目前，能源危機(jī)與環(huán)境污染已經(jīng)備受關(guān)注，被各個國家提上紀(jì)事日程。在眾多的新能源中，風(fēng)能以它可再生、清潔、無污染等特點(diǎn)受到人們的青睞。在風(fēng)力發(fā)電技術(shù)上也從獨(dú)立型逐漸向并網(wǎng)型轉(zhuǎn)變，因此并網(wǎng)技術(shù)已成為主流。由于變速恒頻具有發(fā)電量大，對風(fēng)電場風(fēng)速的變化適應(yīng)性好具有較高的葉尖速比等優(yōu)點(diǎn)，所以變速恒頻必然會取代恒速恒頻。實(shí)現(xiàn)變速恒頻的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組有很多種，其中永磁同步直驅(qū)式風(fēng)力發(fā)電機(jī)由于不需要齒輪箱，因而改善風(fēng)能轉(zhuǎn)換效率，減小維護(hù)，降低了噪音，提高可靠性，本文以永磁同步直驅(qū)式發(fā)電系統(tǒng)為研究對象。 本文針對永磁同步直驅(qū)式發(fā)電雙PWM變換器系統(tǒng)，首先在對變速恒頻理論研究的基礎(chǔ)上，對風(fēng)力機(jī)的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行了分析，完成了對風(fēng)力機(jī)的最大風(fēng)力跟蹤模擬仿真。由于發(fā)電機(jī)發(fā)出的電隨著風(fēng)速的不斷變化，因此就靠控制變換器來實(shí)現(xiàn)恒壓恒頻的電壓并送入電網(wǎng)。其次在對永磁同步發(fā)電機(jī)和變換器的數(shù)學(xué)模型研究的基礎(chǔ)上提出了對整流側(cè)和電網(wǎng)側(cè)變換器分開控制，控制整流器來控制發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速，控制逆變器來實(shí)現(xiàn)穩(wěn)壓和恒頻的向電網(wǎng)輸送電壓。并對逆變器側(cè)的直流電容和電感選值給出了范圍，在這些理論基礎(chǔ)上對逆變器進(jìn)行了MATLAB/SIMULINK仿真，給出了仿真結(jié)果。在前面理論分析的基礎(chǔ)上，針對逆變器部分做了硬件和軟件的設(shè)計(jì)。選用智能功率模塊(IPM)作為逆變器，采用霍爾電壓、電流傳感器實(shí)現(xiàn)了對電壓電流的采樣，控制器選用TMS320F2407A，并制作了對采樣信號處理電路板、PWM信號處理電路板和傳感器電路板，編寫了程序。
標(biāo)簽： 風(fēng)力發(fā)電機(jī) 變速恒頻
上傳時間： 2013-06-17
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應(yīng)用于煤礦、石化等易燃易爆環(huán)境的電子設(shè)備必須滿足防爆的要求，本質(zhì)安全型是最佳的防爆形式。本質(zhì)安全型開關(guān)電源具有重量輕、體積小、制造工藝簡單、成本低、安全性能高等優(yōu)點(diǎn)，因而具有廣闊的發(fā)展前景。單端反激變換器是開關(guān)變換器的一種基本的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，在實(shí)際中應(yīng)用比較廣泛，因此對單端反激變換器進(jìn)行本質(zhì)安全特性分析是本質(zhì)安全開關(guān)電源設(shè)計(jì)的重要基礎(chǔ)。本質(zhì)安全型開關(guān)變換器的設(shè)計(jì)，主要是對變換器中的儲能元件進(jìn)行設(shè)計(jì)，即變換器中的電感和輸出濾波電容進(jìn)行設(shè)計(jì)。 本文對變換器的靜態(tài)特性進(jìn)行了深入分析，指出反激變換器存在三種工作模式：CISM-CCM、IISM-CCM和DCM：得出了變換器工作在整個動態(tài)范圍內(nèi)的最大輸出紋波電壓、最大電感電流和最大輸出短路釋放能量。對單端反激變換器的本質(zhì)安全特性進(jìn)行了分析，得出輸出本質(zhì)安全型單端反激變換器的非爆炸判斷方法，并通過安全火花試驗(yàn)裝置對變換器進(jìn)行爆炸性試驗(yàn)，驗(yàn)證了輸出本安判據(jù)的正確性。得出輸出本質(zhì)安全型單端反激變換器的設(shè)計(jì)方法，以同時滿足輸出紋波電壓和輸出本安要求作為約束條件，得到了本質(zhì)安全型單端反激變換器電感、電容參數(shù)的設(shè)計(jì)范圍。給出了具體實(shí)例，并進(jìn)行仿真和試驗(yàn)研究，仿真和實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了理論分析的正確性和設(shè)計(jì)方法的可行性。
上傳時間： 2013-06-25
