隨著世界能源危機的到來,太陽能光伏發(fā)電在能源結(jié)構(gòu)中正在發(fā)揮著越來越大的作用。而太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的核心部件并網(wǎng)逆變器的性能還需要進一步提高。為了迎合市場上對高品質(zhì)、高性能、智能化并網(wǎng)逆變器的需求,我們將ARM+DSP架構(gòu)作為并網(wǎng)逆變器的控制系統(tǒng)。本系統(tǒng)集成了ARM和DSP的各自的強大功能,使并網(wǎng)逆變器的性能和智能化水平得到了顯著提高。本論文是基于山東大學(xué)魯能實習(xí)基地“光伏并網(wǎng)逆變器項目”,目前已經(jīng)試制出樣機。本人主要負責并網(wǎng)逆變器控制系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計工作。本文主要研究內(nèi)容有: @@ 1.本并網(wǎng)逆變器采用了內(nèi)高頻環(huán)逆變技術(shù)。文中詳細分析了這種逆變器的優(yōu)缺點,進行了充分的系統(tǒng)分析和論證。 @@ 2.采用MATLAB/Simulink軟件對并網(wǎng)逆變器的控制算法進行仿真,包括前級DC-DC變換的控制算法以及后級DC-AC逆變的控制算法。通過仿真驗證了所設(shè)計算法的可行性,對DSP程序開發(fā)提供了很好的指導(dǎo)意義。 @@ 3.本文將ARM+DSP架構(gòu)作為逆變器的控制系統(tǒng),并設(shè)計了相應(yīng)的硬件控制系統(tǒng)。DSP控制板硬件系統(tǒng)包括AD數(shù)據(jù)采集、硬件電流保護、電源、eCAN總線,SPI總線等硬件電路。ARM板硬件系統(tǒng)包括SPI總線、RS232總線、RS480總線、以太網(wǎng)總線、LCD顯示、實時時鐘、鍵盤等硬件電路。 @@ 4.本文設(shè)計和實現(xiàn)了兩種最大功率點跟蹤控制算法:功率擾動觀察法或增量電導(dǎo)法;孤島檢測方法采用被動式和主動式兩種檢測方式,被動式所采用的方法是將過/欠電壓和電壓相位突變檢測相結(jié)合的方式,主動式采用正反饋頻率偏移法;為了實現(xiàn)并網(wǎng)逆變器的輸出電流與電網(wǎng)電壓同頻同相,使用了軟件鎖相環(huán)控制技術(shù)。本文分別給出了以上各種算法的控制程序流程圖。 @@ 5.本文也給出了AD數(shù)據(jù)采集、eCAN總線、RS232、RS485、以太網(wǎng)、PWM輸出等程序流程圖,以及DSP和ARM之間的SPI總線通信程序流程圖。并且分別給出了ARM管理機控制系統(tǒng)主程序流程圖和DSP控制機控制系統(tǒng)主程序流程圖。 @@ 6.最后對并網(wǎng)逆變器樣機進行實驗結(jié)果分析。結(jié)果顯示:該樣機基本上實現(xiàn)了本文提出的設(shè)計方案所應(yīng)完成的各項功能,樣機的性能比較理想。 @@關(guān)鍵詞:太陽能光伏;并網(wǎng)逆變器;SPWM; DSP; ARM
上傳時間: 2013-07-02
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本文以單元機組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)為研究對象,在分析了協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)特性的基礎(chǔ)上,總結(jié)了實際運行的協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)中存在的問題和影響控制效果的原因。把汽包鍋爐單元機組簡化為一個具有雙輸入、雙輸出的被控對象以及做了一些合理假設(shè)的前提下對協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)建立的動態(tài)數(shù)學(xué)模型進行分析。 