電壓源型PWM逆變器在當(dāng)前的工業(yè)控制中應(yīng)用越來越廣泛，在其應(yīng)用領(lǐng)域中，交流電動(dòng)機(jī)的運(yùn)動(dòng)控制是其很重要的組成部分。在PWM逆變器的控制過程中，設(shè)置死區(qū)是為了避免逆變器的同一橋臂的兩個(gè)功率開關(guān)器件發(fā)生直通短路。盡管死區(qū)時(shí)間很短，然而當(dāng)開關(guān)頻率很高或輸出電壓很低時(shí)，死區(qū)將使逆變器輸出電壓波形發(fā)生很大畸變，進(jìn)而導(dǎo)致電動(dòng)機(jī)的電流發(fā)生畸變，電機(jī)附加損耗增加，轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)加大，最終導(dǎo)致系統(tǒng)的控制性能降低，甚至可能導(dǎo)致系統(tǒng)不穩(wěn)定。為此，需要對逆變器的死區(qū)進(jìn)行補(bǔ)償。本文針對連續(xù)空間矢量調(diào)制提出了一種改進(jìn)的減小零電流鉗位和寄生電容影響的死區(qū)效應(yīng)補(bǔ)償方法；針對斷續(xù)空間矢量調(diào)制提出了通過改變空間矢量作用時(shí)間，來改變驅(qū)動(dòng)信號脈沖寬度的補(bǔ)償方法，并對這兩種方法進(jìn)行了理論分析和仿真研究。 本文首先詳細(xì)分析了死區(qū)時(shí)間對逆變器輸出電壓和電流的影響，以及功率開關(guān)器件寄生電容對輸出電壓的影響。其次對已提出的減小零電流鉗位和寄生電容影響的死區(qū)效應(yīng)補(bǔ)償方法進(jìn)行了理論分析，該方法先計(jì)算出補(bǔ)償電壓，再對由零電流鉗位現(xiàn)象引起的補(bǔ)償電壓極性錯(cuò)誤進(jìn)行校正，極性校正的參考量為d軸補(bǔ)償電壓的幅值，然而補(bǔ)償電壓的大小隨電流的變化而變化，因此該方法存在電壓極性校正時(shí)參考量為變化量的缺點(diǎn)，而且該方法只適用于id=0的控制方式，適用性較差。針對這些問題，本文提出了改進(jìn)的減小零電流鉗位和寄生電容影響的補(bǔ)償方法，改進(jìn)后的方法是先對由零電流鉗位現(xiàn)象引起的電流極性錯(cuò)誤進(jìn)行校正，然后再計(jì)算補(bǔ)償電壓的大小，電流極性校正時(shí)的參考量為三相電流極性函數(shù)轉(zhuǎn)化到γ-坐標(biāo)系的函數(shù)sγ的幅值，sγ的幅值與補(bǔ)償電壓大小無關(guān)為恒定值，而且適用于任何控制方式，適應(yīng)性強(qiáng)。再次把改進(jìn)的減小零電流鉗位和寄生電容影響的死區(qū)效應(yīng)補(bǔ)償方法應(yīng)用到PMSM矢量控制系統(tǒng)中，采用MATLAB和Pspice兩種方法進(jìn)行了仿真研究，仿真結(jié)果驗(yàn)證了補(bǔ)償方法的有效性。對兩種仿真結(jié)果的對比分析，表明PSpice模型能更好的模擬逆變器的非線性特性。 最后，文章分析了連續(xù)空間矢量調(diào)制和斷續(xù)空間矢量調(diào)制的輸出波形的區(qū)別和死區(qū)對兩種波形影響的不同。針對DSP芯片TMS320LF2407A硬件產(chǎn)生的斷續(xù)SVPWM波，提出了根據(jù)電壓矢量和電流矢量的相位關(guān)系，通過改變空間矢量作用時(shí)間，來改變驅(qū)動(dòng)信號脈沖寬度，對其進(jìn)行死區(qū)補(bǔ)償?shù)姆椒?。給出了基本空間矢量作用時(shí)間調(diào)整的實(shí)現(xiàn)方法，并建立了MATLAB仿真模型，進(jìn)行仿真研究，仿真結(jié)果驗(yàn)證了補(bǔ)償方法的正確性和有效性。
上傳時(shí)間： 2013-06-04
