近年來，多電平逆變器在高壓大容量電能變換中得到廣泛應用，而其控制策略和電路拓撲等已成為了研究熱點。相對傳統(tǒng)的兩電平逆變器，它具有效率高動態(tài)性能好，對電動機產(chǎn)生的諧波少，適合高壓大容量等優(yōu)點。但隨著電平數(shù)的增加，基本控制算法越來越復雜，同時還存在中點電壓不平衡等問題。將DSP數(shù)字控制技術應用于多電平逆變器不僅簡化了系統(tǒng)的硬件控制電路，提高了系統(tǒng)性能，還可以實現(xiàn)系統(tǒng)的優(yōu)化控制。 本文以二極管箝位式三電平逆變器為研究對象，首先介紹了三電平逆變器的拓撲結(jié)構(gòu)和工作原理，對三電平逆變器的電路方程進行了深入的分析，在開關函數(shù)的基礎上建立了三電平逆變器的數(shù)學模型。在此基礎上，對空間電壓矢量脈寬調(diào)制（SVPWM）算法進行了改進，并詳細推導了該調(diào)制算法的計算公式，結(jié)合中點電位控制來確定開關矢量的作用順序，使仿真和實現(xiàn)都比較容易。然后重點分析了三電平逆變器直流側(cè)電容電壓不平衡問題產(chǎn)生的原因，提出了一種能控制逆變器直流側(cè)電容中點電位平衡的電壓空間矢量脈寬調(diào)制方法。最后采用MATLAB仿真軟件對所推導的三電平逆變器SVPWM調(diào)制算法和中點電位平衡控制方法進行了仿真分析，證明了該調(diào)制算法的正確性和可行性。
上傳時間： 2013-05-20
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近年來，光伏發(fā)電技術取得了長足的進步，太陽能已經(jīng)成為當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)逆變器的詳細的硬件設計過程，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)逆變器的硬件設計是整個系統(tǒng)的基礎和難點之一。本文設計了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計過程和電路原理進行了詳細分析。 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)缺點的基礎上，提出了基于移相全橋電路的電導增量法，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是系統(tǒng)設計的關鍵點之一。本文詳細分析了逆變器輸出級的電路工作模式和數(shù)學模型，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)控和設置，設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。本文詳細分析了整個子系統(tǒng)的軟硬件設計過程。 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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隨著經(jīng)濟的發(fā)展、生產(chǎn)管理自動化水平的不斷提高，將傳統(tǒng)的儀表、現(xiàn)場總線和以太網(wǎng)技術相結(jié)合，研制帶有總線接口的現(xiàn)場智能檢測儀表及遠程網(wǎng)絡傳輸系統(tǒng)成為業(yè)界關注的熱點。本文對困內(nèi)外該課題的研究現(xiàn)狀進行了詳細分析，提出了一種基于CAN總線的智能儀表遠程傳輸系統(tǒng)的設計方案。 本文首先分析了課題的關鍵問題所在，并闡述了系統(tǒng)的總體設計方案。接著對系統(tǒng)的軟硬件設計進行了詳細的論述。