隨著用戶對供電質量要求的進一步提高,模塊化UPS 并聯系統獲得了越來越廣泛的應用。本文以模塊化UPS為研究對象,根據電路結構,將其分為直流部分模塊化和交流部分模塊化分別進行討論。整流環節對Boost-PFC 電路進行并聯控制,實現直流部分的模塊化;逆變環節在瞬時電壓PID 控制的基礎上,引入了瞬時均流的并聯控制策略,實現交流部分的模塊化。 介紹了有源功率因數校正技術的基本原理和控制思路,分析了單管雙Boost-PFC電路的工作過程,并將其簡化等效成常規的Boost 電路進行分析和控制。根據控制系統的結構,分別對電流控制環和電壓控制環進行了分析,得出了電感電流主要受電流指令的影響,而輸入輸出電壓差的影響則相對比較小;輸出電壓主要受參考給定指令電壓、緩啟給定指令電壓以及輸出電流等因素的影響。根據電流環和電壓環的解析表達式,給出了并聯控制的方法及原理。 對單相電路、三相電路以及多模塊并聯電路分別進行了仿真驗證,對多模塊的并聯系統進行了實驗驗證。建立了單相逆變器的數學模型,并加入PID 控制器,得到了輸出電壓的解析表達式,得出逆變器輸出電壓與參考給定電壓和輸出電流有關。利用極點配置的方法得到了模擬域PID 控制器參數的計算公式,并采用后向差分法,將其轉換到數字域,得到了數字PID 控制器參數與模擬域參數的換算關系。通過實驗測試和曲線擬合的辦法,得到了實際逆變器的電路參數。通過對所設計的數字PID 控制器進行仿真和實驗,驗證了理論分析和計算。建立了PID 電壓閉環的多逆變器并聯系統數學模型,分析得出并聯系統的輸出電壓主要由系統中各模塊的平均給定電壓決定,同時也受較高次的輸出諧波電流影響,受輸出基波電流影響相對較小;環流主要受模塊的給定電壓與系統平均給定電壓的偏差影響。針對環流產生的原因,提出了一種瞬時均流控制策略來減小系統環流對給定電壓偏差的增益,從而達到瞬時均流的目的。 對兩逆變模塊并聯的系統在各種工況下進行了仿真和實驗,驗證了理論分析的正確性和這種瞬時均流控制策略的可行性。
上傳時間: 2013-04-24
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近年來,在電氣傳動領域中三電平變頻器得到了廣泛的應用。三電平逆變器拓撲結構的出現為高電壓、大功率變頻器的實現提供了一個有效的途徑。研究和開發三電平大功率變頻器,無論在技術上還是在實際應用上都有十分重要的意義。本文圍繞三電平大功率通用變頻器的實用化技術進行了深入分析和研究。 論文首先介紹了三電平逆變器主電路的拓撲結構、控制要求、基本原理、特性和PWM控制策略以及調試中存在的問題和相關的解決方法。 中點電位不平衡是三電平拓撲結構的一個固有問題。針對這一問題,本論文分析了中點電壓不平衡的根本原因,采用了一種基于滯環控制的電壓平衡控制方法。該方法根據負載電流方向的不同組合,通過調整小矢量的冗余狀態和作用時間,并充分考慮到中矢量對中點平衡的影響,動態調整兩個電容器上的電壓,同時,詳細地分析了當參考電壓矢量落到具有一種或兩種冗余小矢量的小三角形區間時開關狀態的選擇、開關序列的順序以及作用時間的分配。 基于載波的調制策略是三電平變頻器采用的主要調制方式之一。本論文對所采用的基于載波的調制策略,作了深入分析,得出了相應的諧波特性。基于諧波總含量,對調制特性的優劣進行了比較,同時得出了不同載波調制策略輸出電壓諧波含量與調制度變化的對應關系,并通過實驗和仿真對相關結果進行了驗證。 主電路和控制電路的硬件設計將直接影響到變頻器的運行性能。本論文介紹了在現場實際運行中變頻器的主回路及其控制回路的硬件設計,采用理論計算與實踐驗證相結合的方法得出器件相關參數,并且針對變頻器內外RCD緩沖電路在工作時所產生的電壓不平衡作了分析,詳細的給出了其緩沖吸收電路算法。 最后,把本文的部分研究結果應用于實際工業現場中,研制了690V/600kW的大功率中壓變頻器,給出了現場運行結果。運行結果表明該變頻器輸出波形良好,性能滿足要求。
上傳時間: 2013-08-04