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多電平逆變器在大容量、高壓場合得到了廣泛的應(yīng)用。在多電平逆變器的多種控制策略中，空間矢量脈寬調(diào)制(SVPWM)算法具有調(diào)制比大、能夠優(yōu)化輸出電壓波形、易于數(shù)字實(shí)現(xiàn)、母線電壓利用率高等優(yōu)點(diǎn)，成為人們關(guān)注的熱點(diǎn)。 本文首先對電力電子技術(shù)的發(fā)展前景和多電平逆變器控制技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r進(jìn)行了綜述。在分析兩電平逆變器工作原理的基礎(chǔ)上對三電平逆變器進(jìn)行了研究，綜合比較了三電平逆變電路三種典型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的優(yōu)缺點(diǎn)；介紹了二極管箝位型三電平逆變器，分析了二極管箝位型三電平逆變器相對于傳統(tǒng)兩電平逆變器的優(yōu)點(diǎn)，體現(xiàn)了課題研究的重要意義。其次，本文以中點(diǎn)箝位式三電平逆變器的基本拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)，著重分析了三電平空間電壓矢量調(diào)制基本原理，提出了一種將最近的三個矢量合成參考矢量的空間矢量脈寬調(diào)制算法，給出大扇區(qū)和小三角形區(qū)域判斷規(guī)則以及合成參考電壓矢量的相應(yīng)輸出作用順序，并優(yōu)化了開關(guān)矢量的作用順序，利于實(shí)現(xiàn)對中點(diǎn)電壓的控制，使算法易于實(shí)現(xiàn)。再次，論文分析了三電平逆變器直流側(cè)電容電壓不平衡產(chǎn)生的原因，分析了大、中、小矢量對中點(diǎn)電位的影響，提出了能夠影響中點(diǎn)電位波動的關(guān)鍵矢量，并通過分配成對小矢量的作用時間實(shí)現(xiàn)了對中點(diǎn)電位的控制。最后，采用MATLAB軟件對所推導(dǎo)的三電平逆變器SVPWM調(diào)制算法進(jìn)行了仿真分析，結(jié)果證明了算法的可行性。
上傳時間： 2013-08-01
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近些年來，隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，電力電子系統(tǒng)集成受到越來越多的關(guān)注，其中標(biāo)準(zhǔn)化模塊的串并聯(lián)技術(shù)成為研究熱點(diǎn)之一。輸入并聯(lián)輸出串聯(lián)型(Input-Parallel and Output-Series，IPOS)組合變換器適用于大功率高輸出電壓的場合。 要保證IPOS組合變換器正常工作，必須保證其各模塊的輸出電壓均衡。本文首先揭示了IPOS組合變換器中每個模塊輸入電流均分和輸出電壓均分之間的關(guān)系，在此基礎(chǔ)上提出一種輸出均壓控制方案，該方案對系統(tǒng)輸出電壓調(diào)節(jié)沒有影響。選擇移相控制全橋(Full-Bridge，F(xiàn)B)變換器作為基本模塊，對n個全橋模塊組成的IPOS組合變換器建立小信號數(shù)學(xué)模型，推導(dǎo)出采用輸出均壓控制方案的IPOS-FB系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，該模型證明各模塊輸出均壓閉環(huán)不影響系統(tǒng)輸出電壓閉環(huán)的調(diào)節(jié)，給出了模塊輸出均壓閉環(huán)和系統(tǒng)輸出電壓閉環(huán)的補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)參數(shù)設(shè)計(jì)。對于IPOS組合變換器，采用交錯控制，由于電流紋波抵消效應(yīng)，輸入濾波電容容量可大大減小；由于電壓紋波抵消作用，在相同的系統(tǒng)輸出電壓紋波下，各模塊的輸出濾波電容可大大減小，由此可以提高變換器的功率密度。 根據(jù)所提出的輸出均壓控制策略，在實(shí)驗(yàn)室研制了一臺由兩個1kW全橋模塊組成的IPOS-FB原理樣機(jī)，每個模塊輸入電壓為270V，輸出電壓為180V。并進(jìn)行了仿真和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，結(jié)果均表明本控制方案是正確有效的。
標(biāo)簽： 輸入 并聯(lián) 串聯(lián)
上傳時間： 2013-06-17
