳統(tǒng)方法被證明已經(jīng)不能滿足要求，隨著DSP數(shù)字信號處理器運算速度越來越快，將DSP應(yīng)用到逆變電源并聯(lián)系統(tǒng)中已經(jīng)成為一種趨勢。本文在比較了國內(nèi)外的并聯(lián)系統(tǒng)控制策略的基礎(chǔ)上，提出了將工業(yè)自動化領(lǐng)域熱門的現(xiàn)場CAN總線技術(shù)引用到系統(tǒng)中，實現(xiàn)了真正的分布式控制和并聯(lián)逆變電源系統(tǒng)的智能化，提高了實際運行中系統(tǒng)的可靠性。在研究和分析了單臺三相逆變電源的數(shù)學(xué)模型的基礎(chǔ)上，設(shè)計了基于SVPWM調(diào)制和電壓閉環(huán)反饋控制的三相逆變電源，作為并聯(lián)系統(tǒng)的基礎(chǔ)。在并聯(lián)運行技術(shù)的研究中，重點分析了并聯(lián)系統(tǒng)的環(huán)流特性，電壓特性和功率特性，提出了一種基于CAN總線的功率均分控制策略。仿真結(jié)果證明，這種方法對于環(huán)流的抑制和并聯(lián)模塊的同步運行是行之有效的。針對并聯(lián)逆變電源系統(tǒng)，本文設(shè)計了CAN總線的接口電路和相應(yīng)的通信模塊，并在DSP上實現(xiàn)，確保了在并聯(lián)運行過程中數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐暾院蛯崟r性。最后在TMS320LF2407平臺上，給出了逆變器控制和并聯(lián)相關(guān)的硬件電路和軟件流程圖，并用MATLAB對本文涉及到的關(guān)鍵算法進(jìn)行了仿真分析，給出了相應(yīng)的波形。
上傳時間： 2013-06-08
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諧振變換器相對硬開關(guān)PWM變換器，具有開關(guān)頻率高、關(guān)斷損耗小、效率高、重量輕、體積小、EMI噪聲小、開關(guān)應(yīng)力小等優(yōu)點。而LLC諧振變換器具有原邊開關(guān)管易實現(xiàn)全負(fù)載范圍內(nèi)的ZVS，次級二極管易實現(xiàn)ZCS諧振電感和變壓器易實現(xiàn)磁性元件的集成，以及輸入電壓范圍寬等優(yōu)點，因而得到了廣泛的關(guān)注。 本文對諧振變換器的基本分類和各種諧振變換器的優(yōu)缺點進(jìn)行了比較和總結(jié)，并與傳統(tǒng)PWM變換器進(jìn)行了對比，總結(jié)出LLC諧振變換器的主要優(yōu)點。并以400W LLC諧振變換器為目標(biāo)設(shè)計，LLC前級使用APFC電路，后一級是LLC諧振變換器。 首先，基于FHA(基波分析法)的方法對LLC諧振變換器進(jìn)了穩(wěn)態(tài)電路的分析，并詳細(xì)闡述了LLC諧振變換器在各個開關(guān)頻率范圍內(nèi)的工作原理和工作特性。隨后，文章詳細(xì)比較了LLC諧振變換器與傳統(tǒng)的諧振變換器和半橋PWM變換器不同之處。 然后，文章分別采用分段線性法和擴展描述函數(shù)法建立了LLC諧振變換器的小信號模型。由于分段線性法建立的小信號模型僅考慮了LLC諧振變換器工作在滿負(fù)載的情況下，為了建立更具一般性的模型，論文又采用了擴展描述函數(shù)法建模，用以指導(dǎo)控制環(huán)路的設(shè)計。 接著，論文對整個系統(tǒng)進(jìn)行了綜合設(shè)計。文章給出了APFC部分的主電路和控制補償回路的具體設(shè)計；同時，也做出了LLC諧振變換器主電路的具體設(shè)計，而LLC諧振變換器控制回路的設(shè)計，仍需要更深一步的研究，并需提出一種切實可行的設(shè)計方法。 最后，采用Pspiee軟件建立了仿真模型。仿真結(jié)果得出LLC諧振變換器能在負(fù)載和輸入電壓變化范圍都很大的情況下實現(xiàn)輸出電壓的穩(wěn)定調(diào)節(jié)，并能實現(xiàn)場效應(yīng)管和二極管的軟開關(guān)，驗證了理論分析的正確性；由于實驗條件的限制，制作的實驗電路板處于調(diào)試之中，希望進(jìn)一步驗證理論設(shè)計的正確性。
上傳時間： 2013-04-24
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當(dāng)今世界，環(huán)境污染嚴(yán)重，能源出現(xiàn)危機，機動車輛排氣污染已占城市大氣污染的很大比重，電動汽車作為無污染交通工具，在市場上具有很大的優(yōu)越性。而電動汽車充電技術(shù)也在不斷發(fā)展，不斷優(yōu)化。奧運臨近，我國為把2008年北京奧運會辦成真正的綠色奧運，將在奧運村及北京很多范圍內(nèi)使用電動汽車。本論文針對2008北京奧運會用電動汽車，對其充電電源進(jìn)行了系統(tǒng)的研究設(shè)計。本文提出了以零電壓零電流(ZVZCS)全橋軟開關(guān)變換器為主拓?fù)涞某潆婋娫聪到y(tǒng)，實現(xiàn)了較高功率因數(shù)與高效率的充電設(shè)備。