隨著市場經(jīng)濟和現(xiàn)代化工業(yè)的發(fā)展，能源短缺和環(huán)境污染，已經(jīng)成為制約人類社會健康發(fā)展的兩大重要因素。新能源的開發(fā)與利用愈來愈受到重視，太陽能以其清潔環(huán)保、蘊藏豐富等優(yōu)點逐步得到了開發(fā)利用。光伏逆變電源作為太陽能利用中主要的能量變換裝置，是目前研究和發(fā)展的重要環(huán)節(jié)。 本文以實際項目為背景，詳細地分析了30kVA三相光伏并網(wǎng)逆變電源的研制過程。論文的主要工作如下： 首先，概述了光伏發(fā)電的意義以及我國光伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀及前景；介紹了本課題的來源及其主要研究的內(nèi)容；分析了三相逆變器的數(shù)學模型；總結(jié)了三相逆變器的各種抗三相不平衡的拓撲結(jié)構(gòu)，從中選擇了三相四橋臂作為逆變電源的主電路結(jié)構(gòu)；對四橋臂的各種抗三相不平衡控制策略進行了比較，具體分析了二維空間矢量法的原理，考慮到實際的軟硬件條件的限制，對該方法提出了進一步簡化應用的方案。 接著，根據(jù)項目指標，研制了30kVA三相光伏逆變電源樣機的主電路；采用了獨立運行時為LC結(jié)構(gòu)，并網(wǎng)運行時為LCL結(jié)構(gòu)的濾波模式，并總結(jié)了濾波器參數(shù)設計的步驟，給出了濾波器的相關(guān)參數(shù)；獨立地設計和研制了以TMS320F2812芯片為核心的主控板，以及液晶顯示、保護、采樣、鎖相等控制電路，并總結(jié)了印制電路板設計中需要注意的事項。 隨后，介紹了DSP的編程環(huán)境：詳細地分析了顯示鍵盤程序、七段式的電壓空間矢量PWM程序以及相關(guān)的主程序和中斷程序并給出了流程圖；總結(jié)了編程注意事項；構(gòu)思了光伏逆變電源并網(wǎng)運行的整個過程；具體地說明了鎖相環(huán)和捕獲單元的應用方法；概述了孤島效應的產(chǎn)生與防治。 最后，設計了獨立運行時的MATLAB仿真試驗，在閉環(huán)中采用了最大誤差控制法，取得了良好的仿真效果，并在此基礎上，進行了30kVA三相光伏并網(wǎng)逆變電源樣機的安裝，順利完成了獨立運行的調(diào)試，并給出了實驗波形。
標簽： 三相 光伏并網(wǎng) 逆變電源
上傳時間： 2013-07-02
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矢量控制變頻調(diào)速系統(tǒng)是國內(nèi)當前電氣傳動和自動化領(lǐng)域研究的熱點和技術(shù)攻堅的難點。矢量控制技術(shù)作為一種先進的控制策略，是在電機統(tǒng)一理論、機電能量轉(zhuǎn)換和坐標變換理論的基礎上發(fā)展起來的，具有先進性、新穎性和實用性的特點。其思想就是將異步電動機的數(shù)學模型通過坐標變換，將定子電流矢量分解為按轉(zhuǎn)子磁場定向的兩個直流分量并分別加以控制，從而實現(xiàn)磁通和轉(zhuǎn)矩的解耦控制，以期達到獨立控制電機轉(zhuǎn)矩的效果。 本課題基于矢量控制的基本原理，采用TI公司最先進的電機控制專用DSP芯片TMS320F2812，開發(fā)出了一套基于轉(zhuǎn)子磁鏈位置估計和轉(zhuǎn)子速度估計的電流轉(zhuǎn)速雙閉環(huán)的轉(zhuǎn)子磁場定向直接矢量控制變頻調(diào)速系統(tǒng)，并實現(xiàn)了實際運行，初步達到了產(chǎn)品化的目標。