隨著中國經(jīng)濟的迅速發(fā)展,能源問題在當今社會中受到越來越多的關(guān)注.能量回饋系統(tǒng)可以在減緩矛盾方面發(fā)揮重要作用,無論在減少能源的浪費方面或是在新能源的利用開發(fā)上.主要運用在功率電子負載、分布式發(fā)電和電機制動能饋等場合.該文主要研究了能量回饋系統(tǒng).電力電子的逆變技術(shù)是能量回饋系統(tǒng)的核心部分,該文講述了電壓型逆變電路和電流型逆變電路在能量回饋系統(tǒng)中的工作實現(xiàn)原理.電壓型逆變電路是該文的重點,針對中國電網(wǎng)的形式,對單相和三相逆變電路作了分析,討論了幾種控制策略的選擇,提出間接電流控制中相位幅值分別控制方法和直接電流控制中滯環(huán)控制方法在逆變器并網(wǎng)中的實現(xiàn)意義.電流型有源逆變利用移相調(diào)節(jié),適合大功率場合.文章的最后部分比較分析電流型和電壓型電路的性能特點.數(shù)字化是控制領(lǐng)域發(fā)展的趨勢,在具體實現(xiàn)能量回饋系統(tǒng)的過程中,該文也充分運用數(shù)字式控制方式.在電流型逆變系統(tǒng)中,運用可編程序控制器(PLC)作為控制核心,并在MCGS組態(tài)平臺實現(xiàn)和工控機的通訊.在電壓型逆變系統(tǒng)中,將數(shù)字信號處理器(DSP)作為控制中心,實現(xiàn)外圍電路工作及其控制.在以上基礎(chǔ)上,分別研制了一臺大功率晶閘管電流型有源逆變器和一臺電壓型并網(wǎng)逆變器.
上傳時間： 2013-06-20
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晶閘管控制電抗器(TCR)型靜止無功補償裝置(SVC)由于其對快速波動負荷補償?shù)牧己眯Ч蔀榻陙頍o功補償?shù)臒狳c。本文對SVC的各種裝置進行了介紹，研究了TCR型SVC的原理和控制方法，特別分析了12脈波TCR的諧波特性；引入了基于三角波調(diào)制的無功電流檢測方法，并在此基礎(chǔ)上設(shè)計了以AVR單片機為核心的動態(tài)無功補償裝置控制器。在控制器硬件電路的基礎(chǔ)上，利用C語言進行軟件編程實現(xiàn)了控制器對裝置的自動控制。通過變電站的現(xiàn)場實驗證明控制器能夠準確、快速、可靠的控制TCR實現(xiàn)對波動負荷的快速補償。
上傳時間： 2013-08-03
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現(xiàn)代軋鋼機的機組容量日益增大，其有功、無功負荷變動異常劇烈。由于大部分設(shè)備供電多半采用晶閘管整流裝置，使電網(wǎng)中諧波增大，功率因數(shù)降低，出現(xiàn)較大的電壓波動。因此研究軋鋼廠供電系統(tǒng)電能質(zhì)量的基本內(nèi)容—無功補償與諧波抑制，對提高企業(yè)供電可靠性、降低損耗、提高用電設(shè)備出力等具有重要意義。由于通用的電力分析軟件不具備設(shè)計功能，因此有必要開發(fā)一套無功補償裝置設(shè)計和電能質(zhì)量分析的專業(yè)軟件。 該文詳細分析了軋鋼供電系統(tǒng)各個諧波源產(chǎn)生的諧波特點和功率因數(shù)特點，研究了廣泛應用于軋鋼供電系統(tǒng)的TCR+FC型靜止無功補償裝置的補償特性和結(jié)構(gòu)特點。以此為理論基礎(chǔ)，從軟件工程的角度，開發(fā)了一套動態(tài)補償仿真軟件，其中包括人機交互界面、電力模型和運算模型等。人機交互界面是用戶與軟件的接口，而電力模型和運算模型是內(nèi)置在軟件內(nèi)，對用戶不可見。用戶在界面上輸入系統(tǒng)參數(shù)，通過界面調(diào)用運算模型可以自動地設(shè)計TCR+FC型靜止無功補償裝置的各濾波支路和TCR支路的電路參數(shù)，除此之外，通過界面調(diào)用電力模型，用戶可以從界面上讀取該系統(tǒng)補償前后的電能質(zhì)量。 因此，該軟件既是一個設(shè)計軟件，又是分析軟件，不僅能設(shè)計靜止無功補償裝置的各支路具體電路參數(shù)，為實際軋鋼系統(tǒng)的靜止無功補償裝置的設(shè)計提供理論參考，還能對系統(tǒng)投入SVC前后的電能質(zhì)量的變化做出詳細的對比分析。 最后，以科學研究領(lǐng)域廣泛應用的PSCAD/EMTDC軟件為測試工具，在其中建立相應的電力模型。通過比較在兩個軟件中仿真得到的軋鋼機負載曲線、電壓電流波形、電壓波動、諧波、功率因數(shù)等，證實了該動態(tài)軟件的正確性。