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現(xiàn)代軋鋼機(jī)的機(jī)組容量日益增大，其有功、無功負(fù)荷變動(dòng)異常劇烈。由于大部分設(shè)備供電多半采用晶閘管整流裝置，使電網(wǎng)中諧波增大，功率因數(shù)降低，出現(xiàn)較大的電壓波動(dòng)。因此研究軋鋼廠供電系統(tǒng)電能質(zhì)量的基本內(nèi)容—無功補(bǔ)償與諧波抑制，對提高企業(yè)供電可靠性、降低損耗、提高用電設(shè)備出力等具有重要意義。由于通用的電力分析軟件不具備設(shè)計(jì)功能，因此有必要開發(fā)一套無功補(bǔ)償裝置設(shè)計(jì)和電能質(zhì)量分析的專業(yè)軟件。 該文詳細(xì)分析了軋鋼供電系統(tǒng)各個(gè)諧波源產(chǎn)生的諧波特點(diǎn)和功率因數(shù)特點(diǎn)，研究了廣泛應(yīng)用于軋鋼供電系統(tǒng)的TCR+FC型靜止無功補(bǔ)償裝置的補(bǔ)償特性和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。以此為理論基礎(chǔ)，從軟件工程的角度，開發(fā)了一套動(dòng)態(tài)補(bǔ)償仿真軟件，其中包括人機(jī)交互界面、電力模型和運(yùn)算模型等。人機(jī)交互界面是用戶與軟件的接口，而電力模型和運(yùn)算模型是內(nèi)置在軟件內(nèi)，對用戶不可見。用戶在界面上輸入系統(tǒng)參數(shù)，通過界面調(diào)用運(yùn)算模型可以自動(dòng)地設(shè)計(jì)TCR+FC型靜止無功補(bǔ)償裝置的各濾波支路和TCR支路的電路參數(shù)，除此之外，通過界面調(diào)用電力模型，用戶可以從界面上讀取該系統(tǒng)補(bǔ)償前后的電能質(zhì)量。 因此，該軟件既是一個(gè)設(shè)計(jì)軟件，又是分析軟件，不僅能設(shè)計(jì)靜止無功補(bǔ)償裝置的各支路具體電路參數(shù)，為實(shí)際軋鋼系統(tǒng)的靜止無功補(bǔ)償裝置的設(shè)計(jì)提供理論參考，還能對系統(tǒng)投入SVC前后的電能質(zhì)量的變化做出詳細(xì)的對比分析。 最后，以科學(xué)研究領(lǐng)域廣泛應(yīng)用的PSCAD/EMTDC軟件為測試工具，在其中建立相應(yīng)的電力模型。通過比較在兩個(gè)軟件中仿真得到的軋鋼機(jī)負(fù)載曲線、電壓電流波形、電壓波動(dòng)、諧波、功率因數(shù)等，證實(shí)了該動(dòng)態(tài)軟件的正確性。
標(biāo)簽： 供電系統(tǒng) 仿真 諧波抑制
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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隨著自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展和城市化進(jìn)程的加快，照明用電占人類總發(fā)電量的比重也越來越大，對電子鎮(zhèn)流器的要求也越來越高，即功率因數(shù)高低的要求更加明確，功率因數(shù)高低已成為綜合衡量整流設(shè)備的一個(gè)重要指標(biāo)。 本次課題采用功率因數(shù)控制芯片UC3854為核心，設(shè)計(jì)了一種較寬電壓輸入范圍、固定電壓輸出的250W的AC/DC變換器。對該變換器所用的有源功率因數(shù)校正（APFC）系統(tǒng)與UC3854芯片的原理和結(jié)構(gòu)做了詳細(xì)的分析與討論，介紹了UC3854的管腳排列及功能。所設(shè)計(jì)的以UC3854為核心的有源功率因數(shù)校正器能在90V～220V的寬電壓輸入范圍內(nèi)得到穩(wěn)定的380V直流電壓輸出，并使功率因數(shù)達(dá)到0.99以上。 MATLAB強(qiáng)大的信號分析處理能力對高效地設(shè)計(jì)APFC系統(tǒng)及整定各個(gè)環(huán)節(jié)的參數(shù)帶來了極大便利。本文同時(shí)也采用MATLAB設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了一個(gè)有源功率因數(shù)校正器的仿真，用SIMULINK已有模塊模擬了UC3854的控制過程，給出了仿真電路和波形。 本文創(chuàng)新性的將系統(tǒng)工程引入APFC電路中，將系統(tǒng)工程中的建模分析和狀態(tài)空間法應(yīng)用到此次設(shè)計(jì)的系統(tǒng)中，使得此次工程設(shè)計(jì)提升到了抽象的數(shù)學(xué)概念上。用數(shù)學(xué)模型可以表達(dá)出主電路的工作原理，從狀態(tài)空間法中找出了改變系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能的相應(yīng)參數(shù)，為此類電路的設(shè)計(jì)提供了理論依據(jù)。