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隨著通訊技術(shù)和電力系統(tǒng)的發(fā)展，對通訊用電源和電力操作電源的性能、重量、體積、效率和可靠性都提出了更高的要求。而應(yīng)用于中大功率場合的全橋變換器與軟開關(guān)的結(jié)合解決了這一問題。因此，對其進(jìn)行研究設(shè)計(jì)具有十分重要的意義。 首先，論文闡述PWM DC/DC變換器的軟開關(guān)技術(shù)，且根據(jù)移相控制PWM全橋變換器的主電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，選定適合于本論文的零電壓開關(guān)軟開關(guān)技術(shù)的電路拓?fù)洌ζ浠竟ぷ髟磉M(jìn)行闡述，同時給出ZVS軟開關(guān)的實(shí)現(xiàn)策略。 其次，對選定的主電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)進(jìn)行電路設(shè)計(jì)，給出主電路中各參量的設(shè)計(jì)及參數(shù)的計(jì)算方法，包括輸入、輸出整流橋及逆變橋的器件的選型，輸入整流濾波電路的參數(shù)設(shè)計(jì)、高頻變壓器及諧振電感的參數(shù)設(shè)計(jì)以及輸出整流濾波電路的參數(shù)設(shè)計(jì)。 然后，論述移相控制電路的形成，對移相控制芯片進(jìn)行選擇，同時對移相控制芯片UC3875進(jìn)行詳細(xì)的分析和設(shè)計(jì)。對主功率管MOSFET的驅(qū)動電路進(jìn)行分析和設(shè)計(jì)。 最后，基于理論計(jì)算，對系統(tǒng)主電路進(jìn)行仿真，研究其各部分設(shè)計(jì)的參數(shù)是否合乎實(shí)際電路。搭建移相控制ZV SDC/DC全橋變換器的實(shí)驗(yàn)平臺，在系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)平臺上做了大量的實(shí)驗(yàn)。 實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，論文所設(shè)計(jì)的DC/DC變換器能很好的實(shí)現(xiàn)軟開關(guān)，提高效率，使輸出電壓得到穩(wěn)定控制，最后通過調(diào)整移相控制電路，可實(shí)現(xiàn)直流輸出的寬范圍調(diào)整，具有很好的工程實(shí)用價(jià)值。
上傳時間： 2013-08-04
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近年來在運(yùn)動控制領(lǐng)域三電平中壓變頻器的開發(fā)研究得到了廣泛關(guān)注，三電平逆變器使得電壓型逆變器的大容量化、高性能化成為可能，研究和開發(fā)三電平逆變器，無論在技術(shù)上還是在實(shí)際應(yīng)用上都有十分重要的意義。 本文首先論述了三電平逆變器的原理，詳細(xì)分析了一種控制策略—空間電壓矢量法，給出PWM波的計(jì)算公式和開關(guān)動作次序，并仿真出波形。 其次闡述了三電平逆變器的主電路構(gòu)成、功率器件MOSFET的驅(qū)動技術(shù)和基于DSP2407A控制系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)，并據(jù)此設(shè)計(jì)出了一套小容量三電平逆交器實(shí)驗(yàn)裝置。 最后介紹了三電平空間電壓矢量控制算法的實(shí)現(xiàn)和軟件設(shè)計(jì)，給出了實(shí)驗(yàn)裝置的運(yùn)行結(jié)果，并分析了設(shè)計(jì)中存在的問題。
上傳時間： 2013-04-24
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大功率電力電子裝置的廣泛應(yīng)用使電力系統(tǒng)無功功率補(bǔ)償和諧波污染問題日趨嚴(yán)重，動態(tài)無功功率補(bǔ)償和諧波抑制成為現(xiàn)代電力傳動領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)。傳統(tǒng)補(bǔ)償技術(shù)由于主控制器運(yùn)算能力的限制，難以對實(shí)時信號進(jìn)行有效分析，影響了補(bǔ)償效果。而DSP計(jì)算速度快，能夠?qū)崿F(xiàn)復(fù)雜的數(shù)字信號處理或數(shù)字實(shí)時控制。本文針對礦井直流提升機(jī)的無功補(bǔ)償問題，設(shè)計(jì)了一種基于DSP的TCR型動態(tài)無功補(bǔ)償器，以穩(wěn)定電網(wǎng)電壓、減小電壓波動，提高功率因數(shù)。 本文綜述了無功補(bǔ)償技術(shù)的國內(nèi)外研究概況、水平和發(fā)展趨勢，基于 MATLAB 對電力電子裝置諧波源進(jìn)行了諧波分析與仿真，分析和介紹了 TCR 的無功補(bǔ)償原理及瞬時無功理論，確定了無功補(bǔ)償系統(tǒng)主電路及其控制系統(tǒng)，提出了系統(tǒng)的總體方案。 本設(shè)計(jì)選用 TMS320F2812 DSP 芯片作為主處理器，設(shè)計(jì)了信號輸入、濾波放大和信號調(diào)理等 DSP 外圍硬件電路；軟件方面采用模塊化設(shè)計(jì)，編寫了軟件流程圖，給出了部分程序代碼。 本文基于MATLAB軟件對無功補(bǔ)償控制系統(tǒng)的補(bǔ)償效果進(jìn)行了模擬仿真。仿真結(jié)果表明：系統(tǒng)線電壓、負(fù)載無功功率和TCR無功功率等在兩個周期內(nèi)達(dá)到穩(wěn)定，系統(tǒng)線電壓波動小于3％，系統(tǒng)線電壓和系統(tǒng)線電流中僅含有較少量的5次、7次和 11 次諧波，總諧波畸變率滿足《公用電網(wǎng)諧波》標(biāo)準(zhǔn)的要求，為在煤礦中的實(shí)際應(yīng)用提供了理論基礎(chǔ)。