從快速滿足電網(wǎng)負荷指令的需求,抑制各種干擾,保證機組的穩(wěn)定運行的中心任務(wù)出發(fā),首次提出采用智能PID控制器作為汽機的主控制器,解決常規(guī)單自由度PID控制器不能兼顧目標跟蹤特性和抗干擾特性的問題,并在一定程度上解決了協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)對鍋爐前饋回路過分依賴的問題。 針對鍋爐對象大遲延特性,利用模糊預(yù)估策略對過程的輸出進行預(yù)測。補償了鍋爐側(cè)純延遲帶來的不利影響;而且還具備了模糊控制不依賴于系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型,具有對系統(tǒng)參數(shù)變化不敏感,對于非線性、時變時滯等特性,呈現(xiàn)出較好的魯棒性等特點,當出現(xiàn)較大的誤差時,可以把系統(tǒng)從很大的偏離中拉回來,提高了系統(tǒng)的響應(yīng)速度和安全性。仿真試驗表明采用模糊預(yù)估能夠降低系統(tǒng)的超調(diào),取得較好的控制效果。 由于單元機組中的鍋爐與汽機為強耦合系統(tǒng),為了實現(xiàn)一對一的單一控制,決定采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)多變量解禍控制,通過仿真證明,達到了很好的解耦效果。 為了從全局上優(yōu)化系統(tǒng)的控制行為,采用模糊控制策略對鍋爐和汽機的指令進行智能化的調(diào)整和約束。根據(jù)不同的負荷階段、主要參數(shù)的變化情況及時調(diào)整有關(guān)的指令,使協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)向著有利于全局優(yōu)化的方向調(diào)節(jié)。 本文將神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、模糊控制思想引入?yún)f(xié)調(diào)控制系統(tǒng),并在此基礎(chǔ)上構(gòu)造神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、模糊自適應(yīng)控制的智能PID控制方案。通過理論分析和仿真實驗證明了這一控制方法在電廠協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)中的實用價值,和傳統(tǒng)的PID控制比較,這種智能控制算法有效的提高了負荷的響應(yīng)速率,保證了系統(tǒng)的品質(zhì),取得了很好的控制效果。
標簽: 火電廠 單元機組 協(xié)調(diào)控制
上傳時間: 2013-04-24
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本文分析了永磁同步直線電動機的運行機理與運行特性,并通過坐標變換,分別得出了電機在a—b—c,α—β、d—q坐標系下的數(shù)學(xué)模型。針對永磁同步直線電機模型的非線性與耦合特性,采用了次級磁場定向的矢量控制,并使id=0,不但解決了上述問題,還實現(xiàn)了最大推力電流比控制。為了獲得平穩(wěn)的推力,采用了SVPWM控制,并對它算法實現(xiàn)進行了研究。 針對速度環(huán)采用傳統(tǒng)PID控制難以滿足高性能矢量控制系統(tǒng),通過對傳統(tǒng)PID控制和模糊控制理論的研究,將兩者相結(jié)合,設(shè)計出能夠在線自整定的模糊PID控制器。將該控制器代替?zhèn)鹘y(tǒng)的PID控制器應(yīng)用于速度環(huán),以提高系統(tǒng)的動靜態(tài)性能。 在以上分析的基礎(chǔ)上,設(shè)計了永磁同步直線電機矢量控制系統(tǒng)的軟、硬件。其中電流檢測采用了新穎的電流傳感器芯片IR2175,以解決溫漂問題;速度檢測采用了增量式光柵尺,設(shè)計了與DSP的接口電路,通過M/T法實現(xiàn)對電機的測速。最后在Matlab/Simlink下建立了電機及其矢量控制系統(tǒng)的仿真模型,并對分別采用傳統(tǒng)PID速度控制器和模糊PID速度控制器的系統(tǒng)進行仿真,結(jié)果表明采用模糊PID控制具有更好的動態(tài)響應(yīng)性能,能有效的抑制暫態(tài)和穩(wěn)態(tài)下的推力脈動,對于負載擾動具有較強的魯棒性。
