船舶自動操舵儀又稱自動舵，用來保持船舶在給定航向或航跡上航行，是船舶操縱的關(guān)鍵設(shè)備。船舶自動舵尚沒有專用的故障診斷系統(tǒng)，當(dāng)前的維修方法不能滿足快速保障和應(yīng)急保障的需要。本文結(jié)合某型自動舵微機通道故障診斷科研項目，重點論述某型自動舵數(shù)字控制系統(tǒng)的故障診斷設(shè)計與實現(xiàn)，研究了基于模糊推理的船舶自動舵故障診斷專家系統(tǒng)和基于支持向量機的船舶自動舵模擬電路故障診斷方法。 對某型自動舵充分調(diào)研，在了解系統(tǒng)軟、硬件的總體技術(shù)要求和指標(biāo)的基礎(chǔ)上，建立檢測對象的數(shù)學(xué)模型和物理模型。確定故障檢測的對象特點，為系統(tǒng)故障仿真、參數(shù)辨識做好準(zhǔn)備，并為后續(xù)的故障檢測、診斷方法研究提供了參考。 結(jié)合某型自動舵數(shù)字控制系統(tǒng)實際情況，確定其故障診斷系統(tǒng)采用分層遞階結(jié)構(gòu)。系統(tǒng)底層為基于嵌入式微處理器的信號檢測單元，負(fù)責(zé)獲取微機通道的總線控制權(quán)以及信號預(yù)處理；系統(tǒng)中間層為通訊子系統(tǒng)，負(fù)責(zé)對底層多個檢測單元信息集中傳送；系統(tǒng)頂層為故障診斷和顯示子系統(tǒng)，負(fù)責(zé)對微機通道的信息進(jìn)行綜合評價，得出最終診斷結(jié)論。 船舶自動舵系統(tǒng)結(jié)構(gòu)繁雜，很多故障很難用精確的公式將它表示出來，提出了基于模糊推理的船舶自動舵故障診斷專家系統(tǒng)，提高了自動舵故障診斷準(zhǔn)確性。該系統(tǒng)將模糊數(shù)學(xué)、模糊診斷原理及專家經(jīng)驗相結(jié)合，采用模糊產(chǎn)生式知識表示法，確定模糊關(guān)系矩陣及語義距離，設(shè)計相關(guān)硬件平臺，實現(xiàn)了船舶自動舵故障診斷模糊專家系統(tǒng)的各個功能模塊。 為解決船舶自動舵模擬電路故障診斷復(fù)雜多樣難于辨識的問題，提出了基于支持向量機的故障診斷方法。該方法通過電路仿真分析，給出了各故障模式下電壓頻率響應(yīng)，提取具有代表性的故障特征，建立了以支持向量機為基礎(chǔ)的模擬電路故障診斷模型。實驗結(jié)果證明，該方法可有效診斷模擬電路中的元件故障，且對于元件容差引起的故障診斷模型的不確定性具有較強的魯棒性，滿足非線性電路的故障診斷要求。
標(biāo)簽： 自動 故障診斷 系統(tǒng)設(shè)計
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(yán)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?fù)鋸墓ぷ髟砩峡梢苑殖蓛刹糠郑汗β室驍?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(xué)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(fù)載下計算出的，當(dāng)負(fù)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(jìn)行補償，所以輸入功率因數(shù)相應(yīng)提高。負(fù)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(dǎo)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(yīng)降低。仿真和實驗結(jié)果都表明：新的控制方法下，負(fù)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(biāo)準(zhǔn)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(biāo)，并進(jìn)行優(yōu)化，推導(dǎo)出最優(yōu)電流補償增益和相移。