隨著我國現(xiàn)代化的大力發(fā)展，對能源的需求越來越多，但是能源危機卻已成為全球性的問題，在眾多能源當(dāng)中，電能是人類生活中最重要的能源，如何節(jié)約電能，提高電能利用率是我們必須人力解決的問題。本文就超級電容儲能系統(tǒng)在地鐵中的應(yīng)用進行了研究，提出了相應(yīng)的控制策略并對其進行了建模論證。 文中首先對現(xiàn)有的幾種儲能裝置進行了簡單的介紹，分析了儲能系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢，后來還介紹了地鐵供電和地鐵車輛的一些情況，對應(yīng)用對象進行了一定的研究；然后對超級電容的特點和一些應(yīng)用特性進行了分析，結(jié)合地鐵的實際工況，提出了能量回收系統(tǒng)的控制策略。 最后，利用Matlab仿真工具對能量回收系統(tǒng)進行了建模和仿真，驗證了系統(tǒng)控制策略的正確性。在文章的末尾，還通過一些調(diào)查數(shù)據(jù)對超級電容能量回收系統(tǒng)實際應(yīng)用中可能碰到的問題進行了討論。 隨著超級電容的快速普及和發(fā)展，超級電容器儲能及應(yīng)用技術(shù)的研究將是一個很有潛力的發(fā)展方向，具有很高的市場潛力和應(yīng)用價值。
上傳時間： 2013-07-26
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隨著能源危機日趨嚴(yán)重，新能源的開發(fā)與節(jié)能技術(shù)的研究日趨迫切，而新型儲能元件—超級電容器的應(yīng)用為能量回收開辟了一條新的道路。 作為新型儲能器件，超級電容器擁有其它儲能器件無法比擬的優(yōu)點—充放電速度快、功率密度高、使用壽命長。但由于其額定電壓很低，一般為1V～3V，因此使用時需多節(jié)串聯(lián)以達(dá)到實用電壓值，而電容單體參數(shù)不一致必然導(dǎo)致單體電壓不平衡。長此以往，勢必嚴(yán)重影響超級電容組壽命及其工作可靠性。 本文從超級電容器結(jié)構(gòu)與工作原理入手，詳細(xì)闡述了其各種特性，分析和比較了目前存在的各種電壓均衡電路，確定了適合能量回收系統(tǒng)中超級電容組的電壓均衡策略，提出了如下兩種方法： 一種是運用飛渡電容轉(zhuǎn)移能量的思想，在飛渡電容與超級電容器之間加入DC/DC變換器，對超級電容器恒流充放電，保證了電壓均衡電路快速性。 針對超級電容器單體電壓低造成的DC/DC變換器恒流控制困難的問題，本文采用了新型開關(guān)電源芯片LTC3425及LTC3418實現(xiàn)了恒流輸出，仿真及試驗結(jié)果驗證了該方法的有效性。 另一種方法為基于變壓器的電壓均衡法，該方法引入全橋逆變器和高頻變壓器構(gòu)成了一種新穎的電壓均衡電路。此方法容易獲得超級電容器串聯(lián)組平均電壓值，使得對低于平均電壓值的超級電容器充電非常方便。此方法以較低成本實現(xiàn)了電壓均衡目的，并通過仿真和試驗驗證了該方法的有效性。 以上兩種方法均通過能量內(nèi)部轉(zhuǎn)移來完成電壓均衡，達(dá)到了較高的均衡效率，適合用于能量回收系統(tǒng)中超級電容組的電壓均衡。
上傳時間： 2013-06-08
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由于能源危機和環(huán)境污染，世界各國均在投巨資發(fā)展電動汽車。燃料電池電動汽車成為電動汽車發(fā)展的“熱點”。大功率DC/DC變換器能夠改善燃料電池的輸出特性，是燃料電池轎車動力系統(tǒng)中關(guān)鍵的零部件。然而它作為一種BUCK形式的開關(guān)電源，主電路是很強的電磁干擾源，產(chǎn)生的干擾可能通過電源線進入到控制電路板，同時控制電路部分也要用小功率的開關(guān)電源進行穩(wěn)壓，因此也可能產(chǎn)生開關(guān)噪聲經(jīng)電源線向外傳輸。因此就必須在控制電路輸入端設(shè)計電磁干擾(Electromagnetic Interference，EMI)濾波器進行傳導(dǎo)干擾的抑制。 本論文首先討論了DC/DC變換器的工作原理，分析了變換器產(chǎn)生傳導(dǎo)干擾從而影響控制電路正常工作的原因。 其次全面、系統(tǒng)地闡述了EMI濾波器的相關(guān)理論，包括阻抗失配原則、人工電源網(wǎng)絡(luò)、濾波網(wǎng)絡(luò)、插入損耗等重要概念。