標簽： 供電系統(tǒng) 仿真 諧波抑制
上傳時間： 2013-04-24
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對供電系統(tǒng)進行適當?shù)臒o功補償，可以穩(wěn)定電網(wǎng)電壓，提高功率因數(shù)，提高設(shè)備利用率，減小網(wǎng)絡(luò)有功功率損耗，提高輸電能力，平衡三相功率，為系統(tǒng)提供電壓支撐，提高系統(tǒng)運行安全性。鋼鐵企業(yè)一直就是用電大戶，具有容量大、負荷沖擊大、起制動頻繁、快速性、工作連續(xù)性和自動化程度高等特點，存在功率因數(shù)低、電壓波動等問題。研究鋼鐵企業(yè)的無功補償，對企業(yè)提高供電可靠性，節(jié)能減排，降低損耗，提高用電設(shè)備效率，保證產(chǎn)品質(zhì)量有著非常重要的意義。 本文選用目前工程上應用最為廣泛的動態(tài)補償裝置靜止無功功率補償器，即SVC對鋼鐵企業(yè)負荷進行無功補償。考察了軋鋼企業(yè)的負荷特點，對比了各種補償裝置的優(yōu)缺點，在此基礎(chǔ)上提出了FC—TCR型SVC做為鋼鐵企業(yè)的無功補償裝置。 本文根據(jù)特定的現(xiàn)場參數(shù)，提出了FC—TCR型SVC裝置的設(shè)計框架，建立了潮流計算和SVC裝置的數(shù)學模型，給出了含有SVC補償裝置的電力系統(tǒng)潮流計算的計算方法，計算了SVC裝置的FC和TCR各支路參數(shù)，對一次設(shè)備進行選型，最后提出了一套完整的SVC系統(tǒng)設(shè)計方案。仿真結(jié)果表明，采用本方案的SVC系統(tǒng)有效提高了供電系統(tǒng)的功率因數(shù)，抑制了電壓波動，表明方案設(shè)計中的支路配置，參數(shù)設(shè)置和設(shè)備選型是合理的。 從基于瞬時無功功率理論的補償裝置觸發(fā)角度的算法出發(fā)，研究了SVC裝置動態(tài)補償?shù)膶崿F(xiàn)方法。本文還提出了動態(tài)補償SVC監(jiān)控系統(tǒng)和晶閘管觸發(fā)系統(tǒng)的硬件實現(xiàn)。 為了驗證SVC系統(tǒng)設(shè)計的合理性，搭建了SVC的模擬試驗平臺，對一次系統(tǒng)，監(jiān)控系統(tǒng)，光電觸發(fā)系統(tǒng)進行了聯(lián)合調(diào)試，調(diào)試結(jié)果達到了設(shè)計預期目標。
上傳時間： 2013-06-23
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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(shè)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(shè)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(shè)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(shè)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(shè)計信號接入電路和晶閘管觸發(fā)脈沖形成電路，構(gòu)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(jié)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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同步電動機以其可調(diào)的功率因數(shù)和輸出轉(zhuǎn)矩對電網(wǎng)電壓波動不敏感等良好的運行性能，在大功率電氣傳動領(lǐng)域獨占螯頭。