將三相負(fù)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(dǎo)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(fù)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(fù)載的波動而波動，為提高其動、靜態(tài)性能，將簡單自適應(yīng)控制應(yīng)用到了直流側(cè)電容電壓的控制中，并提出利用改進(jìn)的二次型性能指標(biāo)修改自適應(yīng)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(yīng)控制相比在適應(yīng)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(jìn)行了仿真與實驗研究，結(jié)果表明與PI型適應(yīng)律相比，新的控制器能提高系統(tǒng)的動態(tài)響應(yīng)性能，負(fù)載變化時系統(tǒng)的魯棒性更強。
上傳時間： 2013-06-15
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無功補償對于現(xiàn)代電力系統(tǒng)的運行與穩(wěn)定性來說是必不可少的。靜止無功發(fā)生器(SVG)經(jīng)過了三十多年的發(fā)展,已經(jīng)在無功補償技術(shù)上得到廣泛的應(yīng)用。它具備優(yōu)越的動態(tài)性能,可以大大提高電力系統(tǒng)的電壓調(diào)整能力和系統(tǒng)穩(wěn)定性,進(jìn)而提高電力系統(tǒng)的輸電能力。在我國,充分發(fā)揮SVG的作用,顯得尤為迫切。 本文論述了SVG的發(fā)展概況,研究了SVG的工作原理,對大容量的主電路結(jié)構(gòu)進(jìn)行了比較分析,并在此基礎(chǔ)上建立了SVG的穩(wěn)態(tài)數(shù)學(xué)模型和標(biāo)幺值數(shù)學(xué)模型。然后,闡述了瞬時無功功率理論,給出了無功電流檢測的具體算法,并利用MATLAB仿真軟件對該算法進(jìn)行了仿真實現(xiàn)。接下來研究比較了SVG的兩種傳統(tǒng)控制策略,介紹了幾種PWM觸發(fā)技術(shù),其中著重研究了空間矢量PWM(SVPWM)的算法。利用MATLAB仿真軟件對基于傳統(tǒng)電流間接閉環(huán)控制算法的SVG進(jìn)行了系統(tǒng)級仿真實現(xiàn),在與電流直接控制的SVG仿真結(jié)果做對比后,指出各自的補償特點。文章重點在結(jié)合以上算法各自的優(yōu)缺點、電網(wǎng)本身的大擾動和電力系統(tǒng)對SVG控制性能的嚴(yán)格要求后,給出了一種新型電壓電流雙閉環(huán)的控制方法。其中電流內(nèi)環(huán)采用瞬時無功電流的PI反饋控制,PI值根據(jù)系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型中iq△δ的比例關(guān)系,采用了齊格勒-尼柯爾斯法則進(jìn)行整定；而電壓外環(huán)則采用系統(tǒng)動態(tài)電壓的智能遺傳PI反饋控制,利用智能遺傳算法對PI值進(jìn)行整定。用MATLAB/SIMULINK分別對兩個環(huán)節(jié)的控制算法進(jìn)行了仿真,并針對外環(huán)控制器的遺傳PI算法,與PI算法的仿真結(jié)果做了對比,證明了遺傳PI的優(yōu)越性,為基于雙閉環(huán)控制的SVG系統(tǒng)級仿真打下了基礎(chǔ)。最后,文章利用MATLAB/SIMULINK/PSB對新型電壓電流雙閉環(huán)系統(tǒng)的SVG進(jìn)行了仿真實現(xiàn),并對在電網(wǎng)不同情況下的補償效果與傳統(tǒng)電流間接控制的SVG進(jìn)行了分析與比較。仿真結(jié)果表明該控制方式具有更好的動態(tài)性能。
標(biāo)簽： 無功發(fā)生器 控制系統(tǒng)
上傳時間： 2013-04-24
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混合動力汽車采用內(nèi)燃機和電機作為動力源，成為解決排污和能源問題最具現(xiàn)實意義的途徑之一，集成一體化起動/發(fā)電機(ISG)技術(shù)是當(dāng)前國際公認(rèn)的未來汽車的先進(jìn)技術(shù)之一，也是當(dāng)代汽車發(fā)展的重要方向。論文以ISG型混合動力汽車為研究對象，進(jìn)行了混合動力汽車驅(qū)動系統(tǒng)和動力總成控制系統(tǒng)等方面的研究。 