在設計中選用C8051F040單片機作為現(xiàn)場智能檢測儀表的核心處理器，設計了信號調(diào)理電路、CAN總線接口電路和人機交互接口等，實現(xiàn)了對水體環(huán)境中溫度、pH、鹽度、濁度等常規(guī)參數(shù)的檢測，以此儀表作為CAN總線節(jié)點并通過CAN接口向總線發(fā)送檢測到的參數(shù)數(shù)據(jù)。還設計了基于ARM7處理器LPC2292嵌入式CAN—Ethernet網(wǎng)關。在網(wǎng)關硬件平臺設計完成的基礎上移植了嵌入式實時操作系統(tǒng)μC/OS—Ⅱ，在此基礎上實現(xiàn)了一個經(jīng)過裁剪的適合嵌入式系統(tǒng)應用TCP/IP協(xié)議棧，并實現(xiàn)了嵌入式Web服務器，以此網(wǎng)關作為CAN總線主節(jié)點接收總線上的數(shù)據(jù)并保存在網(wǎng)關中。這樣，監(jiān)控中心管理人員通過IE瀏覽器訪問嵌入式CAN—Ethernet網(wǎng)關的Web服務器，就能夠在瀏覽器的Web頁面上動態(tài)顯示保存在網(wǎng)關中的智能儀表檢測的實時數(shù)據(jù)。 本系統(tǒng)在實際測試中運行穩(wěn)定可靠，通過對運行結(jié)果和性能的分析可知，將工業(yè)以太網(wǎng)和CAN總線技術與智能儀表結(jié)合起來，將現(xiàn)場智能設備的各種信息傳到遠離現(xiàn)場的控制室，可以實現(xiàn)某些特殊或危險的無人值守場合的監(jiān)控，使生產(chǎn)中的事故降到最低點，同時易于設備的后期維護，能給企業(yè)帶來可觀的經(jīng)濟效益。同時本系統(tǒng)是一個全開放式系統(tǒng)，具有很強移植性和技術升級空間，可以很容易地應用到其他監(jiān)控領域如國防軍工、海洋地質(zhì)、環(huán)境生態(tài)等各行各業(yè)，具有良好的發(fā)展前景。
上傳時間： 2013-04-24
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太陽能發(fā)電在世界能源危機的今天飛速發(fā)展，已成為新能源的主流之一。逆變器作為主要的能量變換裝置器件，其性能的好壞直接影響著整個光伏系統(tǒng)的效率。本文采用電壓外環(huán)、電流內(nèi)環(huán)的雙環(huán)控制策略，保證了系統(tǒng)的動態(tài)響應速度快，穩(wěn)態(tài)誤差小。為此，論文主要對系統(tǒng)的電路拓撲結(jié)構(gòu)、數(shù)學模型、控制方法以及基于FPGA的軟件實現(xiàn)方法等技術進行了分析研究。 本文首先通過對幾種常見的數(shù)學模型分析方法的比較，選擇適合本文的數(shù)學建模方法。文中給出了逆變器的拓撲結(jié)構(gòu)，詳細論述了其工作原理，對該逆變器不同工作狀態(tài)下的等效電路進行分析，并利用狀態(tài)空間平均法建立了逆變器數(shù)學模型，確定主要元件的參數(shù)。 隨后對當前比較流行的幾種逆變電路的控制方法進行了對比分析。本文采用的基于SPWM控制的電壓電流雙環(huán)控制的算法，具有開關頻率固定、物理意義清晰、實現(xiàn)方便的優(yōu)點，保證系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差小，動態(tài)響應速度快。通過分析幾種最大功率跟蹤算法各自的優(yōu)缺點，最后給出了改進的最大功率跟蹤算法，保證系統(tǒng)輸出最大功率。 最后用FPGA實現(xiàn)了系統(tǒng)控制方案的設計。整機測試結(jié)果表明：該逆變器的性能指標基本達到了設計要求，驗證了數(shù)學模型和控制策略的有效性和理論分析的正確性和可行性。
上傳時間： 2013-07-25