同步電機雖然有很多優(yōu)點，但它的最大缺點是起動困難。目前，大功率同步電機的軟起動大多采用靜止變頻器起動方式，但由于變頻器多采用晶閘管作為功率器件從而要依靠電動機產(chǎn)生的反電勢才能自行關(guān)斷并且輔助設(shè)備較多。而一旦逆變器換流失敗就會導致電動機起動失敗。針對晶閘管不能自行關(guān)斷的缺點，本文研究了一種以IGBT做為變頻器功率器件的轉(zhuǎn)速開環(huán)恒壓頻比控制的起動方法。 @@ 首先，根據(jù)同步電動機的工作原理對同步電動機的起動特性進行了詳細分析，并對全壓異步起動方法進行了仿真研究，得出了起動過程中電動機相電流、電磁轉(zhuǎn)矩等參數(shù)的變化曲線。針對異步起動過程中定子繞組產(chǎn)生過大沖擊電流的問題，提出了逐級變頻的轉(zhuǎn)速開環(huán)恒壓頻比控制同步電動機軟起動方法。闡述了逐級變頻開環(huán)控制同步電動機軟起動的原理，即通過逐級改變變頻器輸出頻率使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速跟隨定子旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)速逐級升高至額定值。推導出起動過程中變頻器逐級變化的頻率與電動機轉(zhuǎn)動慣量、電磁轉(zhuǎn)矩等參數(shù)的關(guān)系式。通過對一臺同步電動機做工頻起動和低頻起動的仿真研究，證明了同步電動機在低頻下依靠同步電磁轉(zhuǎn)矩自行起動的可行性。通過計算轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速達到相應同步轉(zhuǎn)速的時間來確定變頻器逐級升高的電壓頻率隨時間的變化規(guī)律。然后，在采用電壓型交直交變頻器作為同步電機變頻電源的基礎(chǔ)上，設(shè)計了恒壓頻比逐級變頻軟起動的控制方案，利用MATLAB/SIMULINK構(gòu)建了轉(zhuǎn)速開環(huán)恒壓頻比控制同步電動機軟起動的數(shù)學模型，對同步電動機的起動過程進行仿真試驗，并且分別對空載起動和負載起動過程進行了分析。仿真結(jié)果驗證了轉(zhuǎn)速開環(huán)控制同步電動機軟起動的可行性。 @@ 針對同步電動機起動后的并網(wǎng)問題進行了理論分析，并研究了相應的并網(wǎng)控制方案。應用MATLAB/SIMULINK對并網(wǎng)過程進行仿真試驗，給出并網(wǎng)瞬間電網(wǎng)電壓、同步電機相電流等參數(shù)變化曲線，從而驗證了并網(wǎng)方案的可行性。 @@ 最后，對所做工作進行了總結(jié)，并展望了大功率同步電動機的軟起動技術(shù)。 @@關(guān)鍵詞：同步電動機；軟起動；變頻器；恒壓頻比
上傳時間： 2013-05-26
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使用二極管和晶閘管實現(xiàn)的不控和可控整流器，電流波形畸變給電網(wǎng)注入大量諧波和無功功率，造成嚴重的電網(wǎng)污染。隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，人們開始研究PWM整流技術(shù)。電壓型PWM整流器具有交流側(cè)電流低諧波、高功率因數(shù)、直流電壓輸出穩(wěn)定等諸多優(yōu)點，因此，成為當前電力電子領(lǐng)域研究的熱點課題之一。由于PWM整流器具有以上優(yōu)點，在電力系統(tǒng)有源濾波、無功補償、潮流控制、太陽能發(fā)電以及交直流傳動系統(tǒng)等領(lǐng)域，具有越來越廣闊的應用前景。本論文對三相PWM整流器進行了研究，主要完成以下工作： 首先，對PWM整流器的工作原理做了介紹，給出了三相PWM整流器的拓撲結(jié)構(gòu)，分析了PWM整流器的換流過程，給出了PWM整流器的數(shù)學模型，對交流側(cè)電感和直流側(cè)電容進行了設(shè)計。 其次，對電流滯環(huán)控制、電流PI控制、空間電壓矢量控制三種控制方法分別進行了介紹、模型搭建和仿真分析。在直流電壓的控制中加入分段PI控制，使超調(diào)量和穩(wěn)態(tài)誤差限制在很小的范圍以內(nèi)。在起動過程中串接入限流電阻，使起動電流限定允許范圍以內(nèi)。 最后，在進行了以上三種控制方式仿真后，針對電壓空間矢量控制存在的電流誤差問題，采用電流超前給定策略和基于旋轉(zhuǎn)坐標系的空間電壓矢量控制策略解決了電流誤差問題。 仿真結(jié)果表明，論文所設(shè)計的三相電壓型PWM整流器實現(xiàn)了高功率因數(shù)運行，實現(xiàn)了直流電壓的穩(wěn)定控制，解決了傳統(tǒng)意義上的整流電路中存在諧波含量大、功率因數(shù)低等問題，具有良好的工程實用價值。