本文系統(tǒng)地分析了串聯(lián)式、并聯(lián)式以及混聯(lián)式混和動力汽車動力總成構(gòu)型的優(yōu)缺點，介紹了ISG型混合動力汽車結(jié)構(gòu)及主要特點的基礎(chǔ)上，首先通過對各總成選型分析，選擇了發(fā)動機、電機、電池等部件，接著根據(jù)性能指標(biāo)，確定了發(fā)動機、電機、電池等部件參數(shù)匹配。 動力總成控制系統(tǒng)作為HEV控制系統(tǒng)的關(guān)鍵，主要負(fù)責(zé)對行駛需求功率的合理分配，保證HEV高效運行，使發(fā)動機燃油消耗和排放達(dá)到最優(yōu)。動力總成控制系統(tǒng)的硬件采用了TMS320F2812芯片，由于它功能強大，I/O資源豐富，并且支持廣泛用于汽車電控的CAN通訊，因此，非常適合于混合動力汽車的實時控制。本文研究了動力總成控制系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)，以TMS320F2812型DSP為核心，組建了混合動力總成控制系統(tǒng)的硬件系統(tǒng)。在充分利用DSP內(nèi)部模塊的基礎(chǔ)上對它的外部總線進(jìn)行擴(kuò)展。并設(shè)計了電源模塊、A/O模塊、IO模塊、CAN總線模塊和串口通訊模塊。在模塊化設(shè)計方式基礎(chǔ)上建立了混合動力控制策略的軟件設(shè)計。 為了證明設(shè)計方案的可行性和DSP總成控制系統(tǒng)的控制性能，在MATIAB/Simulink環(huán)境下，以hdvisor為仿真平臺，依據(jù)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、控制策略，對相關(guān)模塊進(jìn)行修改，建立了ISG型混合動力汽車整車的仿真模型。利用建立的模型，在Advisor仿真軟件中輸人仿真參數(shù)，設(shè)置仿真性能，汽車動力性、經(jīng)濟(jì)性以及一些重要性能曲線的仿真結(jié)果。與同樣參數(shù)設(shè)置的傳統(tǒng)燃油汽車仿真結(jié)果進(jìn)行比較表明，油耗和排放都得到了很好的降低。
標(biāo)簽： 混合動力 汽車驅(qū)動 控制系統(tǒng)
上傳時間： 2013-07-08
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隨著用戶對供電質(zhì)量要求的進(jìn)一步提高，模塊化UPS 并聯(lián)系統(tǒng)獲得了越來越廣泛的應(yīng)用。本文以模塊化UPS為研究對象，根據(jù)電路結(jié)構(gòu)，將其分為直流部分模塊化和交流部分模塊化分別進(jìn)行討論。整流環(huán)節(jié)對Boost-PFC 電路進(jìn)行并聯(lián)控制，實現(xiàn)直流部分的模塊化；逆變環(huán)節(jié)在瞬時電壓PID 控制的基礎(chǔ)上，引入了瞬時均流的并聯(lián)控制策略，實現(xiàn)交流部分的模塊化。 介紹了有源功率因數(shù)校正技術(shù)的基本原理和控制思路，分析了單管雙Boost-PFC電路的工作過程，并將其簡化等效成常規(guī)的Boost 電路進(jìn)行分析和控制。根據(jù)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，分別對電流控制環(huán)和電壓控制環(huán)進(jìn)行了分析，得出了電感電流主要受電流指令的影響，而輸入輸出電壓差的影響則相對比較小；輸出電壓主要受參考給定指令電壓、緩啟給定指令電壓以及輸出電流等因素的影響。根據(jù)電流環(huán)和電壓環(huán)的解析表達(dá)式，給出了并聯(lián)控制的方法及原理。 對單相電路、三相電路以及多模塊并聯(lián)電路分別進(jìn)行了仿真驗證，對多模塊的并聯(lián)系統(tǒng)進(jìn)行了實驗驗證。建立了單相逆變器的數(shù)學(xué)模型，并加入PID 控制器，得到了輸出電壓的解析表達(dá)式，得出逆變器輸出電壓與參考給定電壓和輸出電流有關(guān)。利用極點配置的方法得到了模擬域PID 控制器參數(shù)的計算公式，并采用后向差分法，將其轉(zhuǎn)換到數(shù)字域，得到了數(shù)字PID 控制器參數(shù)與模擬域參數(shù)的換算關(guān)系。通過實驗測試和曲線擬合的辦法，得到了實際逆變器的電路參數(shù)。通過對所設(shè)計的數(shù)字PID 控制器進(jìn)行仿真和實驗，驗證了理論分析和計算。