標(biāo)簽： 有源功率因數(shù) 校正技術(shù)
上傳時(shí)間： 2013-05-24
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風(fēng)能作為一種清潔可再生能源，迅速發(fā)展，已經(jīng)成為世界新能源最主要的發(fā)展方向之一。風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)按照容量可以分為小型風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)和大型風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，按照是否并網(wǎng)又分為離網(wǎng)系統(tǒng)和并網(wǎng)系統(tǒng)，文章著重研究小型并網(wǎng)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)。 本文在分析國內(nèi)外風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的現(xiàn)狀以及風(fēng)電產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，研究了風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)、風(fēng)力機(jī)的主要機(jī)型以及發(fā)電系統(tǒng)的分類。通過研究風(fēng)力機(jī)和永磁同步發(fā)電機(jī)各自的特性，基于它們的數(shù)學(xué)模型分別建立了各自的仿真模型?；谏鲜龇抡婺Ｐ停謩e建立了整個(gè)電壓源型逆變器并網(wǎng)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)和電流源型逆變器并網(wǎng)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的仿真模型。 在風(fēng)力發(fā)電并網(wǎng)系統(tǒng)中，并網(wǎng)逆變器是核心部分，可以分為電流源型逆變器和電壓源型逆變器。本文研究了三相電壓源型逆變器實(shí)現(xiàn)并網(wǎng)所采用的控制方法，包括空間矢量調(diào)制法和鎖相環(huán)技術(shù)。針對電流源型并網(wǎng)逆變器風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，研究了PWM電流源型整流器的空間矢量調(diào)制和PWM電流源型逆變器的三種脈寬調(diào)制策略。 文中電壓源型逆變器并網(wǎng)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的仿真模型，采用BOOST變換器穩(wěn)定逆變器輸入直流電壓，采用SPWM方法控制電壓源型逆變器實(shí)現(xiàn)風(fēng)機(jī)的并網(wǎng)；在電流源型逆變器并網(wǎng)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)仿真模型中，用空間矢量調(diào)制方法控制PWM電流源型整流器和用SPWM控制電流源型逆變器的方法實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)的并網(wǎng)。本文對采用的控制方法進(jìn)行了仿真驗(yàn)證，比較了兩種并網(wǎng)系統(tǒng)的并網(wǎng)優(yōu)缺點(diǎn)，最后對兩種并網(wǎng)逆變器的區(qū)別進(jìn)行了總結(jié)。
標(biāo)簽： 并網(wǎng) 仿真研究 風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)
上傳時(shí)間： 2013-06-29