主要的工作如下： (1)從電機數(shù)學模型和坐標系變換入手，采用電流轉(zhuǎn)速雙閉環(huán)的轉(zhuǎn)子磁場定向直接矢量控制方案，深入探討了SVPWM和矢量控制的基本原理，并完成了調(diào)速系統(tǒng)的功能框圖； (2)基于TI公司的DSP芯片TMS320F2812和MITSUBISHI的IPM模塊PM50RSA120，設計了調(diào)速系統(tǒng)的硬件電路，包括控制電路，驅(qū)動電路，電源電路和操作面板電路等； (3)設計了基于轉(zhuǎn)子磁鏈位置估計和速度估計的電流轉(zhuǎn)速雙閉環(huán)的轉(zhuǎn)子磁場定向直接矢量控制變頻調(diào)速系統(tǒng)的軟件部分，給出了調(diào)速系統(tǒng)的軟件流程圖和各子模塊的具體實現(xiàn)； (4)采用先進的自適應Fuzzy-PI調(diào)節(jié)器來代替?zhèn)鹘y(tǒng)的PI調(diào)節(jié)器作為速度控制器，取得了較好的控制效果； (5)搭建了整個變頻調(diào)速實驗平臺，進行了整機測試，給出了實驗結(jié)果和結(jié)論。 該系統(tǒng)已經(jīng)成功應用于矢量變頻器成品生產(chǎn)中，在北京天華博實電氣有限公司的變頻器生產(chǎn)車間進行了相應的實驗。實驗表明，該系統(tǒng)具有良好的動靜態(tài)性能，運行穩(wěn)定，抗干擾能力強，獲得用戶好評，不失為一套具有先進性、新穎型、實用性的高性能變頻調(diào)速系統(tǒng)。
標簽： 異步電動機 變頻調(diào)速系統(tǒng) 矢量控制
上傳時間： 2013-05-25
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本課題來源于企業(yè)委托開發(fā)項目：大功率兩電平矢量控制變頻器的開發(fā)。課題以感應電動機變頻調(diào)速系統(tǒng)的產(chǎn)品化開發(fā)為目標，對感應電動機參數(shù)離線辨識技術(shù)和控制器進行了研究和試驗。本人除了參加整體系統(tǒng)的設計和制作任務外，獨立完成了參數(shù)離線辨識工作。文章介紹了一種實用的參數(shù)離線辨識方法，在綜合各種控制策略基礎上給出了一套基于DSP的數(shù)字化解決方案，通過整機進行了軟硬件調(diào)試，實現(xiàn)了設計目標。為產(chǎn)品化打下一定的基礎。 論文第1章介紹了矢量控制以及坐標變換，分析了電動機參數(shù)對矢量控制的影響，通過Matlab仿真了電動機參數(shù)變化對變頻器輸出的影響。 第2章對辨識主要介紹了參數(shù)辨識的算法，對感應電機靜態(tài)數(shù)學模型進行了化簡，得到各個參數(shù)與電壓電流之間的關(guān)系方程。通過單相直流試驗和單相交流試驗辨識電動機參數(shù)。采用迭代算法計算出非線性方程的數(shù)值，還介紹了一種基于電壓電流瞬時值計算電動機功率因數(shù)的方法。 第3章對控制器進行了研究，對當前比較先進的自抗擾控制，自適應控制，基于非線性的逆控制等控制策略進行了綜述。最后對基于PI轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的間接矢量控制系統(tǒng)進行了仿真，并給出了仿真結(jié)果。 第4章介紹了實驗室自主開發(fā)的基于TI公司DSP TMS320F2812的通用交流調(diào)速試驗裝置。根據(jù)通用試驗裝置的設計要求設計了控制板電路，電源板電路，功率板電路等電路，進行了調(diào)試，并應用到試驗之中，性能達到要求。 第5章介紹了整個系統(tǒng)的功能軟件設計和功能試驗結(jié)果，給出了部分程序流程圖和裝置的基本功能試驗波形。 最后就課題的研究進行了整體總結(jié)，為將來的后續(xù)研究提出建議。
上傳時間： 2013-06-25