接著研究了濾波元件的選取原則，并針對關(guān)鍵點之一—高頻性能展開了分析，借助仿真觀察了元件寄生參數(shù)的影響，提出了改善濾波器高頻性能的部分方法。 隨后介紹了濾波器的設(shè)計方法，除了介紹通用的設(shè)計方法外，著重分析了濾波器設(shè)計中的另一個關(guān)鍵點—噪聲源阻抗的影響、測量及估算，并在此基礎(chǔ)上系統(tǒng)地形成了基于源阻抗的設(shè)計方法，同時也考慮了濾波器與開關(guān)電源連接時可能出現(xiàn)的系統(tǒng)不穩(wěn)定性問題，通過仿真分析提出解決方案。 然后闡述了EMI濾波器在工程應(yīng)用中的各種注意事項。 最后結(jié)合DC/DC變換器控制電路的實際干擾情況，設(shè)計了EMI濾波器，使控制電路電源輸入端的傳導(dǎo)干擾基本下降到相關(guān)電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)(CISPR25)的三級限值以下。
標(biāo)簽： EMI 開關(guān)電源 濾波器設(shè)計
上傳時間： 2013-06-15
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近年來，隨著工農(nóng)業(yè)的迅速發(fā)展，世界能源消耗速度急劇增加。因此，新能源和節(jié)能技術(shù)的開發(fā)已經(jīng)成為世界各國科技工作者的當(dāng)務(wù)之急。而機車制動能量回收系統(tǒng)是目前國內(nèi)外節(jié)能技術(shù)方面研究的熱點之一。 超級電容作為一種新型電荷儲能元件，具有大容量、大電流快速充放電、壽命長和無污染等特性。這些獨特的優(yōu)點使其在儲能和能量回收方面有著廣闊的應(yīng)用前景。但是由于超級電容單體電壓的差異，如不對其進行實時檢測，在使用過程中將對整個組件的性能造成極大的影響。另外對超級電容內(nèi)部特性的不了解也會對其使用造成障礙。 對超級電容電壓檢測方案的研究和對超級電容時域模型的研究，將為超級電容的電壓均衡方案和超級電容的電參數(shù)分析提供支持，從而為整個能量回收系統(tǒng)的控制策略提供理論依據(jù)。因此以上兩方面的研究將是整篇論文的核心內(nèi)容。 本文采用模塊化的設(shè)計理念，提出了一種兼顧均壓的新型電壓檢測方案。在軟件設(shè)計方面，對電壓檢測系統(tǒng)的軟件架構(gòu)進行分析，利用LabVIEW和ZLGCAN驅(qū)動函數(shù)包設(shè)計了友好的上位機軟件監(jiān)控界面。本文利用誤差理論相關(guān)知識，對超級電容電壓檢測電路的誤差精度進行了詳細(xì)分析。 本文對兩種超級電容時域模型進行建模和參數(shù)推導(dǎo)，并通過試驗驗證了所建模型的正確性。
上傳時間： 2013-05-16
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近年來，由于能源危機和環(huán)境污染，世界各國均在投巨資發(fā)展燃料電池汽車。雙向DC/DC變換器作為燃料電池汽車的中重要部件，需要隨著行駛狀態(tài)的改變，頻繁地切換其工作狀態(tài)，其動態(tài)性能好壞，直接決定汽車動力系統(tǒng)的響應(yīng)速度。本文主要致力于對DC/DC變換器在不同控制策略下的動態(tài)性能進行研究，并在保證其穩(wěn)態(tài)性能的前提下提高系統(tǒng)動態(tài)性能。 本文首先研究了線性控制策略下DC/DC變換器的動態(tài)性能。介紹了閉環(huán)控制系統(tǒng)在頻域和時域的動態(tài)性能指標(biāo)以及二者之間的關(guān)系。當(dāng)系統(tǒng)受到外部干擾較小時，采用頻域分析方法，對Buck和Boost變換器進行了小信號建模，并對其在不同線性補償網(wǎng)絡(luò)控制作用下的動態(tài)性能進行對比分析。當(dāng)系統(tǒng)受到較大干擾時，采用時域分析方法，文中介紹了DC/DC變換器大信號建模方法，并對PID參數(shù)在工程上整定方法加以分析。 DC/DC變換器是一非線性系統(tǒng)，應(yīng)用線性控制策略不可避免地存在一定局限性—動態(tài)性能和穩(wěn)態(tài)性能之間的矛盾。