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統(tǒng)一潮流控制器(UPFC)作為一種典型的FACTS裝置，綜合了FACTS元件的多種靈活控制手段，能同時(shí)或選擇地控制線路的基本參數(shù)(電壓、阻抗、相角)，也可交替地控制線路上的有功和無功潮流，還可獨(dú)立地提供可控的并聯(lián)無功補(bǔ)償。因此UPFC被認(rèn)為是最有創(chuàng)造性，功能最強(qiáng)大的FACTS元件。 首先，本文詳細(xì)分析了統(tǒng)一潮流控制器的基本結(jié)構(gòu)和工作原理。采用開關(guān)函數(shù)法建立了電壓源型變流器的數(shù)學(xué)模型，并推導(dǎo)了統(tǒng)一潮流控制器在abc三相坐標(biāo)系和dq旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的數(shù)學(xué)模型，該模型考慮到直流環(huán)節(jié)電容儲能的動(dòng)態(tài)變化過程，從而使其更適合于系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性分析。本文討論的UPFC控制采用基于兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的非線性解耦控制方案，在UPFC的精確模型下具有可快速跟蹤給定值的優(yōu)點(diǎn)，且在dq坐標(biāo)系下可以實(shí)現(xiàn)有功和無功功率的獨(dú)立控制；在電容電壓PI調(diào)節(jié)中加入電流反饋，使其更接近真實(shí)值。 其次，本論文在分析UPFC數(shù)學(xué)模型的基礎(chǔ)上建立了UPFC在MATLAB平臺上的仿真模型；然后利用MATLAB建立了三相環(huán)形電力系統(tǒng)，將UPFC模型應(yīng)用到該系統(tǒng)中，著重研究了UPFC對電網(wǎng)電能質(zhì)量的影響。首先研究了UPFC對故障系統(tǒng)中電網(wǎng)功率的影響以及UPFC對提高故障系統(tǒng)功率穩(wěn)定性的作用；同時(shí)，對UPFC能夠抑制無故障系統(tǒng)中系統(tǒng)接入電網(wǎng)時(shí)的功率沖擊進(jìn)行了研究。最后，通過仿真波形研究了UPFC對電網(wǎng)故障中電壓跌落的補(bǔ)償作用以及UPFC對正常系統(tǒng)電壓的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，UPFC可以保持故障中的系統(tǒng)電壓為正弦波。
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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隨著對電能應(yīng)用高效率的要求，基于電力電子技術(shù)的非線性負(fù)載等開關(guān)設(shè)備的應(yīng)用越來越普遍，這些開關(guān)設(shè)備造成的諧波成分對電網(wǎng)的污染也越來越嚴(yán)重。這些諧波會(huì)影響其它電氣設(shè)備的正常工作，危及電網(wǎng)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(jìn)行跟蹤補(bǔ)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(xiàng)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(dòng)、穩(wěn)態(tài)性能而做的分析、設(shè)計(jì)和仿真驗(yàn)證工作。論文首先介紹了通過LCL濾波器與電網(wǎng)相連的并聯(lián)電力有源濾波器的主電路結(jié)構(gòu)，進(jìn)而分析了這種主電路結(jié)構(gòu)在大容量和低開關(guān)頻率場合對開關(guān)紋波衰減的優(yōu)勢。通過比較PI控制和狀態(tài)反饋控制，選取全狀態(tài)反饋來達(dá)到對系統(tǒng)的穩(wěn)定控制。 將電網(wǎng)處理為擾動(dòng)輸入，對LCL主電路在靜止abc坐標(biāo)系中進(jìn)行了建模，然后選取系統(tǒng)閉環(huán)期望極點(diǎn)設(shè)計(jì)了控制系統(tǒng)。為消除電網(wǎng)這個(gè)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(dǎo)了前饋的具體關(guān)系式。之后引入了觀測器，并把對電網(wǎng)輸入的建?？