上傳時間: 2013-07-04
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交流伺服技術(shù)是研制開發(fā)各種先進的機電一體化設(shè)備,如工業(yè)機器人、數(shù)控機床、加工中心等的關(guān)鍵性技術(shù),但是要提高交流伺服系統(tǒng)的控制性能關(guān)鍵在于伺服控制器對電機動態(tài)和靜態(tài)響應(yīng)的控制,要獲得良好的電機動、靜態(tài)性能關(guān)鍵在于伺服控制器的控制算法。為此,本文開展了主要針對電機控制算法中的PID控制器參數(shù)整定算法研究。研究工作是基于黑龍江省科技攻關(guān)項目為支撐。 本論文在查閱大量文獻資料的基礎(chǔ)上,掌握了系統(tǒng)構(gòu)成和基本控制原理,并分析了國內(nèi)交流伺服存在的問題,設(shè)計了基于TI公司電機數(shù)字化控制芯片TMS320F2812的交流伺服控制器的控制單元;基于三菱公司智能化功率器件IPM設(shè)計了控制器的功率單元;以及電源單元和相關(guān)電路的保護單元。 基于電機矢量控制原理,構(gòu)建了永磁同步電機的矢量控制模型,在原有研究的基本PID控制基礎(chǔ)上,根據(jù)模糊控制的基本原理,研究了應(yīng)用于電機控制的模糊參數(shù)自整定PID控制器設(shè)計原理,構(gòu)建模糊參數(shù)自整定PID控制器的數(shù)學(xué)模型,并進行該系統(tǒng)的仿真研究和實際應(yīng)用程序設(shè)計。 本文的重點是闡述模糊參數(shù)自整定PID控制器的設(shè)計原理和方法,利用基于模糊參數(shù)自整定PID控制器的交流伺服系統(tǒng)仿真模型,應(yīng)用Matlab/Simulink仿真軟件平臺驗證模型和算法的正確性,并與常規(guī)PID控制性能進行對比分析。在實際硬件平臺驗證了本文提出算法的可行性和正確性。 通過仿真和實際結(jié)果對比得出結(jié)論,模糊參數(shù)自整定PID控制器可以提高交流伺服系統(tǒng)的動態(tài)和靜態(tài)性能。
上傳時間: 2013-04-24
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隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛速發(fā)展,辦公樓宇或住宅小區(qū)的用電管理也正逐步走向智能化、網(wǎng)絡(luò)化。論文針對傳統(tǒng)的電表系統(tǒng)具有抗干擾能力差、計量不精確、人工抄表費時費力、功能單一等缺點,提出了一套基于以太網(wǎng)傳輸?shù)娜嚯娏坎杉到y(tǒng)。該系統(tǒng)采用電能計量芯片CS5460A負責采集電量,AT89S53單片機作為數(shù)據(jù)處理的核心部件,通過SPI總線傳送電流、電壓、有功、無功等實時測量值,并用以太網(wǎng)控制器ENC28J60,實現(xiàn)以太網(wǎng)通信,配合上位機顯示,對電能進行集中管理。 本系統(tǒng)采用電子計量芯片代替?zhèn)鹘y(tǒng)的機械脈沖式電能表,并結(jié)合用電特性,使得電能計量精度大大提高,電量統(tǒng)計也更加精確。電能表輸出的脈沖信號經(jīng)過網(wǎng)絡(luò)模塊的統(tǒng)計換算之后,通過以太網(wǎng)傳輸給管理計算機,使得傳輸距離大大增加。用電量信息經(jīng)過統(tǒng)計計算存入數(shù)據(jù)庫,可以生成一個用戶用電報表并可打印出來,這樣可有效的把電能計量、收費管理、用電過程管理等功能集于一體。采用以太網(wǎng)總線控制,不僅減少了布線的成本和難度,且利于數(shù)據(jù)在局域網(wǎng)內(nèi)的共享。 本文首先對當前電子式電能表的發(fā)展情況、技術(shù)特點作了一個簡單的概述。其次闡述了系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計及系統(tǒng)軟件設(shè)計,并對以太網(wǎng)通信的重要依據(jù)-TCP/IP協(xié)議作了全面的分析,介紹了TCP/IP協(xié)議的四個協(xié)議層:鏈路層、網(wǎng)絡(luò)層、傳輸層和應(yīng)用層及其具體實現(xiàn)方法,精簡了TCP/IP協(xié)議。最后簡單介紹了上位機上的管理軟件設(shè)計。
