交錯并聯反激變換器具有電路結構簡單,控制方便等優點,并且可以實現電氣隔離。但是其升壓比不高,變換器中主開關管電壓應力較大,且工作中開關管處于硬開關狀態,限制了變換器的效率。 針對交錯并聯反激變換器所存在的問題,本文提出了一種新穎的基于耦合電感第三繞組實現的原邊并聯、副邊并聯隔離型軟開關Boost變換器。該變換器繼承了交錯并聯反激變換器的優點,兩個并聯單元互補工作,分擔功率損耗,輸出電壓的脈動頻率為主開關管的兩倍。不同的是,該變換器具有較高的升壓比,變換器中主開關管的電壓應力較小,克服了交錯并聯反激變換器的問題。在軟開關方面,變換器使用有源箝位軟開關電路,使主開關管與箝位開關管都實現了零電壓軟開關動作,提高了變換器的效率與使用壽命。因此,它與交錯并聯反激變換器相比,更適合于低電壓輸入、高電壓輸出的應用變換場合。 在該變換器的基礎上,針對變換器中輸出二極管電壓電流振蕩較大,本文還提出了經過改進的引入輸出箝位電容的變換器。輸出箝位電容抑制了二極管兩端電壓的振蕩,減小了二極管的電壓應力,提高了變換器的效率。 最后,本文通過仿真與實驗驗證了基于耦合電感第三繞組實現的原邊并聯、副邊并聯隔離型軟開關Boost變換器及其改進型變換器方案的可行性與合理性。
上傳時間: 2013-05-20
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逆變器作為光伏陣列和電網接口的主要設備,它的性能決定著整個光伏發電系統的性能。為了將光伏陣列產生的電能最大限度地饋入電網,并提高其運行的穩定度、可靠性和精確度,必須對并網逆變器的主電路拓撲選擇、濾波器參數設計及其控制策略選取等進行深入研究。 論文首先分析了光伏發電的國內外發展現狀和應用前景,對光伏并網發電系統的種類、結構和并網標準進行了綜述。針對眾多適用于光伏并網的逆變器拓撲進行了詳細的比較分析,最終確定了一臺單相滿載功率1kW、并網電壓220V的逆變器拓撲及其主電路參數,對其輸出濾波器參數進行設計,并對其進行了幅頻特性分析。 其次,詳細分析和研究逆變器的并網控制策略,確定了在獨立工作模式下的瞬時電壓控制策略和在并網工作模式下的瞬時電流控制策略。根據選定的控制策略分別對其控制系統進行了建模和閉環參數設計,并利用Sabet軟件進行系統仿真,驗證了系統建模和設計的正確性。 接著,在分析光伏陣列特性的基礎上,總結和比較了常用的幾種MPPT(Maximum Power Point Tracking)控制方法,通過擾動觀測法對并網逆變器輸出電流的控制,實現了光伏陣列的MPPT,并給出了設計方案和實驗驗證。 最后,根據以上分析結果,研制了一臺基于DSP控制的光伏并網逆變器的試驗樣機,并詳述了其軟硬件的設計方案,給出了相關實驗結果。
上傳時間: 2013-04-24
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當今世界,環境污染嚴重,能源出現危機,機動車輛排氣污染已占城市大氣污染的很大比重,電動汽車作為無污染交通工具,在市場上具有很大的優越性。而電動汽車充電技術也在不斷發展,不斷優化。奧運臨近,我國為把2008年北京奧運會辦成真正的綠色奧運,將在奧運村及北京很多范圍內使用電動汽車。本論文針對2008北京奧運會用電動汽車,對其充電電源進行了系統的研究設計。本文提出了以零電壓零電流(ZVZCS)全橋軟開關變換器為主拓撲的充電電源系統,實現了較高功率因數與高效率的充電設備。文中首先總結了電動汽車充電電源的研究現狀和充電控制策略,進行了多種全橋軟開關拓撲比較,最終選擇采用副邊簡單輔助電路的ZVZCS變換器拓撲,該拓撲使用一個電容和兩個二極管構成副邊輔助電路,無需有損元件和有源開關器件,輔助電路構成簡單,控制方法簡單,能很好的實現主開關器件的ZVZCS,也能嵌位副邊整流電壓。以可靠性為大前提,對充電電源進行了參數設計。另外,本文針對輕載情況下,超前臂不能實現零電壓開通的問題,對變換器進行了改進,實現了全負載范圍的軟開關。實驗結果驗證了該拓撲應用于電動汽車充電電源的可行性。
上傳時間: 2013-07-13
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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,電動汽車行業迅速發展,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,與蓄電池的發展和應用有著密切的關系。充放電系統性能直接影響著蓄電池的技術狀態,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,具有節能,對電網污染小等優點。 本文設計了主電路參數并在MATLAB/Simulink環境下進行了仿真。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。充放電系統樣機測試結果表明:滿載時,系統效率80%以上,功率因數99%以上,諧波含量5%以下,滿足設計要求,驗證了系統設計的可行性。
上傳時間: 2013-06-27