針對這一問題，引入了模糊—PI控制，將其應(yīng)用于DC/DC變換器，以在保持系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)性能不變的前提下，提高其動態(tài)性能。以Buck DC/DC變換器為例，詳細(xì)介紹了模糊-PI控制器的設(shè)計過程，并對設(shè)計的閉環(huán)控制系統(tǒng)用MATLAB進行建模與仿真。最后，通過實驗對比驗證了模糊—PI控制的有效性。 和線性控制策略相比，模糊—PI控制在一定程度上提高了系統(tǒng)的動態(tài)性能，但效果有限。本文引入了另一種非線性控制策略——滑模控制策略。滑模控制策略是目前動態(tài)性能最好的控制策略之一，可以極佳地發(fā)揮系統(tǒng)的硬件潛能。 本文首先介紹了滑模控制相關(guān)知識，推導(dǎo)了其應(yīng)用于Buck和Boost變換器的理論基礎(chǔ)。設(shè)計出針對不同被控對象和工作狀態(tài)的控制策略，對每種控制策略通過仿真分析驗證其有效性。就滑模控制存在的靜差問題、抖振問題和變頻問題均提出了行之有效的解決方案。快速響應(yīng)特性
上傳時間： 2013-08-01
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如何解決能源危機問題，已經(jīng)成為全球關(guān)注的熱點。在當(dāng)前可利用的幾種可再生能源中，太陽能和風(fēng)能是應(yīng)用比較廣泛的兩種。太陽能、風(fēng)能在資源條件和技術(shù)應(yīng)用上都有很好的互補特性，綜合考慮太陽能和風(fēng)能在多方面的互補特性而建立起來的風(fēng)光互補發(fā)電系統(tǒng)是一種經(jīng)濟合理的供電方式。小型風(fēng)光互補發(fā)電系統(tǒng)可以滿足遠(yuǎn)離電網(wǎng)地區(qū)的獨立供電的需求。 本論文的主要工作如下： 1、分析了小型風(fēng)光互補發(fā)電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，研究了小型風(fēng)光互補發(fā)電系統(tǒng)各個組成部分的工作原理及其運行特性。 2、分析了風(fēng)力發(fā)電、光伏發(fā)電以及蓄電池充電的控制策略，重點研究了最大功率點跟蹤控制，并在此基礎(chǔ)上，歸納總結(jié)出一套可行的總體控制方案。 3、設(shè)計了一個以dsPIC30F2010單片機為核心的小型風(fēng)光互補發(fā)電系統(tǒng)控制器，對開關(guān)電源電路、電流檢測電路、電壓檢測電路、DC/DC變換電路、卸載電路等模塊電路進行了硬件設(shè)計，在軟件方面，采用功能塊設(shè)計的方法，對AD采樣、PWM控制、光伏充電、風(fēng)機充電、卸載保護、PI控制、狀態(tài)顯示和過放保護等進行了軟件編程。 4、對控制器進行了實驗調(diào)試，實驗結(jié)果表明本文研究開發(fā)的小型風(fēng)光互補發(fā)電控制器結(jié)構(gòu)簡單，能夠?qū)崿F(xiàn)光伏發(fā)電和風(fēng)力發(fā)電的最大功率點跟蹤控制，滿足蓄電池分段式充電以及過充、過放保護的要求。
標(biāo)簽： 風(fēng)光互補發(fā)電 系統(tǒng)控制器
上傳時間： 2013-08-01
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隨著世界經(jīng)濟的高速發(fā)展、人口的增長和科技的進步，傳統(tǒng)能源的消耗量越來越大，這就帶來了一系列能源的耗盡和環(huán)境污染問題。太陽能作為一種優(yōu)越的可再生能源而受到世界各國的重視并具有較大發(fā)展?jié)摿Α榱诉M一步提高系統(tǒng)的性能，實現(xiàn)系統(tǒng)的優(yōu)化及可靠運行，本文研究獨立運行光伏發(fā)電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、工作原理和控制策略。相對并網(wǎng)系統(tǒng)，這對于國家正大力發(fā)展的西部太陽能資源開發(fā)來說是具有現(xiàn)實意義的。 首先，本文詳細(xì)介紹了光伏發(fā)電的國內(nèi)外研究背景，光伏電池的種類、發(fā)電原理及輸出特性，并介紹了獨立運行光伏發(fā)電系統(tǒng)的組成、運行原理和應(yīng)用，在此基礎(chǔ)上論述了光伏系統(tǒng)常用的DC/DC變換電路，負(fù)載最大功率跟蹤（MPPT）的方法等人們普遍關(guān)注的問題。