建立了PID 電壓閉環(huán)的多逆變器并聯(lián)系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型，分析得出并聯(lián)系統(tǒng)的輸出電壓主要由系統(tǒng)中各模塊的平均給定電壓決定，同時也受較高次的輸出諧波電流影響，受輸出基波電流影響相對較小；環(huán)流主要受模塊的給定電壓與系統(tǒng)平均給定電壓的偏差影響。針對環(huán)流產(chǎn)生的原因，提出了一種瞬時均流控制策略來減小系統(tǒng)環(huán)流對給定電壓偏差的增益，從而達(dá)到瞬時均流的目的。 對兩逆變模塊并聯(lián)的系統(tǒng)在各種工況下進(jìn)行了仿真和實驗，驗證了理論分析的正確性和這種瞬時均流控制策略的可行性。
上傳時間： 2013-04-24
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三相逆變器作為交流供電電源的主要部分，廣泛地應(yīng)用于電動車、電力設(shè)備、產(chǎn)業(yè)設(shè)備、交通車輛等領(lǐng)域。逆變器的并聯(lián)控制技術(shù)以其廣泛的應(yīng)用前景也得到越來越深入地研究。人們對逆變電源的要求越來越高，高性能、高可靠性的大功率逆變器就是當(dāng)今逆變電源的發(fā)展趨勢之一。提高逆變電源容量主要有兩個途徑，設(shè)計大功率的逆變器和采用逆變器并聯(lián)技術(shù)實現(xiàn)電源模塊化。 為此，本文以兩臺400kVA組合式三相逆變器為對象，采用全數(shù)字化控制方式，主要研究了大功率三相逆變器的波形控制技術(shù)和并聯(lián)控制技術(shù)。本文圍繞大功率組合式三相逆變器，對其主電路結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型、波形控制技術(shù)以及并聯(lián)系統(tǒng)模型、并聯(lián)控制方案進(jìn)行了較為詳細(xì)的分析和研究。分析了適用于大功率的組合式三相逆變器結(jié)構(gòu)，并給出了400kVA組合式三相逆變器的主電路設(shè)計。建立和分析了組合式三相逆變器在ABC、αβ、dq 坐標(biāo)系下的數(shù)學(xué)模型。針對大功率組合式三相逆變器，采用在dq 坐標(biāo)系下的三相電壓閉環(huán)統(tǒng)一控制方案。為了使大功率三相逆變器得到較好的輸出電壓波形質(zhì)量，采用PID 瞬時值電壓反饋控制和重復(fù)控制并聯(lián)結(jié)合的控制方案。分析了PID 控制器和重復(fù)控制器的原理，并針對400kVA 三相逆變器的系統(tǒng)性能，給出了相應(yīng)數(shù)字PID 控制器和重復(fù)控制器的設(shè)計。并利用Matlab 建立了系統(tǒng)的仿真模型，給出了理論研究結(jié)果。提出了有效提高系統(tǒng)動態(tài)性能的兩種方法：加負(fù)載電流前饋和動態(tài)過程中強制改變改變調(diào)制比。介紹了大功率三相逆變器的短路限流保護(hù)技術(shù)，提出了采用瞬時值限流電路和單獨的軟件限流環(huán)相結(jié)合的方案，保證大功率三相逆變器在短路時自動限流保護(hù)。對兩臺大功率三相逆變器組成的并聯(lián)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、環(huán)流特性及逆變器的輸出功率進(jìn)行了分析。詳細(xì)分析了輸出阻抗特性不同時，逆變器環(huán)流和輸出功率分配的差異，得出了輸出阻抗對環(huán)流和功率影響的一般規(guī)律。針對大功率三相逆變器并聯(lián)系統(tǒng)，采用基于功率誤差的分散邏輯控制方案。分析了基于功率誤差的分散邏輯控制原理，逆變器輸出功率的檢測和母線信號綜合的脈寬調(diào)制原理。根據(jù)400kVA 三相逆變器并聯(lián)系統(tǒng)的輸出阻抗特性，采用了無功調(diào)節(jié)輸出電壓幅值和同步鎖相實現(xiàn)相位同步的并聯(lián)控制策略。 本文最后在兩臺400kVA組合式三相逆變器樣機上得到了實驗驗證。實驗結(jié)果進(jìn)一步驗證了大功率三相逆變器的波形控制和并聯(lián)控制策略有效可行性。
上傳時間： 2013-07-03