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雙向DC/DC變換器（Bi-directionalDC/DCconverters）是能夠根據(jù)需要調(diào)節(jié)能量雙向傳輸?shù)闹绷?直流變換器。隨著科技的發(fā)展，雙向DC/DC變換器的應用需求越來越多，正逐步應用到無軌電車、地鐵、列車、電動車等直流電機驅(qū)動系統(tǒng)，直流不間斷電源系統(tǒng)，航天電源等場合。一方面，雙向DC/DC變換器為這些系統(tǒng)提供能量，另一方面，又使可回收能量反向給供電端充電，從而節(jié)約能量。 大多數(shù)雙向DC/DC變換器采用復雜的輔助網(wǎng)絡來實現(xiàn)軟開關技術，本文所研究的Buck/Boost雙向的DC/DC變換器從拓撲上解決器件軟開關的問題；由于Buck/Boost雙向DC/DC變換器的電流紋波較大，這會帶來嚴重的電磁干擾，本文結(jié)合Buck/Boost雙向DC/DC變換器拓撲與磁耦合技術使電感電流紋波減小；由于在同一頻率下不同負載時電流紋波不同，本文在控制時根據(jù)負載改變PWM頻率，從而使輕載時的電流紋波均較小。 本文所研究的雙向DC/DC變換器采用DSP處理器進行控制，其原因在于：目前沒有專門用于控制該Buck/Boost雙向DC/DC變換器的控制芯片，而DSP具有多路的高分辨率PWM，通過對DSP寄存器的配置可以實現(xiàn)Buck/Boost雙向DC/DC變換器的控制PWM；DSP具有多路高速的A/D轉(zhuǎn)換接口，并可以通過配合PWM完成對反饋采樣，具備一定的濾波功能。 本文所研究的數(shù)字雙向DC/DC變換器實現(xiàn)了在Buck模式下功率MOSFET的零電壓開通及零電壓關斷，電感電流的交迭使其電感輸出端電流紋波明顯變小，輕載時PWM頻率的提升也使得電流紋波變小。
上傳時間： 2013-06-08
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CAN工業(yè)局域網(wǎng)也叫控制器局域網(wǎng)，它屬于現(xiàn)場總線的范疇，是一種高速、可靠、并且對分布式實時控制應用來說是低成本的串行總線，它被廣泛用在分布式處理系統(tǒng)和實時控制工業(yè)應用系統(tǒng)中。本文介紹了CAN總線在電動汽車故障診斷系統(tǒng)中的應用方案，它具有通用性、可編程和智能化等特點。 本文首先介紹了電動汽車的概念、國內(nèi)外故障診斷系統(tǒng)的發(fā)展狀況及CAN總線的基本概念。通過對CAN總線通信原理的深入分析，建立了基于CAN總線的控制網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)模型，首次將iCAN協(xié)議應用于電動汽車低速CAN網(wǎng)絡，并參照SAEJ1939協(xié)議建立了高速CAN應用層協(xié)議。文中還介紹了所開發(fā)的CAN總線硬件平臺，包括三個低速節(jié)點，三個高速節(jié)點和一個中央控制器（網(wǎng)關服務器）。并詳細介紹了中央控制器（網(wǎng)關服務器）的開發(fā)過程及功能，中央控制器硬件采用PC+USBCAN卡的方案，上位機編程采用組態(tài)軟件MCGS，有利于協(xié)議的分析及信息的顯示與存儲。 中央控制器也是整車的故障診斷管理單元，本文分析了基于CAN總線的電動汽車控制系統(tǒng)的故障診斷模式，對電控單元的故障監(jiān)測、診斷以及處理方法進行了探討，提出了故障信息的編碼方式。并能將故障信息通過數(shù)據(jù)庫保存起來，通過數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)快速準確地查找歷史故障信息，對當前的故障判斷提供幫助，達到快速、準確的找到故障原因并提供解決方案。 本論文所做的工作將有助于國內(nèi)的電動汽車故障診斷分析系統(tǒng)的快速發(fā)展，為電動汽車故障診斷提供了新的途徑，電動汽車故障診斷分析系統(tǒng)具有重要的經(jīng)濟價值和廣闊的應用前景，并為今后這方面的研究提供了一個參考。
