由于下一代微處理器的工作電壓越來越低，所需電流越來越大，現有的5V、12V輸入的電壓調節(jié)模塊（VRM）已經不能滿足它的要求了，因此把VRM的輸入母線電壓提高到48V是必然的趨勢。這樣做能夠減小輸入電流從而使得母線損耗減小，有利于效率提高，同時可以大大減小輸入濾波器體積。 本課題首先分析了VRM的發(fā)展現狀和常用拓撲，以及未來的發(fā)展趨勢，并在此基礎上介紹了級聯(lián)式流饋推挽DC/DC變換器的概念。接著，具體分析了Buck與推挽級聯(lián)式流饋DC/DC變換器、雙通道交錯并聯(lián)型Buck與推挽級聯(lián)式流饋DC/DC變換器的原理和工作過程。再接著，分別介紹了Buck與推挽級聯(lián)式流饋DC/DC變換器、雙通道交錯并聯(lián)型Buck與推挽級聯(lián)式流饋DC/DC變換器及其控制同路的建模和設計方法，并給出設計實例。最后，分別用這兩種拓撲結構制作了兩臺48V輸入、3．3V/10A輸出的樣機，并對兩者進行了一定的實驗比較研究，以驗證設計的有效性。
上傳時間： 2013-07-29
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本文致力于可并聯(lián)運行的斬控式單相交流斬波變換器的研究。交交變換技術作為電力電子技術一個重要的領域一直得到人們的關注，但大都將目光投向AC-DC-AC兩級變換上面。AC/AC直接變換具有單級變換、功率密度高、拓撲緊湊簡單、并聯(lián)容易等優(yōu)勢，并且具有較強擴展性，故而在工業(yè)加熱、調光電源、異步電機啟動、調速等領域具有重要應用。斬控式AC/AC 電壓變換是一種基于自關斷半導體開關器件及脈寬調制控制方式的新型交流調壓技術。 本文對全數字化的斬控式AC/AC 變換做了系統(tǒng)研究，工作內容主要有：對交流斬波電路的拓撲及其PWM方式做了詳細的推導，著重對不同拓撲的死區(qū)效應進行了分析，并且推導了不同負載情況對電壓控制的影響。重點推導了單相Buck型變換器和Buck-Boost 變換器的拓撲模型，并將單相系統(tǒng)的拓撲開關模式推導到三相的情況，然后分別對單相、三相的情況進行了Matlab仿真。建立了單相Buck 型拓撲的開關周期平均意義下的大信號模型和小信號模型，指導控制器的設計。建立了適合電路工作的基于占空比前饋的電壓瞬時值環(huán)、電壓平均值環(huán)控制策略。在理論分析和仿真驗證的基礎上，建立了一臺基于TMS320F2808數字信號處理器的實驗樣機，完成樣機調試，并完成各項性能指標的測試工作。
上傳時間： 2013-04-24
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在能源枯竭環(huán)境污染日益嚴重的今天，光伏發(fā)電結合其自身的特點，日益得到各國的重視并將成為各國競向發(fā)展的熱點。而光伏并網發(fā)電又是光伏利用中的發(fā)展趨勢，基于此，本文對單相并網發(fā)電系統(tǒng)進行了研究，并設計了一臺1.5KW的單相光伏并網裝置。在對主電路拓撲、MPPT、防孤島效應、逆變并網控制方法詳細分析的基礎上，選用了一種雙重BOOST前級電壓匹配、后級全橋逆變的非隔離型的主電路拓撲結構，這種結構具有前級DC/DC變換控制簡單、中間直流母線電壓波動小、效率高、體積小等優(yōu)點。MPPT采用后級實現方式；防孤島效應采用有被動和主動兩種方式；逆變并網控制是光伏并網發(fā)電系統(tǒng)中最為重要的環(huán)節(jié)，其功能作用是把前級的直流電轉化為與電網電壓同頻同相的交流電與電網并聯(lián)，并使其輸出電流為單位功率因數、總諧波畸變率小于5％，本文對各種逆變并網控制策略分析比較的基礎上，采用了帶有電網電壓前饋補償的瞬時電流控制方式來實現。系統(tǒng)整體以UC3875和TMS320LF2812為控制核心，前級有UC3875進行雙環(huán)控制直流母線電壓，后級最大功率跟蹤、防孤島效應、逆變并網、并聯(lián)通訊及故障保護有TMS320LF2812來實現。本文總體工作包括詳細的理論分析、主電路設計、軟件及硬件電路的設計、調試及實驗波形分析等。