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勵磁系統(tǒng)是電力系統(tǒng)控制的重要組成部分，它直接影響著發(fā)電機的運行可靠性、經(jīng)濟(jì)性和電力系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性。勵磁系統(tǒng)性能的優(yōu)化與控制策略的研究，對發(fā)電機乃至整個電力系統(tǒng)的安全運行具有決定性的意義。 本文針對300MW同步發(fā)電機的技術(shù)特點，全面論述了勵磁系統(tǒng)主電路拓?fù)浼拜o助電路的工作原理。為提高勵磁系統(tǒng)的控制精度與實時性，本文以16位DSP為控制核心，對勵磁調(diào)節(jié)單元軟硬件的實現(xiàn)進(jìn)行研究，以滿足發(fā)電機在不同運行工況下對勵磁系統(tǒng)控制性能的要求。 其次，本文在詳細(xì)闡述PID+PSS控制和線性最優(yōu)勵磁控制理論的基礎(chǔ)上，客觀分析了兩種控制方式的優(yōu)點與不足，綜合二者的優(yōu)點引出了綜合勵磁控制的研究方法并在微機上成功實現(xiàn)。通過實驗發(fā)現(xiàn)，綜合勵磁控制器的性能更優(yōu)越，其提高了勵磁系統(tǒng)的控制精度，改善了機組運行的穩(wěn)定性。同時針對單參量PSS存在反調(diào)的不足，進(jìn)行了算法改進(jìn)，給出了加速功率型PSS的數(shù)學(xué)推理與軟件實現(xiàn)；根據(jù)機組的運行結(jié)果可知，該算法的改進(jìn)不僅解決了傳統(tǒng)PSS的反調(diào)問題，而且優(yōu)化了PSS抑制低頻振蕩的性能。 最后，本文利用發(fā)電機park微分方程，推導(dǎo)了發(fā)電機起勵與滅磁的數(shù)學(xué)方程。在Matlab/Simulink仿真環(huán)境下，建立了起勵與滅磁的仿真模型。給出了發(fā)電機自并起勵、他勵起勵和故障滅磁的仿真結(jié)果，并對結(jié)果進(jìn)行客觀地分析，得出了有用的結(jié)論。
上傳時間： 2013-04-24
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隨著能源的緊張和環(huán)境污染日益嚴(yán)重，開發(fā)和利用太陽能已受到越來越多的重視。通過光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)將太陽能轉(zhuǎn)換為電能，并將電能輸送到電網(wǎng)上，是太陽能利用的主要形式。 本文對光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的控制策略進(jìn)行了深入的研究。首先，分析了太陽能電池發(fā)電的基本原理，得出了太陽能電池的等效模型，通過分析太陽能電池的I-V特性，可以看出太陽能電池是一非線性電源，而且輸出電能受環(huán)境溫度和光照強度的影響，為了使太陽能電池能夠最大效率地將太陽能轉(zhuǎn)化為電能，需要對其進(jìn)行最大功率點跟蹤。通過分析和對比各種最大功率點跟蹤方法的優(yōu)缺點，采用了改進(jìn)擾動觀察法結(jié)合BOOST升壓電路來對電池板進(jìn)行最大功率點跟蹤的方案。其次，分析對比并網(wǎng)電流的各種控制方式，確定采用滯環(huán)比較方式對并網(wǎng)電流進(jìn)行控制，為了使并網(wǎng)電流穩(wěn)定可靠地向電網(wǎng)送電，采用雙閉環(huán)控制策略對并網(wǎng)逆變器進(jìn)行控制，使逆變器輸出電流能與電網(wǎng)電壓同頻同相，以單位功率因數(shù)向電網(wǎng)輸電。最后，對光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的孤島效應(yīng)進(jìn)行了研究，介紹了各種孤島檢測方法，分析了基于正反饋的主動移頻式孤島檢測方法(AFDPF)的參數(shù)優(yōu)化方案，為AFDPF檢測盲區(qū)的分析提供理論依據(jù)。 本文在MATLAB/Simulink仿真環(huán)境下，利用SimPowerSystems功能模塊建立了仿真模型，對太陽能電池板的數(shù)學(xué)模型，最大功率點跟蹤控制策略，并網(wǎng)控制策略進(jìn)行驗證仿真。仿真結(jié)果證明了本文的方案和控制策略的正確性。
標(biāo)簽： 光伏并網(wǎng) 發(fā)電系統(tǒng) 控制策略
上傳時間： 2013-07-14