文中首先總結(jié)了電動汽車充電電源的研究現(xiàn)狀和充電控制策略，進(jìn)行了多種全橋軟開關(guān)拓?fù)浔容^，最終選擇采用副邊簡單輔助電路的ZVZCS變換器拓?fù)洌撏負(fù)涫褂靡粋€電容和兩個二極管構(gòu)成副邊輔助電路，無需有損元件和有源開關(guān)器件，輔助電路構(gòu)成簡單，控制方法簡單，能很好的實現(xiàn)主開關(guān)器件的ZVZCS，也能嵌位副邊整流電壓。以可靠性為大前提，對充電電源進(jìn)行了參數(shù)設(shè)計。另外，本文針對輕載情況下，超前臂不能實現(xiàn)零電壓開通的問題，對變換器進(jìn)行了改進(jìn)，實現(xiàn)了全負(fù)載范圍的軟開關(guān)。實驗結(jié)果驗證了該拓?fù)鋺?yīng)用于電動汽車充電電源的可行性。
標(biāo)簽： 軟開關(guān) 全橋變換器 電動汽車充電
上傳時間： 2013-07-13
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光伏發(fā)電是集開發(fā)可再生能源、改善生態(tài)環(huán)境于一體的重大課題，有巨大的經(jīng)濟、社會效益和學(xué)術(shù)研究價值。 本文首先介紹了3kW光伏并網(wǎng)逆變器系統(tǒng)的組成和結(jié)構(gòu)。3kW光伏并網(wǎng)逆變器采用兩級式結(jié)構(gòu)，主電路由前級Boost變換器和后級的單相逆變橋組成。控制部分以DSP(DSP56F803)為核心，實現(xiàn)了光伏陣列最大功率點的跟蹤控制，以及產(chǎn)生與電網(wǎng)壓同頻同相的正弦電流，實現(xiàn)并網(wǎng)的功能。本文重點對逆變器系統(tǒng)的最大功率點跟蹤(MPPT)控制進(jìn)行研究。 針對基于外特性建立的光伏陣列模型雖然簡單、參數(shù)易解，但精度低的問題，本文建立了基于物理特性的光伏陣列模型，并考慮光照強度、環(huán)境溫度對光伏陣列的影響，模型參數(shù)與實際參數(shù)嚴(yán)格對應(yīng)。將幾種最大功率點跟蹤算法應(yīng)用于所建立的光伏陣列模型使用MATLAB進(jìn)行仿真，分析仿真結(jié)果，比較各種算法的優(yōu)缺點，總結(jié)出每種算法所適用的環(huán)境，并給出了最大功率點跟蹤控制在并網(wǎng)逆變器系統(tǒng)的實現(xiàn)策略。 設(shè)計了適用于額定功率為100W的光伏陣列最大功率點跟蹤的Boost電路，分別給出了利用PIC單片機16F873實現(xiàn)擾動觀察法和增量電導(dǎo)法的程序流程圖，實現(xiàn)了這兩種算法控制下光伏陣列的最大功率點跟蹤，并分析了兩種算法的跟蹤性能。
標(biāo)簽： 3kW 光伏并網(wǎng) 逆變器
上傳時間： 2013-04-24
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太陽能資源具有可持續(xù)發(fā)展和綠色能源兩大優(yōu)勢，太陽能發(fā)電作為一種太陽能資源的利用方式正逐漸受到各國重視，其中，光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)最具理論意義和實用價值。并網(wǎng)逆變器是光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，其硬件研制和控制算法研究是光伏并網(wǎng)領(lǐng)域的熱點課題。本論文在充分研究近年來光伏發(fā)電領(lǐng)域重要研究成果的基礎(chǔ)上，設(shè)計了一個5kW的三相光伏并網(wǎng)逆變器，并在硬件設(shè)計、控制算法研究和仿真方面進(jìn)行了深入探討。 該三相光伏并網(wǎng)逆變器由前級的DC-DC直流變換電路和后級的DC-AC三相并網(wǎng)逆變電路組成。其中，DC-DC電路采用多支路并聯(lián)結(jié)構(gòu)，各支路均采用獨立的最大功率點跟蹤控制，解決了各支路間功率不匹配問題，可應(yīng)用于光伏與建筑一體化系統(tǒng)中；DC-AC電路采用三相PWM整流器電路結(jié)構(gòu)和空間電壓矢量控制方法，提高了直流電壓利用率，減小了注入電網(wǎng)的諧波。本文在分析三相光伏并網(wǎng)逆變器電路工作原理和控制算法的基礎(chǔ)上，采用計算機仿真驗證了控制算法的可行性，并討論了在不同電壓范圍內(nèi)，三相光伏并網(wǎng)逆變器的工作特點及相應(yīng)控制算法。 本文從檢測與保護電路設(shè)計，電源電路設(shè)計，主電路參數(shù)選擇等方面討論了該逆變器的硬件設(shè)計方法，并進(jìn)行仿真、調(diào)試，驗證了模擬電路設(shè)計的正確性，為類似結(jié)構(gòu)的光伏并網(wǎng)逆變器提供了硬件設(shè)計參考。
標(biāo)簽： 5kW 光伏并網(wǎng) 逆變器
上傳時間： 2013-05-18
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