上傳時間： 2013-06-16
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靜電除塵器是環(huán)保行業(yè)的重要設(shè)備，在工業(yè)粉塵的回收處理方面有著非常重要的應用。課題的主要內(nèi)容是研制用于靜電除塵的高頻大功率高壓直流電源，滿足國內(nèi)市場的需要。本文從實際應用的角度出發(fā)，對該高壓直流電源進行研究并給出了主要研制過程。 第一章首先介紹了靜電除塵器的工作原理和除塵器的電特性，然后介紹了幾種當前工業(yè)界常用的除塵電源的供電方式，并指出了靜電除塵電源的發(fā)展方向是高頻逆變化。在分析了高頻化靜電除塵電源在國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢后，結(jié)合課題的要求，提出了本文需要解決的問題。 第二章首先對逆變電路的功率變換技術(shù)進行了分析。接著分析了除塵電源采用PWM硬開關(guān)方式的電路特性，并利用PSpice軟件進行了仿真分析，估算出了采用這種方式開關(guān)管的損耗。然后重點分析了采用串聯(lián)負載串聯(lián)諧振和LCC串并聯(lián)負載串聯(lián)諧振這兩種諧振軟開關(guān)工作方式時的電路特性，推導了電路所滿足的條件。在利用PSpice軟件仿真分析的基礎(chǔ)上估算出了開關(guān)管的損耗。最后通過電路損耗和可行性的比較，選擇LCC串并聯(lián)負載串聯(lián)諧振電流斷續(xù)的軟開關(guān)工作方式應用于大功率高頻高壓電源。 第三章首先確定了三相晶閘管可控整流，電壓型全橋IGBT逆變，高頻變壓器升壓和高壓硅堆全橋整流的主電路拓撲結(jié)構(gòu)。然后給出了高壓直流電源的整流電路、逆變電路、主功率回路以及高頻升壓變壓器的設(shè)計過程。整流電路的設(shè)計包括晶閘管的選取以及交流電抗器和直流母線濾波電容的設(shè)計；逆變電路選用IGBT并聯(lián)來實現(xiàn)開關(guān)管，并詳細分析了IGBT驅(qū)動器的選擇以及在并聯(lián)形式下的應用；主功率回路的設(shè)計主要是包括迭層母線板的設(shè)計。 第四章首先簡單介紹了高壓直流電源在靜電除塵應用中的控制策略。然后詳細分析了各部分保護電路的工作原理。 第五章給出了樣機的實驗結(jié)果和重要波形，驗證了設(shè)計的可行性。
上傳時間： 2013-04-24
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隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，交流電源系統(tǒng)的電能質(zhì)量問題受到越來越多的關(guān)注。傳統(tǒng)的整流環(huán)節(jié)廣泛采用二極管不控整流和晶閘管相控整流電路，向電網(wǎng)注入了大量的諧波及無功，造成了嚴重的污染。提高電網(wǎng)側(cè)功率因數(shù)以及降低輸入電流諧波成為一個研究熱點。功率因數(shù)校正技術(shù)是減小用電設(shè)備對電網(wǎng)造成的諧波污染，提高功率因數(shù)的一項有力措施。本文所做的主要工作包括以下幾部分： 1.分析了單位功率因數(shù)三相橋式整流的工作原理，這種整流拓撲從工作原理上可以分成兩部分：功率因數(shù)補償網(wǎng)絡(luò)和常規(guī)整流網(wǎng)絡(luò)。在此基礎(chǔ)上，為整流電路建立了精確的數(shù)學模型。 2.這種單位功率因數(shù)三相橋式整流的輸入電感是在額定負載下計算出的，當負載發(fā)生變化時，其功率因數(shù)會降低。