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隨著電信業的迅猛發展,電信網絡總體規模不斷擴大,網絡結構日益復雜先進。作為通訊支撐系統的通訊用基礎電源系統,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、數字化方向發展。 本文在廣泛了解通信電源的行業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控制算法取代傳統的PID算法,提高了開關電源的動態性能。 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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隨著對電能應用高效率的要求,基于電力電子技術的非線性負載等開關設備的應用越來越普遍,這些開關設備造成的諧波成分對電網的污染也越來越嚴重。這些諧波會影響其它電氣設備的正常工作,危及電網安全。電力有源濾波器由于能對頻率和幅值都變化的諧波進行跟蹤補償,得到了廣泛的研究。 本文是在課題組380V、260kVA純有源電力濾波器項目方案的論證階段,為提高大容量單臺純有源濾波器的效率和動、穩態性能而做的分析、設計和仿真驗證工作。論文首先介紹了通過LCL濾波器與電網相連的并聯電力有源濾波器的主電路結構,進而分析了這種主電路結構在大容量和低開關頻率場合對開關紋波衰減的優勢。通過比較PI控制和狀態反饋控制,選取全狀態反饋來達到對系統的穩定控制。 將電網處理為擾動輸入,對LCL主電路在靜止abc坐標系中進行了建模,然后選取系統閉環期望極點設計了控制系統。為消除電網這個外部輸入對指令電流跟蹤的影響,引入了電壓前饋,并從理論上推導了前饋的具體關系式。之后引入了觀測器,并把對電網輸入的建模考慮進了觀測器,消除了電網輸入對狀態估計和補償輸出造成的偏差。在電力有源濾波器實際安裝時,電網進線和變壓器的電感是不確定的,其會加在LCL的網側電感上,從而使對系統基于狀態空間的建模產生偏差,因此文章研究了所設計的控制器對LCL網側電感變化的適應性。為保證電力有源濾波器的穩態指標,對狀態反饋后的系統設計了重復控制器。 最后,基于設計的控制器在MATLAB/Simulink環境下建立了對1MW不控整流負載進行補償的電力有源濾波器系統模型,進行了仿真;并對動靜態性能進行了分析,驗證了設計和理論分析的正確性。
上傳時間: 2013-06-20
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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用。在多電平逆變器的多種控制策略中,空間矢量脈寬調制(SVPWM)算法具有調制比大、能夠優化輸出電壓波形、易于數字實現、母線電壓利用率高等優點,成為人們關注的熱點。 本文首先對電力電子技術的發展前景和多電平逆變器控制技術的發展狀況進行了綜述。在分析兩電平逆變器工作原理的基礎上對三電平逆變器進行了研究,綜合比較了三電平逆變電路三種典型拓撲結構的優缺點;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兩電平逆變器的優點,體現了課題研究的重要意義。其次,本文以中點箝位式三電平逆變器的基本拓撲結構為基礎,著重分析了三電平空間電壓矢量調制基本原理,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制算法,給出大扇區和小三角形區域判斷規則以及合成參考電壓矢量的相應輸出作用順序,并優化了開關矢量的作用順序,利于實現對中點電壓的控制,使算法易于實現。再次,論文分析了三電平逆變器直流側電容電壓不平衡產生的原因,分析了大、中、小矢量對中點電位的影響,提出了能夠影響中點電位波動的關鍵矢量,并通過分配成對小矢量的作用時間實現了對中點電位的控制。最后,采用MATLAB軟件對所推導的三電平逆變器SVPWM調制算法進行了仿真分析,結果證明了算法的可行性。
上傳時間: 2013-08-01