上傳時間： 2013-06-23
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多電平逆變器中每個功率器件承受的電壓相對較低，因此可以用低耐壓功率器件實現(xiàn)高壓大容量逆變器，且采用多電平變換技術可以顯著提高逆變器輸出電壓的質(zhì)量指標。因此，隨著功率器件的不斷發(fā)展，采用多電平變換技術將成為實現(xiàn)高壓大容量逆變器的重要途徑和方法。本文選取其中一種極具優(yōu)勢的多電平拓撲結(jié)構(gòu)一級聯(lián)多電平變頻器作為研究對象，完成了其拓撲結(jié)構(gòu)、控制策略及測控系統(tǒng)的設計。 @@ 首先，對多電平變頻器的研究意義，國內(nèi)外現(xiàn)狀進行了分析，比較了三種成熟拓撲結(jié)構(gòu)的特點，得出了級聯(lián)型多電平變頻器的優(yōu)點，從而將其作為研究對象。對比分析了四種調(diào)制策略，確定載波移相二重化的調(diào)制方法和恒壓頻比的控制策略，進行數(shù)學分析和理論仿真，得出了選擇的正確性及可行性。并指出了級聯(lián)單元個數(shù)與載波移相角的關系和調(diào)制比對輸出電壓的影響；完成了級聯(lián)變頻器數(shù)學模型的建立和死區(qū)效應的分析。 @@ 其次，完成了相關硬件的設計，包括DSP、CPLD、IPM的選型，系統(tǒng)電源的設計、檢測(轉(zhuǎn)速、電流、電壓、故障)電路的設計、通信電路的設計等。用Labwindows/CVI實現(xiàn)了上位機界面的編寫，實現(xiàn)了開關機、設定轉(zhuǎn)速、通信配置、電壓電流轉(zhuǎn)速檢測、電流軟件濾波、諧波分析。編寫了下位機DSP的串口通信、AD轉(zhuǎn)換、轉(zhuǎn)速檢測(QEP)以及部分控制程序。 @@ 最后，在實驗臺上完成硬件和軟件的調(diào)試，成功的實現(xiàn)了變頻器載波移相SPWM的多電平輸出，并驅(qū)動異步電機進行了空載變頻試驗，測控界面能準確的與下位機進行通信，快捷的給定各種控制命令，并能實時的顯示變頻器的輸出頻率、輸出電壓和輸出電流，為實驗調(diào)試增加了方便性，提高了工作效率。 @@關鍵詞：級聯(lián)多電平逆變器；載波移相；IPM；DSP；Labwindows/CVI；測控界面
標簽： 級聯(lián) 電平變頻器 測控系統(tǒng)
上傳時間： 2013-04-24
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逆變器廣泛應用于工業(yè)生產(chǎn)的各個方面，數(shù)字控制具有方便實現(xiàn)復雜算法、抗干擾性強和產(chǎn)品容易升級等優(yōu)點，已成為未來逆變器的發(fā)展趨勢。使用數(shù)字技術控制設計逆變器，控制器的性能決定了逆變系統(tǒng)系統(tǒng)的性能。然而在很多高頻應用的場合，目前常用的控制器的速度往往不能完全達到要求。與傳統(tǒng)單片機和DSP芯片相比，F(xiàn)PGA器件具有更高的處理速度。同時FPGA應用在數(shù)字化逆變器設計中，還可以大大簡化控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，并可實現(xiàn)多種高速算法，具有較高的性價比。在逆變器的全數(shù)字化控制領域，F(xiàn)PGA具有很好的應用價值。 論文首先介紹了SPWM基本原理及其控制方式，SPWM的生成方法，并結(jié)合本課題給出了查表法生成SPWM波的一般方法，且以單相全橋逆變器為例進行了仿真。分析其的電路特點，建立PWM逆變器的統(tǒng)一電路模型、連續(xù)狀態(tài)空間以及離散狀態(tài)空間模型，在此數(shù)學模型基礎上，針對逆變器研究分析了目前用于逆變器設計的各種數(shù)字控制技術、控制方案，討論了其控制方法的優(yōu)缺點，相關控制器設計的一般問題，最后比較了其優(yōu)缺點，指出其存在的共性問題，總結(jié)了使用FPGA設計逆變器數(shù)字控制器的優(yōu)勢。