針對這種情況，提出了一種新的控制方法。常規(guī)整流網(wǎng)絡(luò)向電網(wǎng)注入的諧波可以由功率因數(shù)補償網(wǎng)絡(luò)進行補償，所以輸入功率因數(shù)相應提高。負載消耗的有功由電網(wǎng)提供，補償網(wǎng)絡(luò)既不消耗有功也不提供任何有功。根據(jù)功率平衡理論，可以確定參考補償電流。雙向開關(guān)的導通和關(guān)斷由滯環(huán)電流控制確定。在這一方法的控制下，雙向開關(guān)工作在高頻下，因此輸入電感值相應降低。仿真和實驗結(jié)果都表明：新的控制方法下，負載變化時，輸入電流仍接近于正弦，功率因數(shù)接近1。 3.根據(jù)IEEE-519標準對諧波電流畸變率的要求，為單位功率因數(shù)三相橋式整流提出了另一種控制方法。該方法綜合考慮單次諧波電流畸變率、總諧波畸變率、功率因數(shù)、有功消耗等性能指標，并進行優(yōu)化，推導出最優(yōu)電流補償增益和相移。將三相負載電流通過具有最優(yōu)電流補償增益和相移的電流補償濾波器，得到補償后期望的電網(wǎng)電流，驅(qū)動雙向開關(guān)導通和關(guān)斷。仿真和實驗都收到了滿意的效果，使這一整流橋可以工作在較寬的負載范圍內(nèi)。 4.單位功率因數(shù)三相橋式整流中直流側(cè)電容電壓隨負載的波動而波動，為提高其動、靜態(tài)性能，將簡單自適應控制應用到了直流側(cè)電容電壓的控制中，并提出利用改進的二次型性能指標修改自適應參數(shù)的方法，可以在實現(xiàn)對參考模型跟蹤的同時又不使控制增量過大，與常規(guī)的PI型簡單自適應控制相比在適應律的計算中引入了控制量的增量和狀態(tài)誤差在k及k+1時刻的采樣值。利用該方法為直流側(cè)電壓設(shè)計了控制器，并進行了仿真與實驗研究，結(jié)果表明與PI型適應律相比，新的控制器能提高系統(tǒng)的動態(tài)響應性能，負載變化時系統(tǒng)的魯棒性更強。
上傳時間： 2013-06-15
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蓄電池作為一種儲能設(shè)備，廣泛應用于國民經(jīng)濟的各個部門。近幾年來，電動汽車行業(yè)迅速發(fā)展，對于純電動汽車蓄電池是唯一的動力源，需要定期的滿充滿放的維護來提高電池性能，同時測量電池實際安時數(shù)。蓄電池的充放電技術(shù)與蓄電池相伴而生，與蓄電池的發(fā)展和應用有著密切的關(guān)系。充放電系統(tǒng)性能直接影響著蓄電池的技術(shù)狀態(tài)，使用壽命，并決定著放電時對電網(wǎng)污染的程度。 目前，大功率蓄電池充放電系統(tǒng)仍大量采用晶閘管移相控制技術(shù)，該技術(shù)具有技術(shù)成熟，價格低廉的優(yōu)點，但網(wǎng)側(cè)功率因數(shù)低，對電網(wǎng)的污染大。而消除電網(wǎng)諧波污染、提高功率因數(shù)是電力電子領(lǐng)域研究的重大課題之一。本文為大功率鋰離子蓄電池充放電設(shè)計的系統(tǒng)采用電壓型PWM整流器和雙向DC/DC變換器的結(jié)構(gòu)，在實現(xiàn)能量雙向流動的同時，實現(xiàn)網(wǎng)側(cè)電流波形的正弦化控制，具有節(jié)能，對電網(wǎng)污染小等優(yōu)點。 本文設(shè)計了主電路參數(shù)并在MATLAB/Simulink環(huán)境下進行了仿真。本文還提出了以MC9S12D64為核心的雙向DC/DC變換器控制板和控制器的硬件、軟件的完整的設(shè)計方案。充電采用恒流充電和恒壓充電相結(jié)合的控制策略，實現(xiàn)單體電池電壓控制，提高了充放電控制性能和安全性。充放電系統(tǒng)樣機測試結(jié)果表明：滿載時，系統(tǒng)效率80％以上，功率因數(shù)99％以上，諧波含量5％以下，滿足設(shè)計要求，驗證了系統(tǒng)設(shè)計的可行性。
標簽： 大功率 充放電系統(tǒng) 鋰離子蓄電池
上傳時間： 2013-06-27
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