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隨著鋰電池技術(shù)的發(fā)展和節(jié)能環(huán)保概念的普及，大容量鋰離子電池在大功率場合的應用前景也越來越廣闊，比如電動汽車、電動自行車、混合動力汽車、太陽能發(fā)電系統(tǒng)等新能源以及航空航天領(lǐng)域。 但是鋰離子電池組串聯(lián)使用時容量不均衡的問題大大限制其廣泛應用，加入均衡電路是有效的解決方法。尤其是對于大容量的鋰電池組，價格昂貴，更是需要有效可靠的均衡電路與均衡策略。可以說，要實現(xiàn)大容量鋰離子電池在大功率場合的廣泛應用，電池單體的有效均衡是目前的技術(shù)瓶頸之一。因此深入研究鋰離子電池組均衡電路的關(guān)鍵問題很有意義。 本文主要研究了以下幾個方面的內(nèi)容： 1．總結(jié)和比較了現(xiàn)在均衡電路的研究現(xiàn)狀，包括均衡拓撲和控制策略。 2．結(jié)合均衡電路的需要，對鋰電池的特性做了詳細的測試和深入的研究，得出了對均衡有指導意義的結(jié)論。 3．介紹了本課題所采用的鋰離子電池組均衡電路的工作原理和設計流程，并給出了具體電路和參數(shù)設計的結(jié)果。 4．基于鋰離子電池的特性，提出了新穎的過均衡加滯環(huán)控制的方案。最后，給出了實驗和仿真結(jié)果，驗證了方案的可行性。 5．基于本文的研究工作對串聯(lián)鋰離子電池的均衡做了一些總結(jié)和展望。
上傳時間： 2013-06-11
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工業(yè)生產(chǎn)過程中，時滯對象普遍存在，同時也是較難控制的，尤其是大時滯對象的控制一直都是一個難題。而很多溫度控制系統(tǒng)都是屬于大時滯系統(tǒng)，常見的智能溫度控制器雖然在溫度控制的實際應用中表現(xiàn)了比較理想的控制效果，但它仍然屬于將參數(shù)整定與系統(tǒng)控制分開處理的離線整定方法，如果工況發(fā)生變化就必須重新調(diào)整參數(shù)。針對這一問題，為了實現(xiàn)時滯系統(tǒng)參數(shù)自整定的控制，本文將神經(jīng)網(wǎng)路控制、模糊控制和PID控制結(jié)合起來，設計了基于神經(jīng)網(wǎng)路的模糊自適應PID控制器。 首先，本論文分析了時滯系統(tǒng)的特點，討論了幾種時滯系統(tǒng)較為成熟的常規(guī)控制算法：微分先行控制算法、史密斯預估控制算法、大林控制算法，并深入研究了它們的控制性能；并且通過仿真對這三種控制方法在溫控系統(tǒng)中的控制性能進行了比較。 其次，在分析PID參數(shù)自整定傳統(tǒng)方法的基礎上，設計了一種改進方法，并設計了相應的控制器。該控制器綜合了模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡控制和PID控制各自的長處，既具備了模糊控制簡單有效的控制作用以及較強的邏輯推理功能，也具備了神經(jīng)網(wǎng)絡的自適應、自學習的能力，同時也具備了傳統(tǒng)PID控制的廣泛適應性。該方法不需要離線整定參數(shù)，實現(xiàn)了在線自整定參數(shù)。仿真實驗表明了該控制器對模型和環(huán)境都具有較好的適應能力和較強的魯棒性。 最后將基于神經(jīng)網(wǎng)路的模糊自適應PID控制器應用于貝加萊PID溫控裝置，能夠出色地實現(xiàn)參數(shù)的在線自整定。理論分析、系統(tǒng)仿真、實驗結(jié)果都證實了這種控制策略能有效地減少系統(tǒng)超調(diào)量，并減少了調(diào)節(jié)時間，提高了系統(tǒng)的實時性和控制精度。
標簽： 時滯系統(tǒng) 參數(shù) 自整定控制
上傳時間： 2013-07-05