上傳時間： 2013-07-24
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高壓變頻調(diào)速技術(shù)節(jié)能效果顯著，多電平逆變器是其常用的一種電路拓?fù)湫问健Ｈ娖侥孀兤髂芙档凸β势骷蛪阂蟆⒔档椭C波含量，普遍地采用電壓空間矢量脈寬調(diào)制的控制策略。將DSP數(shù)字控制技術(shù)應(yīng)用于三電平逆變器不僅簡化了系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)，提高系統(tǒng)性能，還可以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的優(yōu)化控制。 本文首先簡要介紹了三電平逆變器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和控制策略，并闡述了二極管箝位式三電平逆變器電路結(jié)構(gòu)和電壓空間矢量脈寬調(diào)制控制策略的實(shí)現(xiàn)方法。在此基礎(chǔ)上，通過對逆變器的工作過程分析，建立了逆變器的數(shù)學(xué)模型。并提出了一種能控制逆變器直流側(cè)電容中點(diǎn)電位平衡并且能降低開關(guān)損耗的電壓空間矢量脈寬調(diào)制方法。 本文在綜述人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的基礎(chǔ)上，提出一種基于復(fù)合人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的電壓空間矢量脈寬調(diào)制算法，充分利用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的快速并行處理能力、學(xué)習(xí)能力，縮短了計(jì)算時間，降低了由控制延時引起的諧波成分。最后在MATIAB/Simulink環(huán)境下，結(jié)合ANN工具箱建立了仿真模型。仿真結(jié)果證明了基于復(fù)合人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法的可行性。 本文進(jìn)行了三電平逆變器的主電路、開關(guān)器件驅(qū)動電路、電流電壓檢測電路和保護(hù)電路等的設(shè)計(jì)。根據(jù)三電平逆變器主電路功率開關(guān)多，驅(qū)動信號不能共地的特點(diǎn)，本文設(shè)計(jì)一種利用光耦隔離驅(qū)動功率開關(guān)器件的驅(qū)動保護(hù)電路，降低電磁干擾，并在過流等異常情況下實(shí)時保護(hù)功率開關(guān)器件。最后以TMS320LF2407DSP為數(shù)字控制平臺，實(shí)現(xiàn)了三電平逆變器的電壓空間矢量脈寬調(diào)制控制策略。
上傳時間： 2013-07-07
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風(fēng)能作為一種清潔可再生能源，發(fā)展迅速，已經(jīng)成為世界新能源最主要的發(fā)展方向之一。本文以863計(jì)劃項(xiàng)目"MW級風(fēng)力發(fā)電機(jī)組電控系統(tǒng)研制"為研究背景，介紹了1.2MW永磁同步電機(jī)變速恒頻風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，研究了變流系統(tǒng)中逆變器的控制方法。 本文首先對風(fēng)力發(fā)電進(jìn)行了概述，介紹了我國和世界風(fēng)電發(fā)展?fàn)顩r以及技術(shù)發(fā)展趨勢。當(dāng)今風(fēng)力發(fā)電技術(shù)，大功率直驅(qū)化和雙饋是兩個發(fā)展方向，本課題1.2MW風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)就是采用了永磁同步電機(jī)加交直交變流系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)模式，中間省去了齒輪箱，減少了維護(hù)，具有較好的發(fā)展前景。 