標簽： 光伏并網 發(fā)電系統(tǒng)
上傳時間： 2013-04-24
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蓄電池作為一種儲能設備，廣泛應用于國民經濟的各個部門。近幾年來，電動汽車行業(yè)迅速發(fā)展，對于純電動汽車蓄電池是唯一的動力源，需要定期的滿充滿放的維護來提高電池性能，同時測量電池實際安時數。蓄電池的充放電技術與蓄電池相伴而生，與蓄電池的發(fā)展和應用有著密切的關系。充放電系統(tǒng)性能直接影響著蓄電池的技術狀態(tài)，使用壽命，并決定著放電時對電網污染的程度。 目前，大功率蓄電池充放電系統(tǒng)仍大量采用晶閘管移相控制技術，該技術具有技術成熟，價格低廉的優(yōu)點，但網側功率因數低，對電網的污染大。而消除電網諧波污染、提高功率因數是電力電子領域研究的重大課題之一。本文為大功率鋰離子蓄電池充放電設計的系統(tǒng)采用電壓型PWM整流器和雙向DC/DC變換器的結構，在實現能量雙向流動的同時，實現網側電流波形的正弦化控制，具有節(jié)能，對電網污染小等優(yōu)點。 本文設計了主電路參數并在MATLAB/Simulink環(huán)境下進行了仿真。本文還提出了以MC9S12D64為核心的雙向DC/DC變換器控制板和控制器的硬件、軟件的完整的設計方案。充電采用恒流充電和恒壓充電相結合的控制策略，實現單體電池電壓控制，提高了充放電控制性能和安全性。充放電系統(tǒng)樣機測試結果表明：滿載時，系統(tǒng)效率80％以上，功率因數99％以上，諧波含量5％以下，滿足設計要求，驗證了系統(tǒng)設計的可行性。
標簽： 大功率 充放電系統(tǒng) 鋰離子蓄電池
上傳時間： 2013-06-27
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太陽能資源具有可持續(xù)發(fā)展和綠色能源兩大優(yōu)勢，太陽能發(fā)電作為一種太陽能資源的利用方式正逐漸受到各國重視，其中，光伏并網發(fā)電系統(tǒng)最具理論意義和實用價值。并網逆變器是光伏并網發(fā)電系統(tǒng)的關鍵環(huán)節(jié)，其硬件研制和控制算法研究是光伏并網領域的熱點課題。本論文在充分研究近年來光伏發(fā)電領域重要研究成果的基礎上，設計了一個5kW的三相光伏并網逆變器，并在硬件設計、控制算法研究和仿真方面進行了深入探討。 該三相光伏并網逆變器由前級的DC-DC直流變換電路和后級的DC-AC三相并網逆變電路組成。其中，DC-DC電路采用多支路并聯(lián)結構，各支路均采用獨立的最大功率點跟蹤控制，解決了各支路間功率不匹配問題，可應用于光伏與建筑一體化系統(tǒng)中；DC-AC電路采用三相PWM整流器電路結構和空間電壓矢量控制方法，提高了直流電壓利用率，減小了注入電網的諧波。本文在分析三相光伏并網逆變器電路工作原理和控制算法的基礎上，采用計算機仿真驗證了控制算法的可行性，并討論了在不同電壓范圍內，三相光伏并網逆變器的工作特點及相應控制算法。 本文從檢測與保護電路設計，電源電路設計，主電路參數選擇等方面討論了該逆變器的硬件設計方法，并進行仿真、調試，驗證了模擬電路設計的正確性，為類似結構的光伏并網逆變器提供了硬件設計參考。
上傳時間： 2013-05-18