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圖像的采集和傳輸是實時監(jiān)控、遠程控制、智能小區(qū)等諸多領(lǐng)域的關(guān)鍵技術(shù)。基于傳統(tǒng)：PC的圖像采集已成為現(xiàn)實。隨著信息技術(shù)的迅速發(fā)展，嵌入式系統(tǒng)的研究開發(fā)成為了后PC時代的一個熱點，它被廣泛應用于工業(yè)現(xiàn)場、信息家電等各行各業(yè)。同時，圖像的遠程采集傳輸也朝著專業(yè)化、多樣化和低成本的方向發(fā)展。利用嵌入式技術(shù)來實現(xiàn)圖像的遠程采集傳輸正順應了時代發(fā)展，有較大的實用價值。 本文主要研究了基于嵌入式的遠程圖像采集傳輸系統(tǒng)。嵌入式終端采用$3C2410為核心的目標板為硬件平臺，采用嵌入式Linux為系統(tǒng)平臺。系統(tǒng)通過連接在嵌入式終端的USB攝像頭完成靜態(tài)圖像數(shù)據(jù)采集，并進行圖像壓縮處理。在圖像傳輸方面，論文設計了兩種模式：一種是通過Intemet傳輸?shù)摹⒒贐/S模式的傳輸方式。在該模式下，遠端客戶機通過瀏覽器訪問架設在終端里的嵌入式服務器而獲得圖像信息。另一種是基于GPRS網(wǎng)絡實現(xiàn)遠程無線圖像傳輸。終端將采集到的圖像數(shù)據(jù)通過GPRS網(wǎng)絡發(fā)送到擁有固定Ip的監(jiān)控服務器上來完成圖像遠程傳輸。 本文首先介紹了圖像采集傳輸和嵌入式方面的相關(guān)內(nèi)容，并介紹了本論文所采用的開發(fā)平臺。為了順利開發(fā)接著構(gòu)建了開發(fā)環(huán)境，這里包括U-boot的移植、Linux系統(tǒng)的內(nèi)核編譯和移植、設備驅(qū)動模塊的加載以及交叉編譯環(huán)境的建立。在此基礎上，利用Vide04Linux的接口函數(shù)，用C語言實現(xiàn)了圖像原始數(shù)據(jù)的采集程序，并利用JPEG算法了實現(xiàn)圖像壓縮。在基于B/S模式的傳輸方式中，首先利用Boa架設了嵌入式服務器，然后用C語言完成CGI腳本，該腳本將圖像嵌入網(wǎng)頁并實時更新以實現(xiàn)網(wǎng)頁的動態(tài)輸出。在基于GPRS實現(xiàn)遠程無線圖像傳輸方式中，論文詳細分析了系統(tǒng)通訊數(shù)據(jù)流的特征，提出了采用辨識特征字符、數(shù)據(jù)打包等策略以實現(xiàn)GPRS的網(wǎng)絡連接和數(shù)據(jù)通訊，并且在此基礎上用C語言編程實現(xiàn)。同時，在PC(Linux)上用Socket編程實現(xiàn)了監(jiān)控服務器軟件，該軟件用以接收圖像數(shù)據(jù)和控制嵌入式終端的系統(tǒng)狀態(tài)。最后，論文分析比較了兩種傳輸方式的區(qū)別和優(yōu)缺點。試驗證明，采用兩種方式都能成功實現(xiàn)圖像的遠程采集傳輸，并且試驗效果較好。
上傳時間： 2013-05-17
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高頻開關(guān)電源系統(tǒng)具有體積小、重量輕、高效節(jié)能、輸出紋波小等優(yōu)點，現(xiàn)已開始逐步成為現(xiàn)代電源系統(tǒng)的主流。但是在傳統(tǒng)的開關(guān)電源技術(shù)中，它通常是采用模擬電路來實現(xiàn)電壓或電流控制的。近年來，隨著數(shù)字信號處理技術(shù)的日益完善、成熟，微處理器/微控制器和數(shù)字信號處理器性價比的不斷提高，數(shù)字控制在以實現(xiàn)復雜的控制策略，采用數(shù)字控制具有更高的穩(wěn)定性、可靠性和靈活性，并本文對開關(guān)電源的常用拓撲結(jié)構(gòu)、模糊控制、模糊PID控制理論、PWM產(chǎn)生原理進行了研究，在此基礎上設計了一種新型數(shù)字化的開關(guān)電源系統(tǒng)。