論文第二章首先對風(fēng)輪機(jī)葉片的空氣動力特性進(jìn)行了分析，介紹了不同風(fēng)速下風(fēng)力發(fā)電機(jī)的控制策略。就直驅(qū)技術(shù)與變速箱/感應(yīng)電機(jī)技術(shù)--目前風(fēng)力發(fā)電領(lǐng)域變速恒頻技術(shù)的兩大發(fā)展方向作了較為詳細(xì)的介紹分析。 在變流系統(tǒng)中，逆變并網(wǎng)是重要的環(huán)節(jié)，起到了將電能傳輸?shù)诫娋W(wǎng)的作用。文章中重點(diǎn)分析了三相并網(wǎng)逆變器的主電路結(jié)構(gòu)、原理和工作方法，并進(jìn)行了理論推導(dǎo)和公式說明。 本文對1.2MW永磁同步電機(jī)變速恒頻風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的主電路參數(shù)的選擇作了理論推導(dǎo)和計(jì)算，包括主電路直流側(cè)電容，網(wǎng)側(cè)電感，三重化升壓電感，網(wǎng)側(cè)濾波電容等，還確定了斬波和逆變部分所采用的開關(guān)管和六相整流所采用的二極管，并在額定正常工作情況下，分別計(jì)算斬波和逆變部分開關(guān)管的損耗和開關(guān)管的結(jié)溫。 本課題采用瞬時電流法對并網(wǎng)逆變器進(jìn)行控制。在實(shí)驗(yàn)中上確定了電壓外環(huán)和電流內(nèi)環(huán)的PI參數(shù)，順利完成了閉環(huán)控制實(shí)驗(yàn)。 文中采用DSP2407高速集成控制芯片是控制的核心，并根據(jù)控制流程圖對其控制進(jìn)行了軟硬件設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了控制板上的信號采集、運(yùn)算、故障檢測、電路驅(qū)動等功能。并進(jìn)行了小功率試驗(yàn)，得到了較好的電壓電流波形，并對波形進(jìn)行了詳細(xì)分析，驗(yàn)證了本文采用方法的正確性。
標(biāo)簽： DSP 風(fēng)力發(fā)電 并網(wǎng)逆變器
上傳時間： 2013-07-06
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本文主要的研究為對轉(zhuǎn)永磁無刷直流電動機(jī)控制問題，對轉(zhuǎn)永磁無刷直流電動機(jī)在艦船、水下航行器等對轉(zhuǎn)推進(jìn)系統(tǒng)中有著廣泛的應(yīng)用前景。它具有無刷直流電動機(jī)的一切優(yōu)點(diǎn)：功率密度大、調(diào)速性能好、運(yùn)行效率高、結(jié)構(gòu)簡單、運(yùn)行可靠、維護(hù)方便等等。其與普通的永磁無刷直流電動機(jī)的差別僅僅在于原來靜止的電樞部分和旋轉(zhuǎn)的永磁體部分都可以相對于靜止部分旋轉(zhuǎn)，即有兩個轉(zhuǎn)子，根據(jù)作用力與反作用力的原理，兩個轉(zhuǎn)子受到的電磁轉(zhuǎn)矩在任意時刻都是大小相等、方向相反的。因此兩個轉(zhuǎn)子必將沿著相反的方向旋轉(zhuǎn)。 論文主要工作和創(chuàng)新點(diǎn)如下： 1)介紹了對轉(zhuǎn)永磁無刷直流電機(jī)與普通永磁無刷直流電機(jī)的區(qū)別、優(yōu)點(diǎn)及應(yīng)用，詳細(xì)分析了其工作原理，并建立對轉(zhuǎn)永磁無刷直流電機(jī)本體的數(shù)學(xué)模型，接著利用MATLAB/Simulink建立對轉(zhuǎn)永磁無刷直流電機(jī)的仿真模型。 2)研究了無位置傳感器對轉(zhuǎn)永磁無刷直流電機(jī)的控制方法。采用基于DSP的三次諧波過零點(diǎn)檢測方法來檢測電機(jī)轉(zhuǎn)子的位置與轉(zhuǎn)速，采用數(shù)字鎖相環(huán)對三次諧波過零點(diǎn)進(jìn)行90°延遲： 3)控制系統(tǒng)采用雙閉環(huán)控制，即速度環(huán)與電流環(huán)來組成調(diào)速控制系統(tǒng)，其中速度環(huán)采用了基于改進(jìn)的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)PID自適應(yīng)控制，電流環(huán)采用滯環(huán)控制，并對整個系統(tǒng)進(jìn)行仿真。 4)在仿真研究的基礎(chǔ)上，本文進(jìn)行了以TMS320I~F2407A的DSP芯片為控制核心的無位置傳感器對轉(zhuǎn)永磁無刷直流電機(jī)數(shù)字控制系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計(jì)。
標(biāo)簽： DSP 無刷直流電動機(jī) 控制
上傳時間： 2013-04-24
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