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本文以濾波技術(shù)飛速發(fā)展，小波濾波優(yōu)越性的凸現(xiàn)，以及虛擬儀器的易操作等良好特性為背景，以簡單易行和濾波效果良好為研究目的，展開本文信號濾波處理的研究工作。 在深入研究三種小波濾波方法原理和優(yōu)缺點的基礎(chǔ)上，本文提出了一種新的優(yōu)化濾波方法，包括以下三個方面： 首先，將靜態(tài)小波變換(SWT)應(yīng)用于濾波處理。利用SWT的平移不變性和冗余性來進(jìn)行含噪信號的分解，這樣不僅彌補了正交小波變換的不足，而且提高了濾波性能。 然后，提出了基于空域相關(guān)的優(yōu)化閾值函數(shù)濾波算法。該算法把小波系數(shù)間的相關(guān)性應(yīng)用于閾值濾波。它是在構(gòu)造出基于空域相關(guān)的顯著性函數(shù)和基于顯著性函數(shù)的閾值濾波過程的基礎(chǔ)上，提出了基于空域相關(guān)的優(yōu)化閾值函數(shù)，并且把極小化廣義交叉驗證(GCV)得到均方差(MSE)意義下的最優(yōu)閾值作用于該優(yōu)化閾值函數(shù)。該濾波算法不僅實現(xiàn)了噪聲的有效去除，而且信號的重要特征也保留完好； 最后，引入了新型鎖相環(huán)--正交鎖相環(huán)(QPLL)。鑒于QPLL不僅具有鎖定范圍寬、入鎖速度快、鎖定后精度高的性能，而且還具有良好的抑制諧波、噪聲的能力，以及對波形畸變不敏感等良好特性，所以QPLL的引入達(dá)到了信號鎖定和優(yōu)化濾波的目的，使優(yōu)化濾波方法的設(shè)計更具新意，而且取得了更好的濾波效果。 為了驗證優(yōu)化濾波方法，本文搭建了實驗平臺，它是由FPGA信號采集部分和LabVIEW軟件濾波處理兩個部分構(gòu)成。通過傳感器采集信號，經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換后送入FPGA。以FPGA為CPU控制A/D轉(zhuǎn)換，并進(jìn)行波形數(shù)據(jù)緩存，在接收到LabVIEW的命令后，將存儲的數(shù)據(jù)送給串口。在LabVIEW中，從串口檢測所需的波形數(shù)據(jù)，然后通過優(yōu)化濾波方法將數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波處理，最后在前面板中把實驗結(jié)果顯示出來。 實驗結(jié)果表明，該優(yōu)化濾波方法不僅能實現(xiàn)優(yōu)良的濾波功能，而且簡單易行，是一種有效的濾波方法。
上傳時間： 2013-07-20
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電力電子系統(tǒng)的集成化是現(xiàn)今電力電子技術(shù)發(fā)展的趨勢，系統(tǒng)的模塊化和標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)是目前電力電子領(lǐng)域的重要研究方向。研究基于電力電子網(wǎng)絡(luò)的變流系統(tǒng)，對復(fù)雜電力電子裝置的系統(tǒng)級集成具有重要意義，是電力電子系統(tǒng)集成技術(shù)的基本組成部分。本文從變流系統(tǒng)的功率流和信息流雙重分布性的角度出發(fā)。對電力電子系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)（Power Electronics System Network，PES—Net）的模型和變流系統(tǒng)的通信需求進(jìn)行分析，提出實時電力電子系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)（Real—time power electronics system network，RT—PES—Net）；并對基于新網(wǎng)絡(luò)的分布式控制及管理方案和模塊化軟件方案等內(nèi)容進(jìn)行系統(tǒng)的研究，提出基于棧操作的實時軟件構(gòu)建方案。本文的研究將為變流系統(tǒng)的控制結(jié)構(gòu)和軟件方案標(biāo)準(zhǔn)化提供參考和理論依據(jù)，為應(yīng)用系統(tǒng)的集成提供解決方案。 復(fù)雜中大功率變流系統(tǒng)是網(wǎng)絡(luò)化分布式控制系統(tǒng)的應(yīng)用對象。