該系統(tǒng)以TMS320LF2407為控制核心，利用模糊PID控制，建立電壓環(huán)單環(huán)控制結(jié)構(gòu)，直接生成數(shù)字PWM波形，經(jīng)過IR2118驅(qū)動主電路的功率開關(guān)管(MOSFET)。 本系統(tǒng)采用模糊PID控制策略。該控制策略既能發(fā)揮模糊控制的動態(tài)響應快、超調(diào)量小、較好的適應性的特點，又能發(fā)揮PID控制的穩(wěn)態(tài)精度高的優(yōu)點，能較好的適應開關(guān)電源的非線性，實時性控制的需要。整個電源系統(tǒng)以DSP為控制核心，用單個TMS320LF2407 DSP芯片來集中實現(xiàn)電源輸出調(diào)壓和過壓過流保護等要靈活地選擇不同的控制功能。 另外，本文按照高頻開關(guān)電源的設計步驟，采用基于DSP的數(shù)字控制方式，最后對本開關(guān)電源主電路進行了PID控制和模糊PID控制的對比仿真研究。仿真結(jié)果表明這種控制策略具有很好的控制性能，算法實現(xiàn)比較簡單，同時控制模塊設計簡單，可靠性高，是一種比較實用、易于實現(xiàn)的控制算法。
標簽： PID 模糊 控制開關(guān)
上傳時間： 2013-07-01
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高壓直流電源廣泛應用于醫(yī)用X射線機，工業(yè)靜電除塵器等設備。傳統(tǒng)的工頻高壓直流電源體積大、重量重、變換效率低、動態(tài)性能差，這些缺點限制了它的進一步應用。而高頻高壓直流電源克服了前者的缺點，已成為高壓大功率電源的發(fā)展趨勢。本文對應用在高輸出電壓大功率場合的開關(guān)電源進行研究，對主電路拓撲、控制策略、工藝結(jié)構(gòu)等方面做出詳細討論，提出實現(xiàn)方案。 高壓變壓器由于匝比很大，呈現(xiàn)出較大的寄生參數(shù)，如漏感和分布電容，若直接應用在PWM變換器中，漏感的存在會產(chǎn)生較高的電壓尖峰，損壞功率器件，分布電容的存在會使變換器有較大的環(huán)流，降低了變換器的效率。本文選用具有電容型濾波器的LCC諧振變換器為主電路拓撲，它可以利用高壓變壓器中漏感和分布電容作為諧振元件，減少了元件的數(shù)量，從而減小了變換器的體積。 LCC諧振變換器采用變頻控制策略，可以工作在電感電流連續(xù)模式(CCM)和電感電流斷續(xù)模式(DCM)，本文對這兩種工作模式進行詳細討論。針對CCM下的LCC諧振變換器，本文分析其工作原理，用基波近似法推導出變換器的穩(wěn)態(tài)模型，給出一種詳盡的設計方法，可以保證所有開關(guān)管在全負載范圍內(nèi)實現(xiàn)零電壓開關(guān)，減小電流應力和開關(guān)頻率的變化范圍，并進行仿真驗證。基于該變換器，研制出輸出電壓為41kV，功率為23kW的高頻高壓電源，實驗結(jié)果驗證了分析與設計的正確性。 針對DCM下的LCC諧振變換器，本文分析其工作原理，該變換器可以實現(xiàn)零電流開關(guān)，有效地減小IGBT拖尾電流造成的關(guān)斷損耗。論文通過電路狀態(tài)方程推導出變換器的電壓傳輸比特性，在此基礎上對主電路參數(shù)進行設計，并進行仿真驗證。基于該變換器，研制出輸出電壓為66kV，功率為72kW的高頻高壓電源，實驗結(jié)果表明了方案的可行性。
上傳時間： 2013-04-24