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太陽能資源具有可持續發展和綠色能源兩大優勢,太陽能發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,光伏并網發電系統最具理論意義和實用價值。并網逆變器是光伏并網發電系統的關鍵環節,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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三相異步電動機結構簡單、價格便宜以及維修方便等優點,被廣泛應用于工農業生產和日常生活等領域。隨著各行各業中生產機械的不斷更新和發展,其中對電動機的起動性能要求越來越高。傳統的電機起動方式其局限性,不能有效減少起動時對電網的大電流沖擊,已越來越不能適應現代生產發展的要求。針對上述問題,本文提出了一種以TMS320LF2407 DSP為核心的高性能數字式電機軟起動器。相比于傳統的起動器,它能顯著的改善電機的起動性能。 由于軟起動器所具有的優點及其它控制設備無法比擬的性價比,使得軟起動器的應用前景十分廣闊。加上現在國內電力供應緊張,軟起動器在節能方面有突出的表現。因此軟起動器擁有十分廣闊的市場。但是在國內軟起動器市場,以國外產品居多。國外產品質量高,但是價格昂貴,性價比不高,在國內徹底普及有困難。針對該現狀,本文設計出一種以DSP-TMS320LF2407為核心低價格,高性能的異步電動機軟起動器。 本軟起動器采用品閘管調壓方式,采用模塊化設計思想,通過改變晶閘管的觸發角來實現對定子兩端的電壓的調節。從而實現了異步電動機電壓斜坡起動、限流起動、軟停車等功能。 本文利用MATLAB搭建了軟起動器系統的仿真模型,對軟起動的控制方式進行了仿真研究。仿真結果表明該軟起動器系統可以有效地減小異步電動機起動時對電網的沖擊。本文同時也闡述了晶閘管調壓電路及軟起動器主電路的工作原理、軟起動器的硬件結構和功能以及軟件設計。該軟起動器操作方便簡單,智能化程度高,能夠及時跟隨電機負載的變化,使電機順利起動。經過實驗調試,基本上達到了改善鼠籠式異步電動機起動性能的要求,在保障降低異步電動機起動電流的前提下,使電機能夠平穩可靠起動。
上傳時間: 2013-04-24
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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,節能潛力巨大。本文主要工作在于結合電梯系統的特點,對超級電容儲能系統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的結構和運行特點的基礎上,對其運行過程中能量狀態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。
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。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變換器性能更優越。
上傳時間: 2013-05-19
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隨著電力電子技術的迅速發展,雙向DC/DC變換器的應用日益廣泛。尤其是軟開關技術的出現,使雙向DC/DC變換器不斷朝著高效化、小型化、高頻化和高性能化的方向發展,軟開關技術的應用可以降低雙向DC/DC變換器的開關損耗,提高變換器的工作效率,為變換器的高頻化提供可能性,從而減小變換器的體積,提高變換器的動態性能。雙向DC/DC變換器在直流不停電電源系統、航空電源系統、電動汽車等車載電源系統、直流功率放大器以及蓄電池儲能等場合都得到了廣泛的應用。 本論文首先在研究硬開關的缺陷上,提出軟開關技術;然后在研究雙向DC/DC變換器的基本工作原理的基礎上,對雙向DC/DC變換器的應用及軟開關雙向DC/DC變換器的幾種拓撲結構進一步闡述;把軟開關技術和雙向DC/DC變換器技術有機地結合在一起,提出一種新型的雙向DC/DC變換器的拓撲結構。該雙向DC/DC變換器的降壓變換電路采用移相控制ZVSPWMDC/DC變換器;升壓變換電路采用Boost升壓和推挽式升壓兩種變換器相結合的兩級升壓的新型變換器。 在分別對移相控制ZVSPWMDC/DC變換器和Boost推挽式DC/DC變換器的工作原理進行分析研究的基礎上,使用PSpice9.2計算機仿真軟件對變換器的主電路進行仿真和分析,驗證該新型雙向DC/DC變換器的拓撲結構設計的正確性和可行性。
上傳時間: 2013-04-24
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隨著信息技術的發展,通信和計算機等領域的DC/DC電源變換技術在電源行業占有很重要的市場。為了能滿足電源系統良好的性能和可靠性,分布電源系統(DPS)被廣泛應用于電信、計算機等領域。DPS具有模塊化,可靠性和維護性等優點。 本文討論了軟開關技術的種類和發展趨勢,介紹了三種傳統的軟開關諧振變換器,通過理論分析和仿真,總結了三種傳統諧振變換器的優缺點。在此基礎上,設計了一種新型的LLC串聯諧振變換器。此變換器可實現原邊開關管在零電壓條件下開通、輸出端的整流管零電流條件下關斷,因而可實現極高的轉換效率。由于電路充分地利用了變壓器的勵磁電感和開關管的寄生參數,可使變換器在寬輸入電壓范圍和全負載下實現軟開關。此外,利用變壓器漏感和功率MOS管的寄生電容進行諧振,可有效地降低輸出整流管的電壓應力,提高抗EMI的性能。因此,在相同的設計規格下,LLC諧振變換器可以選取電壓和電流等較低的功率開關管和整流二極管,進而減小開發成本。 結合PSPICE仿真和實驗調試,論文詳細介紹了LLC串聯諧振變換器工作原理,詳細討論了諧振參數、輸入電壓和負載對變換器性能的影響;根據參數設計步驟和特性分析,設計了LLC串聯諧振變換器各組成電路;最后設計了24V/8A-200KHz的DC/DC電源模塊,通過實驗,其結果驗證了該拓撲在全負載下均能實現軟開關,效率高等良好特性。
上傳時間: 2013-05-20
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