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隨著電信業(yè)的迅猛發(fā)展，電信網絡總體規(guī)模不斷擴大，網絡結構日益復雜先進。作為通訊支撐系統(tǒng)的通訊用基礎電源系統(tǒng)，市場需求逐年增加，其動力之源的重要性也日益突出。龐大的電信網絡高效、安全、有序的正常運行，對通信電源系統(tǒng)的品質提出了越來越嚴格的要求，推動了通信電源向著高效率、高頻化、模塊化、數字化方向發(fā)展。 本文在廣泛了解通信電源的行業(yè)現狀和研究熱點的基礎上，深入研究了開關電源的基本原理及相關技術，重點分析了開關電源功率因數技術及移相全橋軟開關PWM技術的基本原理，并在這基礎上設計了一款通信機房常用的48V/25A的通信電源模塊，該電源模塊由功率因數校正和DC/DC變換兩級電路組成，采用了一些最新的技術來提高電源的性能。例如，在電路拓撲中引入軟開關技術，通過采用移相全橋軟開關PWM變換器實現開關管的零電壓開通，減小功率器件損耗，提高電源效率；采用高性能的DSP芯片對電源實現數字PWM控制，克服了一般單芯片控制器由于運行頻率有限，無法產生足夠高頻率和精度的PWM輸出及無法完成單周期控制的缺陷；引入了智能控制技術，以模糊自適應PID控制算法取代傳統(tǒng)的PID算法，提高了開關電源的動態(tài)性能。 整篇論文以電源設計為主線，在詳細分析電路原理的基礎上，進行系統(tǒng)的主電路參數設計、輔助電路設計、控制回路設計、仿真研究、軟件實現。
上傳時間： 2013-05-26
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環(huán)境的不斷污染、石油能源的加劇消耗促使純電動車成為了各國各汽車廠商爭相研究的對象。而閥控免維護鉛酸蓄電池（VRLA）憑著其低廉的價格優(yōu)勢占據了車用蓄電池的大部分市場份額。本文旨在開發(fā)一套完整的VRLA蓄電池管理系統(tǒng)，包括蓄電池狀態(tài)檢測、均衡充放電管理、溫度管理、充放電管理等。 本文首先討論了車用VRLA蓄電池的特性，包括其失效模式、改進方式以及各種充電方法對其物理上的影響。隨后，針對VRLA車用蓄電池，本文著重討論了電動汽車蓄電池的智能管理系統(tǒng)，第三章到第四章詳細介紹了裝載車內的管理系統(tǒng)（檢測系統(tǒng)、均衡系統(tǒng)）；第五章著重討論了置于車外的充放電管理系統(tǒng)的設計和實現。 狀態(tài)檢測系統(tǒng)系統(tǒng)主要包括電池狀態(tài)采集系統(tǒng)以及剩余容量SoC、健康狀態(tài)SoH測量系統(tǒng)。本文針對電動汽車這個特殊應用場合，提出了一種新的同時基于AH定律、Peukert方程、溫度修正、SoH以及開路電壓的的容量預測方法。 均衡充電系統(tǒng)的目的是保持串聯(lián)電池組單體電池容量的均衡。均衡管理系統(tǒng)主要包括控制器、開關組件以及輔助均衡充電器三個部分。 主充電系統(tǒng)采用的是正負脈沖的充電方式，本系統(tǒng)通過一個全橋雙向DC/DC變流器來實現。主充電器的功率等級為20kW，在本課題組中，這個功率等級較之以往有較大的突破。
上傳時間： 2013-04-24
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近年來，世界各國競相發(fā)展綠色可再生能源，太陽能因其潔凈、儲量巨大等優(yōu)點倍受青睞。在太陽能的各種應用中，光伏發(fā)電倍受關注。隨著光伏組件價格的不斷降低和電力電子技術的發(fā)展，光伏發(fā)電的系統(tǒng)容量和變換設備的轉換效率不斷增加，體積逐漸減小，對光伏發(fā)電系統(tǒng)相關設備的設計和制造提出了新的要求。 本文從提高光伏發(fā)電系統(tǒng)整體效率的角度出發(fā)，以光伏發(fā)電系統(tǒng)中電能變換裝置作為研究目標，研究光伏發(fā)電中的關鍵性技術之一——光伏陣列的最大功率點跟蹤技術。主要研究適用于光伏發(fā)電系統(tǒng)的最大功率點跟蹤變換器的拓撲；研究光伏發(fā)電系統(tǒng)的最大功率點跟蹤變換器的控制方法。論文在分析研究光伏電池的工作原理及輸出特性的基礎上，分析研究了幾種基于DC/DC變換器的最大功率跟蹤算法及各自優(yōu)缺點和適用場合。