上傳時間: 2013-06-09
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人臉檢測和定位是在圖像中進行人臉檢測,以及確定圖像中人臉的位置、大小、個數(shù)等信息,最初作為自動人臉識別系統(tǒng)的定位環(huán)節(jié)被提出,近年來由于其在安全訪問、智能監(jiān)測、虛擬現(xiàn)實、基于內(nèi)容的檢索和新一代人機界面等領(lǐng)域的應(yīng)用需求,作為一個獨立的課題也備受研究者的重視。 論文針對人臉檢測定位和識別技術(shù)在智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)的特殊應(yīng)用,進行人臉檢測和定位算法研究,并將這些算法通過DSP進行實現(xiàn)。論文工作如下: 1.本文針對人臉檢測和定位問題,提出了基于YUV色彩空間的膚色檢測的改進算法,通過在YUV空間對人臉膚色的聚類分析,建立了YUV膚色模型。仿真結(jié)果表明,該模型可以有效地檢測到圖像中的膚色區(qū)域,為人臉的粗定位奠定了基礎(chǔ)。 2.針對圖像中膚色不一定是人臉的問題,在人臉檢測時,利用膚色確定候選區(qū)域,再利用一些規(guī)則對人臉候選區(qū)域進行判別或合并。針對圖像只中存在一個人臉的情況,采用改進的坐標軸投影方法進行單個人臉的檢測定位;針對圖像中存在多個人臉的情況,利用改進的區(qū)域標定算法進行多個人臉的檢測定位,使得算法能夠完成單人臉檢測和多人臉的檢測定位,仿真結(jié)果表明了算法的有效性。 3.論文提出了通過DSP圖像處理系統(tǒng)實現(xiàn)以上算法的過程,首先在MATLAB環(huán)境研究算法,然后進行算法的DSP移植,采用了有利于DSP處理的圖像存儲格式和算法結(jié)構(gòu),改善了算法的實時性。實際測試結(jié)果表明了算法在DSP上實現(xiàn)的正確性和可行性。 基于DSP的人臉檢測和定位算法的實現(xiàn),對監(jiān)控系統(tǒng)的智能化發(fā)展具有重要的實際意義。
上傳時間: 2013-05-22
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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,通過坐標轉(zhuǎn)換,在d-q旋轉(zhuǎn)坐標系下建立轉(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,并能達到系統(tǒng)的性能指標。
標簽: 位置伺服 控制系統(tǒng)
上傳時間: 2013-05-19
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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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社會發(fā)展對內(nèi)燃機車柴油機安全、節(jié)能、低污染等方面提出了更高的要求,傳統(tǒng)的機械式控制已很難滿足這些新要求。對機車柴油機采用電子控制技術(shù)成為當前提高柴油機乃至整車性能的一種有效方法。柴油機電子控制技術(shù)包含的范圍很廣,其中標定技術(shù)決定了電控系統(tǒng)中最佳控制參數(shù)的獲取,從而影響著柴油機的工作性能,而噴油泵特性的標定是標定眾多內(nèi)容中首先要解決的問題,因此本文將機車柴油機電控系統(tǒng)中的油量特性標定作為研究重點,首先對電控單體泵的組成和原理進行了分析,確定了其作為機車應(yīng)用的合理性;其次完成了電子燃油噴射控制單元的設(shè)計,并對其實驗方法進行了研究。 