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現代社會,以計算機技術為核心的信息技術迅速發展,信息容量呈爆炸式的增長,人們獲得的信息的途徑也越來越多,這其中人類獲得的視覺信息很大部分是從各種各樣的電子顯示器件上獲得的,隨著微電子技術和材料工業的進步,圖像顯示技術飛速發展,出現了多種新型顯示器,其中一些在顯示品質上已經接近或者超過了傳統的陰極射線管顯示器(CRT),同時這些顯示器件滿足設備了小型化和低功耗的要求。 經過二十多年的研究、競爭和發展,平板顯示器件尤其是液晶顯示器件(LCD)已經脫穎而出大規模的進入市場,成為新世紀顯示器件的主流。其中TFT-LCD是目前唯一在亮度、對比度、功耗、壽命、體積和重量等綜合性能上全面趕上和超過CRT的平板顯示顯示器件。它的性能優良、大規模生產特性好,自動化程度高,原材料成本低廉,發展空間廣闊,迅速成為新世紀的主流產品,是21世紀全球經濟增長的一個亮點。 本論文在深入理解了LCD顯示機理,尤其是TFT-LCD的顯示驅動原理的基礎上,利用緯視晶公司提供的TFT液晶模塊,以嵌入式目前比較常用的FPGA系列芯片中的EP1C6Q240C6為核心設計制作出了由單片機(MCU)+可編程邏輯器件(FPGA-FieldProgrammableGateArray)+SRAM的液晶顯示控制系統。文章闡述了該控制系統從硬件選型,到系統模塊硬件電路設計以及系統軟件設計的整個過程。該控制系統的功能模塊主要包括:電源模塊、可編程邏輯器件模塊、微處理器模塊、靜態RAM模塊以及觸摸屏控制模塊。其中微控制器模塊采用C語言編程,實現對液晶屏得數據傳以及其它控制功能,可編程邏輯器件(FPGA)模塊采用VHDL語言編程,實現對屏的時序控制,最終實現對液晶屏圖像顯示的控制。最后通過對使用該控制板點亮的液晶屏進行光學測試驗證了這種設計方案的可靠型和穩定性。 本設計具有較大的實用價值,可為以后液晶屏控制系統的研制提供參考。
上傳時間: 2013-07-22
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太陽能作為一種新型能源以其清潔、儲量大、無污染等優點使其利用越來越受到人們的重視,而光伏發電技術的應用更是人們普遍關注的焦點。本文主要研究了光伏并網發電系統的控制方法。由于目前光伏電池的價格高,轉換效率比較低,為了降低系統造價和有效的利用太陽能,對光伏并網系統的控制方法的研究顯得尤為重要。 本文針對光伏并網發電系統的特點,將其分為三部分進行研究。研究了光伏電池的工作原理及輸出特性,在此基礎上建立了其仿真模型。利用PSIM仿真軟件對不同環境及不同日照強度下的太陽能電池輸出特性進行了仿真。仿真與實測數據的對比驗證了其仿真模型的正確性,為后續的仿真奠定基礎。 光伏板的最大功率點的控制是實現光伏并網高效率的輸出的必要條件。采用基于模糊控制的方法求取最大功率點驅動boost升壓變換器,用以實現最大功率點跟蹤和控制。針對電導增量法和干擾法的不足,研究了基于模糊控制的方法。從仿真及實驗的結果均能看出系統的穩態功率損耗大大縮小,提高了其穩態性能。 闡述了并網逆變器的工作原理和控制策略。基于逆變控制方法的研究,對系統進行了仿真與實驗。其中控制方法采用電流滯環跟蹤控制。從仿真及實驗結果中可以看出實現了輸出功率因數為1的控制目標。 開發了光伏并網的實驗系統,設計了基于DSP的最大功率點控制系統和逆變并網系統。實驗結果表明,本文采用的控制策略和設計方法是可行有效的,主電路和控制電路的設計是合理的。
上傳時間: 2013-07-28
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本文主要以串聯諧振型感應加熱電源為研究對象,通過分析其負載特性及調功控制方式,選擇不控整流加逆變移相調功控制方式,其中重點分析感性移相式PWM感應加熱電源調功控制方式,及其在由自關斷器件MOSFET組成的串聯諧振逆變器中的應用,并深入分析了感性移相式PWM控制方式調功特性。同時針對感應加熱電源這個具有復雜的參數時變性,結構非線性的工業控制對象,在MATLAB/Simulink環境下建立了感性移相PWM感應加熱電源的系統閉環控制模型,進行了移相式感應加熱電源系統仿真研究。 在理論分析的基礎上,設計了200W/100kHz感性移相式感應加熱電源的主電路及控制電路。通過對移相諧振全橋軟開關控制器UC3879的學習和了解,設計并搭建一種區別以往的移相式感應加熱電源的鎖相移相調功的控制平臺,即鎖相環電路和基于UC3879設計的移相調功電路相配合的方案。并設計了它激重復掃頻轉自激的啟動方法,大大提高了電源的啟動成功率。同時搭建了200W/100kHz移相式感應加熱電源實驗平臺,完成了系統閉環控制,實驗結果驗證了本文理論分析的正確性及控制方案的可行性。