融合了上述原理技術(shù)，設(shè)計一個功率為25W的獨立運行光伏發(fā)電系統(tǒng)。 其次，為減小傳統(tǒng)的固定步長的擾動法進行最大功率跟蹤的步長大振蕩大，步長小跟蹤速度慢的缺陷，本文提出了電壓自適應(yīng)最大功率跟蹤算法，其原理是引入了不同的步長系數(shù)，根據(jù)功率變量值的大小，確定合適的控制步長進行電壓參考值的給定，并在MATLAB環(huán)境下利用Simulink工具搭建模型進行仿真，仿真結(jié)果驗證了此種跟蹤方法具有快速性、穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性等優(yōu)點。 最后，搭建硬件電路，通過對電池板的不同安裝角度測量得到的數(shù)據(jù)，得出不同季節(jié)在大連地區(qū)安裝的不同最佳角度值。設(shè)計了25W的獨立運行光伏發(fā)電系統(tǒng)的主電路及其控制電路，包括光伏電池的選擇，Boost主電路參數(shù)、控制電路部分、驅(qū)動電路及其檢測電路各模塊分別進行了詳細(xì)的探討；對獨立系統(tǒng)的儲能裝置蓄電池的充放電電路進行了設(shè)計，利用單片機dsPIC30F3011控制電路同時實現(xiàn)了最大功率跟蹤和蓄電池的充電電壓、放電極限電壓及充電電流的控制，可防止過充過放現(xiàn)象的發(fā)生，從而實現(xiàn)獨立光伏發(fā)電系統(tǒng)的可靠運行。
標(biāo)簽： 獨立 光伏發(fā)電系統(tǒng) 運行
上傳時間： 2013-04-24
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作為世界上發(fā)展最快的可再生能源，風(fēng)能受到了世界各國的關(guān)注。隨著風(fēng)機數(shù)量的增加，研究電網(wǎng)故障時風(fēng)力發(fā)電機的動態(tài)響應(yīng)特性越來越重要。 本文以“3.2MW永磁風(fēng)力發(fā)電機系統(tǒng)分析”為工程背景，旨在研究3.2MW永磁風(fēng)力發(fā)電機及其系統(tǒng)在各種正常和非正常工況下的動態(tài)性能，分析變流系統(tǒng)和控制方法對電機性能的影響，為電機的優(yōu)化設(shè)計提供參考。 首先，在對永磁風(fēng)力發(fā)電機的基本理論進行論述的基礎(chǔ)上，分析了變轉(zhuǎn)速變槳距控制策略，并基于Matlab/Simulink建立了風(fēng)力發(fā)電機模型，通過仿真分析了最大功率跟蹤和變槳距控制下發(fā)電機的性能。 其次，研究了雙PWM變流系統(tǒng)電機側(cè)變流器和網(wǎng)側(cè)變流器的控制方法，并基于Matlab/Simulink搭建了基于轉(zhuǎn)速外環(huán)、電流內(nèi)環(huán)雙PI調(diào)節(jié)器的電機側(cè)控制器模型及基于電網(wǎng)電壓定向的電壓外環(huán)、電流內(nèi)環(huán)控制的網(wǎng)側(cè)控制器模型。 最后，基于Matlab/Simulink對電網(wǎng)短路及電網(wǎng)電壓跌落下不同控制方法下的永磁風(fēng)力發(fā)電機系統(tǒng)的動態(tài)性能進行仿真；并對永磁風(fēng)力發(fā)電機機端短路下的運行性能進行仿真，結(jié)果表明：網(wǎng)側(cè)變流器的電流變化以及直流母線的電壓波動對永磁風(fēng)力發(fā)電機系統(tǒng)的動態(tài)性能影響較大，通過控制網(wǎng)側(cè)變流器電流、直流母線電壓的穩(wěn)定，可以有效提高永磁風(fēng)力發(fā)電機系統(tǒng)的動態(tài)性能；給定的電機設(shè)計參數(shù)符合短路電流倍數(shù)要求；永磁風(fēng)力發(fā)電機通過變流裝置并網(wǎng)可大大減小故障對發(fā)電機的沖擊。
標(biāo)簽： MATLAB 風(fēng)力發(fā)電機 動態(tài)仿真
上傳時間： 2013-04-24
