由于傳統供電系統的固有缺陷,當單臺電源供電時,一旦發生故障可能導致整個系統癱瘓,造成不可估計的損失。逆變電源并聯技術是提高逆變電源運行可靠性和擴大供電容量的重要手段。并聯技術可以提高逆變電源的通用性和靈活性,使系統設計、安裝、組合更加方便,使可靠性進一步提高。 本文主要研究逆變電源輸出的數字控制技術,以及逆變電源的并聯控制策略,以改善逆變電源的輸出性能,提高逆變電源的可靠性,并為分布式發電系統提供最基本的單元模塊。本系統采用高頻逆變技術,主電路前級采用BOOST升壓,后級采用半橋逆變電路,以TI公司的TMS320F2806DSP為主控核心實現了系統的控制功能。本文主要研究內容如下: 1.首先介紹了當前的適合逆變電源的控制策略,分析了這些控制策略的優缺點,介紹了當前的適用于逆變電源并聯運行的控制策略,并簡單介紹了它們的原理; 2.介紹了逆變電源無線并聯的關鍵技術,依據下垂并聯控制的數學模型,對并聯系統的功率下垂特性、功率解耦控制思想等方面進行了詳細的分析; 3.通過對當前逆變電源控制策略的分析、研究,對所選的逆變電源主電路進行數學建模,設計了逆變電源三閉環調節控制器,并通過Matlab仿真工具進行仿真,驗證了該控制策略的可行性; 4.建立了單相逆變電源無線并聯控制系統的MATLAB仿真模型,并通過仿真實驗對其進行了驗證分析,結果表明:該基于下垂法控制的無線并聯方案可以使系統實現對輸出有功功率、無功功率和諧波功率的良好控制; 5.采用DSP為主控芯片,設計并制作了單相無線并聯型逆變電源樣機,給出并聯型逆變單元輸出濾波電感參數選擇的工程設計方法和原則,并對上述的三閉環控制策略進行了實驗測試,實驗結果良好。
上傳時間: 2013-04-24
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本文分析了永磁同步直線電動機的運行機理與運行特性,并通過坐標變換,分別得出了電機在a—b—c,α—β、d—q坐標系下的數學模型。針對永磁同步直線電機模型的非線性與耦合特性,采用了次級磁場定向的矢量控制,并使id=0,不但解決了上述問題,還實現了最大推力電流比控制。為了獲得平穩的推力,采用了SVPWM控制,并對它算法實現進行了研究。 針對速度環采用傳統PID控制難以滿足高性能矢量控制系統,通過對傳統PID控制和模糊控制理論的研究,將兩者相結合,設計出能夠在線自整定的模糊PID控制器。將該控制器代替傳統的PID控制器應用于速度環,以提高系統的動靜態性能。 在以上分析的基礎上,設計了永磁同步直線電機矢量控制系統的軟、硬件。其中電流檢測采用了新穎的電流傳感器芯片IR2175,以解決溫漂問題;速度檢測采用了增量式光柵尺,設計了與DSP的接口電路,通過M/T法實現對電機的測速。最后在Matlab/Simlink下建立了電機及其矢量控制系統的仿真模型,并對分別采用傳統PID速度控制器和模糊PID速度控制器的系統進行仿真,結果表明采用模糊PID控制具有更好的動態響應性能,能有效的抑制暫態和穩態下的推力脈動,對于負載擾動具有較強的魯棒性。
上傳時間: 2013-07-04
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交流伺服技術是研制開發各種先進的機電一體化設備,如工業機器人、數控機床、加工中心等的關鍵性技術,但是要提高交流伺服系統的控制性能關鍵在于伺服控制器對電機動態和靜態響應的控制,要獲得良好的電機動、靜態性能關鍵在于伺服控制器的控制算法。為此,本文開展了主要針對電機控制算法中的PID控制器參數整定算法研究。研究工作是基于黑龍江省科技攻關項目為支撐。 本論文在查閱大量文獻資料的基礎上,掌握了系統構成和基本控制原理,并分析了國內交流伺服存在的問題,設計了基于TI公司電機數字化控制芯片TMS320F2812的交流伺服控制器的控制單元;基于三菱公司智能化功率器件IPM設計了控制器的功率單元;以及電源單元和相關電路的保護單元。 基于電機矢量控制原理,構建了永磁同步電機的矢量控制模型,在原有研究的基本PID控制基礎上,根據模糊控制的基本原理,研究了應用于電機控制的模糊參數自整定PID控制器設計原理,構建模糊參數自整定PID控制器的數學模型,并進行該系統的仿真研究和實際應用程序設計。 本文的重點是闡述模糊參數自整定PID控制器的設計原理和方法,利用基于模糊參數自整定PID控制器的交流伺服系統仿真模型,應用Matlab/Simulink仿真軟件平臺驗證模型和算法的正確性,并與常規PID控制性能進行對比分析。在實際硬件平臺驗證了本文提出算法的可行性和正確性。 通過仿真和實際結果對比得出結論,模糊參數自整定PID控制器可以提高交流伺服系統的動態和靜態性能。