然后以單相電壓型PWM逆變器為控制模型采用新型模數(shù)結(jié)合現(xiàn)場可編程門陣列FPGA實現(xiàn)數(shù)字化控制器的方案，給出了純正正弦波逆變器的設計方案。 論文詳細論述了采用模數(shù)混合型FPGA作為主控芯片的高頻逆變器設計方法與實現(xiàn)過程。系統(tǒng)主控芯片采用Fusion系列AFS600，世界上首個模數(shù)混合型FPGA。主要設計要點包括：逆變器硬件電路設計以及SPWM數(shù)字控制系統(tǒng)軟件設計。外圍強電電路的設計的難點在于用于前端升壓的高頻變壓器的設計以及輸出端LC濾波電感與電容的選取。另外，SPWM“H”字全橋逆變電路中的高懸浮電壓也是設計中需要值得注意的重要環(huán)節(jié)。在控制系統(tǒng)軟件設計方面，采用FPGA自上而下的設計方法，對其控制系統(tǒng)進行了功能劃分，完成了SPWM產(chǎn)生器以及加入死區(qū)補償?shù)腜WM發(fā)生器、和反饋等模塊的設計。 論文的結(jié)束部分給出了設計結(jié)果，并指出了進一步的工作的思路和方向。
上傳時間： 2013-05-19
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現(xiàn)場總線技術是當前自動化技術中的一個熱點，但目前國際上常用的多種現(xiàn)場總線協(xié)議均由世界級廠商提出和壟斷。CAN總線是公認的最具發(fā)展前景的現(xiàn)場總線之一，其應用層協(xié)議有國外公司的CANopen和DeviceNet，由廣州致遠電子推出的現(xiàn)場總線iCAN協(xié)議以其簡潔方便的特點受到廣泛關注，尤其得到國內(nèi)用戶的積極相應。為了在高校的現(xiàn)場總線教學中推廣具有我們國家自主知識產(chǎn)權(quán)的現(xiàn)場總線應用，需要為學生提供一套功能完善、綜合性強的基于iCAN協(xié)議現(xiàn)場總線技術的實驗室教學系統(tǒng)。本課題正是針對這一問題而構(gòu)建基于現(xiàn)場總線iCAN協(xié)議的綜合測試系統(tǒng)，力求使學生通過該系統(tǒng)的學習掌握現(xiàn)場總線iCAN協(xié)議相關知識，為將來快速進入相關工作崗位打下基礎。 本文首先介紹基于現(xiàn)場總線iCAN協(xié)議綜合測試系統(tǒng)的研究背景、目的及其意義，詳細介紹了現(xiàn)場總線技術和CAN總線的相關知識，對iCAN協(xié)議進行了詳細的介紹和分析。所設計的基于現(xiàn)場總線iCAN協(xié)議的綜合測試系統(tǒng)由基本系統(tǒng)和擴展系統(tǒng)兩部分構(gòu)成。基本測試系統(tǒng)設計面向基本的標準實驗設備，利用廣州致遠的iCAN系列功能模塊構(gòu)成；擴展系統(tǒng)設計面向測試系統(tǒng)的綜合性設計，實現(xiàn)iCAN網(wǎng)絡與其它控制網(wǎng)絡如PLC網(wǎng)絡的互連，并通過CANET-100轉(zhuǎn)換器實現(xiàn)iCAN總線與上位PC機的通信。測試系統(tǒng)的上位監(jiān)控界面設計采用工業(yè)組態(tài)軟件MCGS完成，MCGS與總線的數(shù)據(jù)交互采用OPC方式實現(xiàn)。通過OPC實現(xiàn)iCAN網(wǎng)絡與MCGS間的數(shù)據(jù)傳輸。在完成基于現(xiàn)場總線iCAN協(xié)議綜合測試系統(tǒng)的基礎上，本文還進一步討論了如何采用基于DSPTMS320LF2407A主控芯片設計iCAN綜合數(shù)據(jù)采集卡，敘述了其整體設計思想， 給出了具體的硬件和軟件設計以及如何實現(xiàn)對iCAN協(xié)議的解析。