上傳時間: 2013-07-15
上傳用戶:bruce5996
隨著家用空調的普及應用,空調已日漸成為耗能大戶。我國經濟建設多年來高速發展,正面臨能源日益緊張的問題,由于空調節能尚有空間,因此人們普遍關注空調節能技術。在家用空調的各種節能技術中,直流壓縮機變頻驅動是發展的主流方向。從驅動方式上看,直流壓縮機可以采用方波控制或矢量控制。與方波控制相比,矢量控制的空調直流壓縮機具有噪聲低、振動小、效率高等特點,更加符合節能和環保的發展方向。 本文主要研究了適用于空調壓縮機負載的無轉子位置傳感器永磁同步電機矢量控制方法。首先從電機的基本方程入手,詳細推導了永磁同步電機矢量控制的數學模型。詳細分析了各種電流控制策略特點,提出了采用適合直流壓縮機驅動的MTPA控制方式。 其次提出了具有凸極效應的壓縮機永磁同步電機的一種簡化模型,得到了適用于IPMSM的滑模觀測器,解決了IPMSM在αβ坐標系中應用滑模觀測器困難的問題。針對壓縮機運行特點,采用全維狀態觀測器方法,實現IPMSM反電動勢的觀測,根據反電動勢計算出電機轉子位置和轉速,實現了無傳感器矢量控制。本文詳細分析了全維狀態觀測器的極點配置方法,通過將四個極點配置在相同位置,簡輕了計算量,也便于實現。 第三,由于反電動勢估算法在電機低轉速下不能正確估算轉子位置,無法正常閉環起動,本文提出了一種簡單的用于直流壓縮機的起動方法,實現了壓縮機的可靠起動。同時在深入分析電機等效模型的基礎上,給出了一種簡單的電機參數測量方法,通過簡單測量和計算,得到系統實現無傳感器永磁同步電機矢量控制所需的電感、電阻及反電動勢系數等關鍵參數。 最后通過MATLAB/Simulimk7.1仿真軟件對基于滑模觀測器和基于全維觀測器的永磁同步電機矢量控制方法進行了仿真驗證,設計了以TMS320F2403數字信號處理器為控制核心的直流壓縮機矢量控制實驗平臺,并進行了大量的實驗驗證。仿真及實驗結果證明了本文理論分析和所提方法的正確性,并已應用于實際的直流壓縮機矢量控制系統。
上傳時間: 2013-06-13
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溫室是設施農業的重要組成部分,國內外溫室種植業的實踐經驗表明,提高溫室的自動控制和管理水平可充分發揮溫室農業的高效性。隨著傳感技術,計算機技術及通訊技術的迅猛發展,現代化溫室信息自動采集及智能控制系統的開發已越來越引起人們的重視,并成為一個具有重要意義的研究方向。因此設計了基于PIC單片機的溫室自動控制系統,使其對溫室環境進行控制,為植物創造適宜的生長條件,從而使農作物獲得高產,提高農業生產的經濟效益。 文中論述了國內外溫室環境控制技術的發展及現狀,分析了溫室的內部機理,給出了所采用的溫室小氣候溫濕度模型;通過對溫室環境歷史數據的分析,得出了溫室溫度控制系統的近似數學模型。 系統采用模糊控制算法實現對溫濕度的控制。詳細研究了模糊控制的機理,建立了針對幾種執行機構的模糊控制規則表;在模糊推理中采用了T-S模型的推理方法,此方法確定的控制規則工程意義明確,易于調整。并以溫度控制系統為對象,使用MATLAB對模糊算法進行仿真;仿真結果表明,這種算法具有超調量小、穩定性強、適應性好等特點,能夠達到預期的控制效果,是一種較為理想的智能控制方案。 溫室自動控制系統的硬件部分由上位機和下位機及其外圍電路組成。上位機采用PC機,通過與下位機間的通信實現對溫室的統一管理;下位機及其外圍電路實現溫室環境參數的檢測、顯示和實時控制,微處理器采用的是PIC16F877A單片機。這種以單片機為核心的控制器還可以在不依賴上位機的情況下獨立實現參數的測控。 在軟件設計方面,將模糊控制算法引入其中,給出了主程序、模糊算法程序、通信程序等程序流程圖。使用MSComm控件實現上下位機間通信;并采用VB6.0對上位機界面進行了設計,使程序簡單、清晰、為用戶提供了直觀友好的管理平臺。整個系統軟硬件搭配合理,設計、開發、維護方便,具有較高的性價比。
上傳時間: 2013-07-21
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