上傳時間: 2013-04-24
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本文研究了高頻感應加熱電源的鎖相控制技術。分別建立了定角與定時控制技術的MOSFET電壓型諧振逆變器仿真模型,分析比較了兩者的優缺點,從而得出了定角控制技術為較優的結論;通過理論分析與實驗測量MOSFET損耗的方法對最優鎖相角度的選取進行了探索;最后設計了以DSP為核心的定角鎖相控制電路,并運用MATLAB軟件進行了仿真研究以及DSP代碼自動生成,驗證了方案的可行性。這種控制方法可以使逆變器工作在小感性準諧振狀態,降低了MOSFET損耗,具有線路簡單、響應迅速、控制靈活等優點,為工程運用打下了堅實的基礎。
上傳時間: 2013-05-29
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混合動力汽車采用內燃機和電機作為動力源,成為解決排污和能源問題最具現實意義的途徑之一,集成一體化起動/發電機(ISG)技術是當前國際公認的未來汽車的先進技術之一,也是當代汽車發展的重要方向。論文以ISG型混合動力汽車為研究對象,進行了混合動力汽車驅動系統和動力總成控制系統等方面的研究。 本文系統地分析了串聯式、并聯式以及混聯式混和動力汽車動力總成構型的優缺點,介紹了ISG型混合動力汽車結構及主要特點的基礎上,首先通過對各總成選型分析,選擇了發動機、電機、電池等部件,接著根據性能指標,確定了發動機、電機、電池等部件參數匹配。 動力總成控制系統作為HEV控制系統的關鍵,主要負責對行駛需求功率的合理分配,保證HEV高效運行,使發動機燃油消耗和排放達到最優。動力總成控制系統的硬件采用了TMS320F2812芯片,由于它功能強大,I/O資源豐富,并且支持廣泛用于汽車電控的CAN通訊,因此,非常適合于混合動力汽車的實時控制。本文研究了動力總成控制系統的總體結構,以TMS320F2812型DSP為核心,組建了混合動力總成控制系統的硬件系統。在充分利用DSP內部模塊的基礎上對它的外部總線進行擴展。并設計了電源模塊、A/O模塊、IO模塊、CAN總線模塊和串口通訊模塊。在模塊化設計方式基礎上建立了混合動力控制策略的軟件設計。 為了證明設計方案的可行性和DSP總成控制系統的控制性能,在MATIAB/Simulink環境下,以hdvisor為仿真平臺,依據系統的結構、控制策略,對相關模塊進行修改,建立了ISG型混合動力汽車整車的仿真模型。利用建立的模型,在Advisor仿真軟件中輸人仿真參數,設置仿真性能,汽車動力性、經濟性以及一些重要性能曲線的仿真結果。與同樣參數設置的傳統燃油汽車仿真結果進行比較表明,油耗和排放都得到了很好的降低。
上傳時間: 2013-07-08
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由于高頻PWM整流器可以提供正弦化低諧波的輸入電流,可控功率因數,及雙向能量流動,因此得到越來越廣泛的應用。網側單電感濾波會帶來一些問題,首先要想得到較好的濾波效果,必須增大電感值,這樣系統的動態性能會變差,而且成本增加。另外,整流器的功率比較大時,交流側的濾波的損耗也會增大。為了解決上述問題,本文研究了基于LCL濾波的高頻PWM整流器。在交流側應用LCL 濾波器可以減少電流中的高次諧波含量,并在同樣的諧波要求下,相對純電感型濾波器可以降低電感值的大小,提高系統的動態響應。 