在拓撲研究方面，分析研究了Buck、Boost和全橋電路應用于光伏發(fā)電中的優(yōu)缺點以及適用的最佳功率等級，并對這三種電路的功率損耗進行分析，通過仿真進行驗證。探討了把軟開關技術、三電平技術應用于光伏發(fā)電系統(tǒng)的可行性，并詳細分析了應用于光伏發(fā)電系統(tǒng)的移相全橋ZVS DC/DC變換器電路的換流過程。在理論分析的基礎上，論文設計實現了應用移相全橋軟開關DC/DC變換電路作為主電路的MPPT變換器，構建了1000W小型獨立光伏發(fā)電系統(tǒng)，進行仿真和實驗，對實驗結果進行損耗分析。證實了移相全橋ZVS DC/DC變換電路作為中小型光伏發(fā)電系統(tǒng)的前級變換器，可以在實現太陽能光伏陣列的最大功率點跟蹤的同時，保證開關管實現軟開關，從而提高了系統(tǒng)的轉換效率和功率密度。
標簽： 光伏發(fā)電系統(tǒng) 關鍵技術
上傳時間： 2013-05-23
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電梯在垂直升降的過程中，由于功率變化范圍很大，節(jié)能潛力巨大。本文主要工作在于結合電梯系統(tǒng)的特點，對超級電容儲能系統(tǒng)中超級電容容量需求及其他相關參數的設置進行詳細討論。也對與之配套的雙向DC/DC變換器進行研究。 本文在研究了電梯系統(tǒng)的結構和運行特點的基礎上，對其運行過程中能量狀態(tài)的變化進行了詳細分析，得到了儲能裝置中超級電容器容量的計算方法，并在此基礎上，根據超級電容器容量需求與系統(tǒng)前級雙向整流器功率的關系，提出了一套簡單有效的能量管理方案，減少了儲能裝置中超級電容器的容量需求。并且對于超級電容容量設置給出了一般的原則。 儲能裝置與系統(tǒng)直流母線之間需要雙向變換器進行能量傳遞，本文對于各種雙向直流變換器拓撲的優(yōu)缺點進行了比較，結合在超級電容儲能裝置中的具體應用需要，得出BUCK/BOOST型變換器更適合本文中的應用。 本文為儲能裝置設計了基于DSP（數字信號處理器）全數字控制的具有多種工作方式的雙向DC/DC變換器的小功率樣機，在電容器放電時，以恒流模式向直流母線輸送能量；在電容器充電時，以分段恒流模式或恒壓模式進行充電。文中給出了詳細的硬件電路以及數字控制部分的設計過程，并通過實驗進行了驗證。
標簽： 電梯系統(tǒng) 儲能 超級電容
上傳時間： 2013-04-24
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在低功率應用領域中，為了降低成本，單級功率因數校正(PFC)技術越來越受到人們的關注。單級PFC技術是把PFC變換器和DC/DC變換器結合在一起，共用一個開關管和一套控制電路，同時提高功率因數和對輸出電壓進行快速調節(jié)。本文針對單級PFC技術進行了較詳細的分析。首先研究了基本Boost型單級PFC變換器，詳細分析了其工作原理和特性，指出在現有的單級PFC變換器中，必須解決兩個問題，即如何提高變換器的效率和控制中間儲能電容電壓在450V以下。同時分析了Boost型單級PFC變換器的三端和兩端拓撲結構，并討論了兩者之間的聯(lián)系。接著引用了直接功率傳遞原理(DPT)，研究了一種新型的可實現直接功率傳遞的單級PFC變換器。詳細分析了該變換器的工作原理和特性。該變換器在引入直接功率傳遞原理的基礎上，相對于一般單級PFC變換器來說，具有更高的效率和良好的功率因數校正效果。同時可以將單級PFC變換器中間儲能電容電壓的值限制在450V以下。最后，本文用仿真分析驗證了理論的正確性，證明了這種新型的單級PFC變換器比一般的單級PFC變換器性能更優(yōu)越。
上傳時間： 2013-05-19
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