首先，論文以復(fù)雜系統(tǒng)為研究對象，分析了應(yīng)用系統(tǒng)的功率流和信息流在空間結(jié)構(gòu)上的對偶關(guān)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(chǔ)上，研究了變流系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)化分布式控制方案，并得出系統(tǒng)組構(gòu)的初步構(gòu)想，總結(jié)出適合復(fù)雜電力電子系統(tǒng)集成的標(biāo)準(zhǔn)化理論。 接著，論文對電力電子網(wǎng)絡(luò)模型進(jìn)行了研究。分析了現(xiàn)有各類總線網(wǎng)絡(luò)和目前用于電力電子應(yīng)用系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)，從結(jié)構(gòu)、速率和協(xié)議等各個方面將兩類網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行了系統(tǒng)的對比。明確了電力電子系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)（PES—Net）的定義，分析并總結(jié)復(fù)雜電力電子實時系統(tǒng)所需網(wǎng)絡(luò)必需具備的條件。根據(jù)現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)技術(shù)背景，綜合控制結(jié)構(gòu)和網(wǎng)絡(luò)需求，提出了電力電子系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)（PES—Net）的模型。 為滿足變流系統(tǒng)的實時控制，論文對分布式控制結(jié)構(gòu)的通信需求進(jìn)行了研究。以網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)（Networked Control System，NCS）為背景，對變流器系統(tǒng)控制信息延時因素進(jìn)行了分析；通過對典型電力電予系統(tǒng)的分析，歸納和總結(jié)了系統(tǒng)的控制功能和控制內(nèi)容，對系統(tǒng)不同層次的控制任務(wù)進(jìn)行了響應(yīng)時間需求分析和網(wǎng)絡(luò)的分層配置；通過對仿真結(jié)果的分析，研究了應(yīng)用系統(tǒng)內(nèi)模塊控制信息延時對不同應(yīng)用系統(tǒng)的性能影響和對開關(guān)頻率的限制。根據(jù)變流系統(tǒng)對控制延時的接受程度，將電力電子復(fù)雜系統(tǒng)歸為兩大類：1）零延時系統(tǒng)；2）定延時系統(tǒng)。針對上述兩類系統(tǒng)，論文給出了電力電子網(wǎng)絡(luò)（PES—Net）的通道容量和應(yīng)用系統(tǒng)開關(guān)周期的計算方法。 論文對開放式、分布式的電力電子系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)（PES—Net）的硬件組成和同步方案進(jìn)行了研究，提出新的實時網(wǎng)絡(luò)和系統(tǒng)級集成方案。根據(jù)主節(jié)點和從節(jié)點的控制任務(wù)需求，分別從功能和系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的角度對開放式網(wǎng)絡(luò)的硬件構(gòu)成進(jìn)行研究；根據(jù)控制系統(tǒng)的接口需求分析，對節(jié)點的通用性設(shè)計進(jìn)行重點討論。針對網(wǎng)絡(luò)的同步問題，本文分析了簡單有效的解決方法，即基于數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)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(tǒng)同絡(luò)（RT-PES-Net）的同步方案，研究適合變流器實時控制的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和相應(yīng)的硬件配置。