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本文從感應加熱基本原理出發(fā)，概述了感應加熱技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢，在分析串聯(lián)諧振逆變器各種功率控制策略原理及優(yōu)缺點的基礎上，對于移相調(diào)功輕載時的缺陷，本文將有限雙極性PWM法引入逆變器輕載時的輸出控制，通過DPLL鎖相，使滯后橋臂的電壓與電流始終保持一定的相位，同時結(jié)合非輕載時移相功率調(diào)節(jié)良好的特性，提出了一種基于DSP的新型功率控制策略，克服了傳統(tǒng)移相全橋的缺點，使得高頻逆變電源在輕載條件下仍能實現(xiàn)軟開關(guān)，且輕載時電流連續(xù)調(diào)節(jié)范圍廣，三角畸變程度輕于PSPWM，大幅度的擴大了負載的適用范圍，提高了電源整機效率。 在對新型PWM功率控制串聯(lián)諧振逆變器工作過程進行分析的基礎上，解決了所有開關(guān)管的軟開關(guān)問題；并通過分析功率輸出單元的輸出電壓、電流、功率等，進而得到一個脈沖周期的輸出電壓、電流及功率的計算式。在這些理論分析的基礎上，本文設計了基于新型PWM功率控制策略的感應加熱電源實驗系統(tǒng)，對主電路各元器件進行了精確計算與設計，設計了以TMS320LF2407A為核心的控制與保護電路，并對DSP外圍電路進行設計，同時編寫了基于新型PWM功率控制策略，以數(shù)字環(huán)相環(huán)及功率控制算法為核心的DSP程序，相關(guān)的仿真與實驗系統(tǒng)得到的輸出波形很好的驗證了新型PWM控制策略的可行性。
上傳時間： 2013-04-24
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本文主要研究變速風力發(fā)電系統(tǒng)最大功率點的跟蹤問題，以使風力機在處于額定風速以下時能夠?qū)崿F(xiàn)最大風能捕獲。風力發(fā)電系統(tǒng)所采用的功率變流器和最大功率點的跟蹤控制策略提供了基本的研究平臺，以完成本課題的研究。 為了將風能輸送給電網(wǎng)，變速風力機要有變流器將發(fā)電機發(fā)出的電壓和頻率都不斷改變的電能轉(zhuǎn)換成恒頻恒壓的電能，再傳輸給電網(wǎng)。本文采用了變速風力機，永磁發(fā)電機，三相AC-DC-DC-AC變流器，變壓器等構(gòu)建了變速風力發(fā)電系統(tǒng)。AC-DC-DC-AC變流器用于將永磁發(fā)電機發(fā)出的電壓和頻率都不斷改變的電能傳輸給電網(wǎng)。鑒于DC-DC直流環(huán)節(jié)在能量傳輸中的重要性，本文專門研究了單重Sepic變換器和雙重Sepic變換器在變速風力發(fā)電系統(tǒng)中所起的作用。 一個先進的變速風力發(fā)電系統(tǒng)的最大功率點跟蹤控制策略要對所控制的風力機起到良好的控制效果，不僅與風電系統(tǒng)所采用的變流器的拓撲結(jié)構(gòu)有關(guān)，也與自身的控制方式有關(guān)。本文在對常用的幾種最大功率點的跟蹤控制策略分析研究的基礎上提出了以風力機的輸出功率和系統(tǒng)儲能的變化率以及風力機轉(zhuǎn)速等相關(guān)數(shù)據(jù)來確定風力機的實際工作點的最大功率點跟蹤控制策略，該策略的實施不依賴于風力機自身的特性，不需要測量風速等。 由于對變速風力機的建模和仿真是理解和驗證風力發(fā)電系統(tǒng)特性和最大功率點跟蹤控制策略的可行性的重要手段。因此本文在Matlab軟件的Simulink環(huán)境下對所研究的變速風力發(fā)電系統(tǒng)作了建模和仿真。仿真結(jié)果充分證明了本文所提出的變速風力發(fā)電系統(tǒng)最大功率點跟蹤控制策略的正確性和可行性。
上傳時間： 2013-04-24
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