噴油泵在匹配任何一種類型柴油機之前,其數(shù)學(xué)模型和控制特性應(yīng)該基本確定,能不能使得被匹配的柴油機性能達到最佳水平,將取決于能否通過有效的標定方法來獲得準確的噴油控制參數(shù)。本文在電子控制單元基本功能完成的基礎(chǔ)上,充分利用現(xiàn)場總線技術(shù)的優(yōu)勢,在實現(xiàn)物理層和數(shù)據(jù)鏈路層接口的同時,針對標定應(yīng)用進行了擴展,制訂出一套完整的通信協(xié)議,并開發(fā)出上位機標定軟件,使得電子控制單元與上位機之間建立起了良好的通信平臺。標定系統(tǒng)的建立同時為機車故障診斷技術(shù)帶來了新思路,本文提出了一種基于分布式機車控制網(wǎng)絡(luò)的故障診斷策略,多個智能化節(jié)點可以共同來完成復(fù)雜的故障診斷操作,性能完備的網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成和通訊協(xié)議使得大量故障信息的交互顯得有條不紊。這種思路,對電控系統(tǒng)乃至整車的故障診斷技術(shù)的發(fā)展產(chǎn)生著深遠的影響。 方案的確定,軟硬件的設(shè)計,實驗方法的分析,都必須結(jié)合真正的臺架實驗,在實驗過程中不斷的改進。本文最后,介紹了在機車廠單體泵試驗臺上進行的電磁閥驅(qū)動和油泵特性標定實驗,從中獲得了機車柴油機電控系統(tǒng)研究的寶貴經(jīng)驗,為后期的柴油機匹配實驗打下了堅實的基礎(chǔ)。
上傳時間: 2013-04-24
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三相異步電動機結(jié)構(gòu)簡單、價格便宜以及維修方便等優(yōu)點,被廣泛應(yīng)用于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和日常生活等領(lǐng)域。隨著各行各業(yè)中生產(chǎn)機械的不斷更新和發(fā)展,其中對電動機的起動性能要求越來越高。傳統(tǒng)的電機起動方式其局限性,不能有效減少起動時對電網(wǎng)的大電流沖擊,已越來越不能適應(yīng)現(xiàn)代生產(chǎn)發(fā)展的要求。針對上述問題,本文提出了一種以TMS320LF2407 DSP為核心的高性能數(shù)字式電機軟起動器。相比于傳統(tǒng)的起動器,它能顯著的改善電機的起動性能。 由于軟起動器所具有的優(yōu)點及其它控制設(shè)備無法比擬的性價比,使得軟起動器的應(yīng)用前景十分廣闊。加上現(xiàn)在國內(nèi)電力供應(yīng)緊張,軟起動器在節(jié)能方面有突出的表現(xiàn)。因此軟起動器擁有十分廣闊的市場。但是在國內(nèi)軟起動器市場,以國外產(chǎn)品居多。國外產(chǎn)品質(zhì)量高,但是價格昂貴,性價比不高,在國內(nèi)徹底普及有困難。針對該現(xiàn)狀,本文設(shè)計出一種以DSP-TMS320LF2407為核心低價格,高性能的異步電動機軟起動器。 本軟起動器采用品閘管調(diào)壓方式,采用模塊化設(shè)計思想,通過改變晶閘管的觸發(fā)角來實現(xiàn)對定子兩端的電壓的調(diào)節(jié)。從而實現(xiàn)了異步電動機電壓斜坡起動、限流起動、軟停車等功能。 本文利用MATLAB搭建了軟起動器系統(tǒng)的仿真模型,對軟起動的控制方式進行了仿真研究。仿真結(jié)果表明該軟起動器系統(tǒng)可以有效地減小異步電動機起動時對電網(wǎng)的沖擊。本文同時也闡述了晶閘管調(diào)壓電路及軟起動器主電路的工作原理、軟起動器的硬件結(jié)構(gòu)和功能以及軟件設(shè)計。該軟起動器操作方便簡單,智能化程度高,能夠及時跟隨電機負載的變化,使電機順利起動。經(jīng)過實驗調(diào)試,基本上達到了改善鼠籠式異步電動機起動性能的要求,在保障降低異步電動機起動電流的前提下,使電機能夠平穩(wěn)可靠起動。
上傳時間: 2013-04-24
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