根據(jù)應(yīng)用控制和通信系統(tǒng)所需的各種操作，論文對實時網(wǎng)絡(luò)的管理進(jìn)行了討論，研究了信息幀管理和相應(yīng)的硬件設(shè)置，并對各種工作模式下所需的通信時間進(jìn)行了計算和比較。基于實時網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)及其管理方案，論文給出了組構(gòu)以PEBB為基礎(chǔ)的變流系統(tǒng)的方案。 論文對基于RT-PES-Net的模塊化軟件方案進(jìn)行了研究。首先，將控制軟件與功率硬件進(jìn)行解耦，使得軟件設(shè)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?qū)崟r構(gòu)件的內(nèi)聚性；對軟件模塊化的通用性進(jìn)行研究，分析模塊接口參數(shù)和變量的申明和配置，并研究參數(shù)的定標(biāo)，對構(gòu)件進(jìn)行分類；分析子程序?qū)崟r構(gòu)件在執(zhí)行速度上的優(yōu)點。論文對電力電子系統(tǒng)控制軟件（Powerr Electronics System Control Software，PES-CS）的組構(gòu)和集成進(jìn)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(jìn)行了相應(yīng)的實驗研究和分析。論文對提出的實時電力電子系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)（RT-PES-Net）進(jìn)行了通信實驗，將新網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋵ψ兞飨到y(tǒng)的延時影響與舊網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的延時影響進(jìn)行比較，總結(jié)新網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)在控制實時性、提高開關(guān)頻率、網(wǎng)絡(luò)可擴(kuò)展性和管理靈活度等方面的優(yōu)勢。論文針對RT-PES-Net進(jìn)行應(yīng)用研究，驗證該網(wǎng)絡(luò)可解決網(wǎng)絡(luò)通信失步所造成的問題。論文對基于通用型實時構(gòu)件和棧操作的模塊化軟件方案進(jìn)行實驗驗證，為標(biāo)準(zhǔn)化軟件庫的建立和系統(tǒng)級集成提供參考方案。 網(wǎng)絡(luò)化的控制結(jié)構(gòu)研究是復(fù)雜電力電子系統(tǒng)級集成研究的關(guān)鍵。本課題針對復(fù)雜變流系統(tǒng)提出了實時電力電子系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)（RT-PES-Net），并以該網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)對分布式控制結(jié)構(gòu)及相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)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(tǒng)提供標(biāo)準(zhǔn)化、開放式的網(wǎng)絡(luò)參考體系，并以此結(jié)構(gòu)來快速構(gòu)建終端復(fù)雜變流系統(tǒng)，為實現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)用系統(tǒng)組構(gòu)提供參考方案，有助于解決電力電子標(biāo)準(zhǔn)化推廣所面臨的難題。論文為應(yīng)用系統(tǒng)的即插即用和動態(tài)重構(gòu)提供了研究基礎(chǔ)，從而為最終實現(xiàn)復(fù)雜變流器的應(yīng)用系統(tǒng)級集成提供系統(tǒng)化的理論和方法依據(jù)。同時，論文的研究開拓了電力電子系統(tǒng)集成和標(biāo)準(zhǔn)化研究的一個新方向。
標(biāo)簽： 電力電子 網(wǎng)絡(luò) 系統(tǒng)研究
上傳時間： 2013-06-15
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