本文的最后通過設計三個實際的實驗例子，進一步展示了系統(tǒng)的構(gòu)成和功能。 綜上所述，該測試系統(tǒng)由基本測試系統(tǒng)和綜合測試系統(tǒng)構(gòu)成，并提供iCAN綜合數(shù)據(jù)采集卡的設計方法和三個實驗例程，可為學生提供分層學習、綜合學習以及設計開發(fā)平臺，實踐證明該系統(tǒng)具有良好的新穎性和實用性。本課題研究的測試系統(tǒng)模式同樣適用于其它工業(yè)現(xiàn)場總線測試系統(tǒng)。 關鍵詞：CAN總線，iCAN協(xié)議，DSP，PLC，組態(tài)軟件
標簽： iCAN 現(xiàn)場總線 協(xié)議
上傳時間： 2013-04-24
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隨著世界能源危機的到來，太陽能光伏發(fā)電在能源結(jié)構(gòu)中正在發(fā)揮著越來越大的作用。而太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的核心部件并網(wǎng)逆變器的性能還需要進一步提高。為了迎合市場上對高品質(zhì)、高性能、智能化并網(wǎng)逆變器的需求，我們將ARM+DSP架構(gòu)作為并網(wǎng)逆變器的控制系統(tǒng)。本系統(tǒng)集成了ARM和DSP的各自的強大功能，使并網(wǎng)逆變器的性能和智能化水平得到了顯著提高。本論文是基于山東大學魯能實習基地“光伏并網(wǎng)逆變器項目”，目前已經(jīng)試制出樣機。本人主要負責并網(wǎng)逆變器控制系統(tǒng)的軟硬件設計工作。本文主要研究內(nèi)容有： @@ 1．本并網(wǎng)逆變器采用了內(nèi)高頻環(huán)逆變技術。文中詳細分析了這種逆變器的優(yōu)缺點，進行了充分的系統(tǒng)分析和論證。 @@ 2．采用MATLAB/Simulink軟件對并網(wǎng)逆變器的控制算法進行仿真，包括前級DC-DC變換的控制算法以及后級DC-AC逆變的控制算法。通過仿真驗證了所設計算法的可行性，對DSP程序開發(fā)提供了很好的指導意義。 @@ 3．本文將ARM+DSP架構(gòu)作為逆變器的控制系統(tǒng)，并設計了相應的硬件控制系統(tǒng)。DSP控制板硬件系統(tǒng)包括AD數(shù)據(jù)采集、硬件電流保護、電源、eCAN總線，SPI總線等硬件電路。ARM板硬件系統(tǒng)包括SPI總線、RS232總線、RS480總線、以太網(wǎng)總線、LCD顯示、實時時鐘、鍵盤等硬件電路。 @@ 4．本文設計和實現(xiàn)了兩種最大功率點跟蹤控制算法：功率擾動觀察法或增量電導法；孤島檢測方法采用被動式和主動式兩種檢測方式，被動式所采用的方法是將過/欠電壓和電壓相位突變檢測相結(jié)合的方式，主動式采用正反饋頻率偏移法；為了實現(xiàn)并網(wǎng)逆變器的輸出電流與電網(wǎng)電壓同頻同相，使用了軟件鎖相環(huán)控制技術。本文分別給出了以上各種算法的控制程序流程圖。 @@ 5．本文也給出了AD數(shù)據(jù)采集、eCAN總線、RS232、RS485、以太網(wǎng)、PWM輸出等程序流程圖，以及DSP和ARM之間的SPI總線通信程序流程圖。并且分別給出了ARM管理機控制系統(tǒng)主程序流程圖和DSP控制機控制系統(tǒng)主程序流程圖。 @@ 6．最后對并網(wǎng)逆變器樣機進行實驗結(jié)果分析。結(jié)果顯示：該樣機基本上實現(xiàn)了本文提出的設計方案所應完成的各項功能，樣機的性能比較理想。 @@關鍵詞：太陽能光伏；并網(wǎng)逆變器；SPWM； DSP； ARM
上傳時間： 2013-07-02
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