文章首先對高頻PWM整流器的工作原理做了詳細的介紹,并對基于L和LCL兩種不同的濾波器,分別在ABC靜止坐標系,αβ靜止坐標系和dq旋轉坐標系中建立了數學模型。文章中將L濾波的電壓型三相PWM整流器的控制方法應用于LCL濾波情況。基于dq軸模型,提出了雙閉環的控制策略,電流內環采用前饋解耦控制。為了提高電流的跟隨性能,按照典型Ⅰ型系統設計電流調節器。為了提高電壓環的抗干擾性,按照典型Ⅱ型系統設計電壓調節器。 文章還詳細討論了LCL濾波器帶來的諧振問題,以及參數設計方法,列出了實際系統LCL濾波器參數的設計步驟。文章在MATLAB/SIMULINK環境下建立了PWM整流器仿真模型對系統進行了仿真,按照文章提出的理論設計的仿真系統具有良好的動態和穩態性能。 文章最后基于TMS320LF2407A設計了整流器裝置的控制系統硬件和軟件,并得到了初步實驗結果,能滿足控制要求,從而驗證了控制方案的正確性。
上傳時間: 2013-07-01
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三相逆變器作為交流供電電源的主要部分,廣泛地應用于電動車、電力設備、產業設備、交通車輛等領域。逆變器的并聯控制技術以其廣泛的應用前景也得到越來越深入地研究。人們對逆變電源的要求越來越高,高性能、高可靠性的大功率逆變器就是當今逆變電源的發展趨勢之一。提高逆變電源容量主要有兩個途徑,設計大功率的逆變器和采用逆變器并聯技術實現電源模塊化。 為此,本文以兩臺400kVA組合式三相逆變器為對象,采用全數字化控制方式,主要研究了大功率三相逆變器的波形控制技術和并聯控制技術。本文圍繞大功率組合式三相逆變器,對其主電路結構、系統的數學模型、波形控制技術以及并聯系統模型、并聯控制方案進行了較為詳細的分析和研究。分析了適用于大功率的組合式三相逆變器結構,并給出了400kVA組合式三相逆變器的主電路設計。建立和分析了組合式三相逆變器在ABC、αβ、dq 坐標系下的數學模型。針對大功率組合式三相逆變器,采用在dq 坐標系下的三相電壓閉環統一控制方案。為了使大功率三相逆變器得到較好的輸出電壓波形質量,采用PID 瞬時值電壓反饋控制和重復控制并聯結合的控制方案。分析了PID 控制器和重復控制器的原理,并針對400kVA 三相逆變器的系統性能,給出了相應數字PID 控制器和重復控制器的設計。并利用Matlab 建立了系統的仿真模型,給出了理論研究結果。提出了有效提高系統動態性能的兩種方法:加負載電流前饋和動態過程中強制改變改變調制比。介紹了大功率三相逆變器的短路限流保護技術,提出了采用瞬時值限流電路和單獨的軟件限流環相結合的方案,保證大功率三相逆變器在短路時自動限流保護。對兩臺大功率三相逆變器組成的并聯系統的結構、環流特性及逆變器的輸出功率進行了分析。詳細分析了輸出阻抗特性不同時,逆變器環流和輸出功率分配的差異,得出了輸出阻抗對環流和功率影響的一般規律。針對大功率三相逆變器并聯系統,采用基于功率誤差的分散邏輯控制方案。分析了基于功率誤差的分散邏輯控制原理,逆變器輸出功率的檢測和母線信號綜合的脈寬調制原理。根據400kVA 三相逆變器并聯系統的輸出阻抗特性,采用了無功調節輸出電壓幅值和同步鎖相實現相位同步的并聯控制策略。 本文最后在兩臺400kVA組合式三相逆變器樣機上得到了實驗驗證。實驗結果進一步驗證了大功率三相逆變器的波形控制和并聯控制策略有效可行性。
上傳時間: 2013-07-03
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勵磁系統是電力系統控制的重要組成部分,它直接影響著發電機的運行可靠性、經濟性和電力系統運行的穩定性。勵磁系統性能的優化與控制策略的研究,對發電機乃至整個電力系統的安全運行具有決定性的意義。 本文針對300MW同步發電機的技術特點,全面論述了勵磁系統主電路拓撲及輔助電路的工作原理。為提高勵磁系統的控制精度與實時性,本文以16位DSP為控制核心,對勵磁調節單元軟硬件的實現進行研究,以滿足發電機在不同運行工況下對勵磁系統控制性能的要求。 其次,本文在詳細闡述PID+PSS控制和線性最優勵磁控制理論的基礎上,客觀分析了兩種控制方式的優點與不足,綜合二者的優點引出了綜合勵磁控制的研究方法并在微機上成功實現。