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近年來，光伏發(fā)電技術(shù)取得了長足的進步，太陽能已經(jīng)成為當(dāng)今能源的一個重要補充。光伏并網(wǎng)發(fā)電是太陽能大規(guī)模利用的必然趨勢。本文以光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的核心設(shè)備并網(wǎng)逆變器為研究對象，首先給出了單相光伏并網(wǎng)逆變器的詳細(xì)的硬件設(shè)計過程，然后對光伏陣列的最大功能點跟蹤、逆變器的特性及控制方法、并網(wǎng)系統(tǒng)的人機交互子系統(tǒng)等進行了深入的研究。 并網(wǎng)逆變器的硬件設(shè)計是整個系統(tǒng)的基礎(chǔ)和難點之一。本文設(shè)計了1套額定功率為3KW的兩級式光伏并網(wǎng)逆變器，采用F2812DSP作為系統(tǒng)的控制核心。文章對整個硬件的設(shè)計過程和電路原理進行了詳細(xì)分析。 為提高系統(tǒng)效率，光伏陣列都要求工作在最大功率點處。本文在分析了各種MPPT方法的優(yōu)缺點的基礎(chǔ)上，提出了基于移相全橋電路的電導(dǎo)增量法，給出了整個算法在DSP中的實現(xiàn)過程。 并網(wǎng)逆變器輸出級的跟蹤控制技術(shù)是系統(tǒng)設(shè)計的關(guān)鍵點之一。本文詳細(xì)分析了逆變器輸出級的電路工作模式和數(shù)學(xué)模型，深入分析了T型輸出濾波器的原理及電網(wǎng)電壓對輸出電流的影響，提出了基于前饋補償?shù)臄?shù)字PI控制，并給出了其在DSP中的實現(xiàn)過程。 為完成對并網(wǎng)系統(tǒng)的監(jiān)控和設(shè)置，設(shè)計了人機交互子系統(tǒng)，該系統(tǒng)是一個小型嵌入式系統(tǒng)，用MODBUS協(xié)議實現(xiàn)了子系統(tǒng)和控制系統(tǒng)的通信。本文詳細(xì)分析了整個子系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計過程。 最后，對整個系統(tǒng)進行了實驗驗證，結(jié)果表明了系統(tǒng)方案的可行性，系統(tǒng)實現(xiàn)了穩(wěn)定可靠運行。
標(biāo)簽： 單相 光伏并網(wǎng) 數(shù)字式
上傳時間： 2013-05-26
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隨著環(huán)境污染的惡化和能源危機問題的凸現(xiàn)，低污染、高節(jié)能的電動汽車的研究和應(yīng)用成為當(dāng)今汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展趨勢。作為電動汽車所必須的輔助設(shè)備—充電電源，其安全性、高效性及便攜性是影響電動汽車廣泛推廣的關(guān)鍵因素。因此，發(fā)展高效可靠的充電電源已成為電動汽車領(lǐng)域的重點研究方向之一。本論文以移相全橋直流變換器為基礎(chǔ)，系統(tǒng)研究了移相全橋變換器控制策略和電路拓?fù)渲械闹匾獑栴}，研制一套適用于電動汽車的充電電源。論文的主要研究工作包括： 介紹電動汽車充電電源的充電方式以及軟開關(guān)全橋技術(shù)，并對蓄電池的各種充電方式進行比較。 分析了移相全橋直流變換器的基本原理，對現(xiàn)今的幾種零電壓零電流（ZVZCS）移相全橋變換的主電路拓?fù)浔容^，選擇一種具有副邊簡單輔助電路的移相全橋作為主電路拓?fù)洌Y(jié)合所需電源的具體參數(shù)，對主電路拓?fù)涓髟M行設(shè)計，對主電路的工作過程分析，建立了其等效電路小信號模型。利用MATLAB中的SIMULINK仿真模塊對主電路進行仿真，證明了主電路參數(shù)設(shè)計的合理性。 設(shè)計了以DSP為控制核心的電源系統(tǒng)，實現(xiàn)移相全橋控制、輸出電流電壓調(diào)制和過流過壓保護等功能，采用中斷功能實現(xiàn)移相PWM脈沖的軟件生成方法，給出了系統(tǒng)主程序、中斷服務(wù)程序、鍵盤及LCD顯示的程序流程圖。 最后給出樣機的實驗結(jié)果和分析。結(jié)果表明，在任何負(fù)載下，超前臂能夠較好的實現(xiàn)零電壓開關(guān)，在小于半載的情況下，滯后臂能夠較好實現(xiàn)零電流開關(guān)。
上傳時間： 2013-05-29
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