通過實驗發現,綜合勵磁控制器的性能更優越,其提高了勵磁系統的控制精度,改善了機組運行的穩定性。同時針對單參量PSS存在反調的不足,進行了算法改進,給出了加速功率型PSS的數學推理與軟件實現;根據機組的運行結果可知,該算法的改進不僅解決了傳統PSS的反調問題,而且優化了PSS抑制低頻振蕩的性能。 最后,本文利用發電機park微分方程,推導了發電機起勵與滅磁的數學方程。在Matlab/Simulink仿真環境下,建立了起勵與滅磁的仿真模型。給出了發電機自并起勵、他勵起勵和故障滅磁的仿真結果,并對結果進行客觀地分析,得出了有用的結論。
上傳時間: 2013-04-24
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當今高新技術不斷發展,越來越多的高精度儀器設備對輸入電源,特別是對輸入交流電源的穩壓精度要求越來越高。與此同時,隨著我國經濟的發展和用電負載的急劇增加,電壓波動和波形畸變等供電質量問題日趨突出,不能滿足高精度儀器設備的需要,因而就需要在電網和這些設備之間增加高穩壓精度、寬穩壓范圍的交流穩壓電源。基于Delta逆變技術的交流穩壓電源既能進行瞬時的交流電壓穩定補償,又能提高整流輸入端的功率因數,減少諧波對電網的污染,因而具有重要的實際意義和研究價值。 本文采取串聯補償型變換器作為主電路的拓撲結構,并從能量雙向傳輸方面對主電路進行了詳細闡述。針對Delta逆變器工作特點對交流穩壓電源的工作原理進行了分析,并提出一種正向補償采取整流加高頻斬波,負向補償采取有源箝位Buck變換器的工作模式。建立Delta逆變器與電網相互作用的等效電路模型,得出了理想補償電壓與實際補償電壓定量關系式,分析了逆變輸出濾波器的結構、位置對濾波效果的影響和電氣參數對實際補償效果的作用規律。完成了逆變器的輸出濾波器、補償變壓器的設計和PWM整流器電容參數的計算。 針對穩壓系統中Delta逆變器和PWM整流器兩個主體環節,對Delta逆變器的前饋、反饋控制特性和PWM整流器的間接、直接電流控制特性分別進行了綜合比較,并應用MATLAB軟件建立了改進前饋控制與直接電流控制的仿真模型,對Delta逆變交流穩壓速度和精度進行了系統仿真分析,給出了仿真波形,驗證了文中所述控制策略的可行性。
上傳時間: 2013-07-10
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隨著能源的緊張和環境污染日益嚴重,開發和利用太陽能已受到越來越多的重視。通過光伏并網發電系統將太陽能轉換為電能,并將電能輸送到電網上,是太陽能利用的主要形式。 本文對光伏并網發電系統的控制策略進行了深入的研究。首先,分析了太陽能電池發電的基本原理,得出了太陽能電池的等效模型,通過分析太陽能電池的I-V特性,可以看出太陽能電池是一非線性電源,而且輸出電能受環境溫度和光照強度的影響,為了使太陽能電池能夠最大效率地將太陽能轉化為電能,需要對其進行最大功率點跟蹤。通過分析和對比各種最大功率點跟蹤方法的優缺點,采用了改進擾動觀察法結合BOOST升壓電路來對電池板進行最大功率點跟蹤的方案。其次,分析對比并網電流的各種控制方式,確定采用滯環比較方式對并網電流進行控制,為了使并網電流穩定可靠地向電網送電,采用雙閉環控制策略對并網逆變器進行控制,使逆變器輸出電流能與電網電壓同頻同相,以單位功率因數向電網輸電。最后,對光伏并網發電系統的孤島效應進行了研究,介紹了各種孤島檢測方法,分析了基于正反饋的主動移頻式孤島檢測方法(AFDPF)的參數優化方案,為AFDPF檢測盲區的分析提供理論依據。 本文在MATLAB/Simulink仿真環境下,利用SimPowerSystems功能模塊建立了仿真模型,對太陽能電池板的數學模型,最大功率點跟蹤控制策略,并網控制策略進行驗證仿真。仿真結果證明了本文的方案和控制策略的正確性。
上傳時間: 2013-07-14
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