紤]進(jìn)了觀測器，消除了電網(wǎng)輸入對狀態(tài)估計(jì)和補(bǔ)償輸出造成的偏差。在電力有源濾波器實(shí)際安裝時(shí)，電網(wǎng)進(jìn)線和變壓器的電感是不確定的，其會(huì)加在LCL的網(wǎng)側(cè)電感上，從而使對系統(tǒng)基于狀態(tài)空間的建模產(chǎn)生偏差，因此文章研究了所設(shè)計(jì)的控制器對LCL網(wǎng)側(cè)電感變化的適應(yīng)性。為保證電力有源濾波器的穩(wěn)態(tài)指標(biāo)，對狀態(tài)反饋后的系統(tǒng)設(shè)計(jì)了重復(fù)控制器。 最后，基于設(shè)計(jì)的控制器在MATLAB/Simulink環(huán)境下建立了對1MW不控整流負(fù)載進(jìn)行補(bǔ)償?shù)碾娏τ性礊V波器系統(tǒng)模型，進(jìn)行了仿真；并對動(dòng)靜態(tài)性能進(jìn)行了分析，驗(yàn)證了設(shè)計(jì)和理論分析的正確性。
上傳時(shí)間： 2013-06-20
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近幾十年來,由于大功率電力電子裝置的廣泛應(yīng)用,使公用電網(wǎng)受到諧波電流和諧波電壓的污染日益嚴(yán)重,功率因數(shù)低,電能利用率低。為了抑制電網(wǎng)的諧波,提高功率因數(shù),人們通常采用無功補(bǔ)償、有源、無源濾波器等對電網(wǎng)環(huán)境進(jìn)行改善。近年來,功率因數(shù)校正技術(shù)作為抑制諧波電流,提高功率因數(shù)的行之有效的方法,備受人們的關(guān)注。 本文在參閱國內(nèi)外大量文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上,綜述了近年來國內(nèi)外功率因數(shù)校正的發(fā)展?fàn)顩r,簡要分析了無源功率因數(shù)與有源功率因數(shù)的優(yōu)、缺點(diǎn),并詳細(xì)分析了有源功率因數(shù)校正的基本原理和控制方法。在通過對主電路拓?fù)渑c控制方法的優(yōu)、缺點(diǎn)比較后,選擇BOOST變換器作為主電路拓?fù)?采用基于平均電流控制的UC3854控制器,設(shè)計(jì)了容量為300W的兩級有源功率因數(shù)校正電路的前一級電路,計(jì)算了主電路與控制電路的元件參數(shù)。根據(jù)此參數(shù),基于MATLAB環(huán)境下對功率因數(shù)校正前、后的電路進(jìn)行了仿真,通過仿真波形的分析。最后搭建實(shí)驗(yàn)電路進(jìn)行實(shí)驗(yàn),采集實(shí)驗(yàn)波形,對實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析,進(jìn)-步驗(yàn)證了本設(shè)計(jì)參數(shù)的正確性與準(zhǔn)確性。 本文功率因數(shù)校正電路的設(shè)計(jì),使電路的功率因數(shù)得到了明顯的改善,達(dá)到了設(shè)計(jì)要求,同時(shí)電路的總諧波畸變因數(shù)控制在了一定的范圍,減少了對電網(wǎng)的污染。并且電路的輸出電壓穩(wěn)定,為后一級的電路設(shè)計(jì)奠定了基礎(chǔ)。
標(biāo)簽： 3854 UC 有源功率因數(shù)
上傳時(shí)間： 2013-05-22
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工業(yè)領(lǐng)域中需要大量的AC/DC整流電源。隨著現(xiàn)代電力電子技術(shù)的不斷發(fā)展，人們曰益意識到低功率因數(shù)整流系統(tǒng)造成了諧波污染和電網(wǎng)公害。因此消除電網(wǎng)諧波污染，提高功率因數(shù)，成為整流系統(tǒng)的發(fā)展趨勢。由于中大功率的電力電子設(shè)備在電網(wǎng)中占很大的比重，因此高功率因數(shù)的三相整流器的研究已成為當(dāng)今國內(nèi)外研究的一大熱點(diǎn)。 隨著數(shù)字控制技術(shù)的不斷發(fā)展，越來越多的控制策略通過數(shù)字信號處理器(DSP)得以實(shí)現(xiàn)。數(shù)字控制的特有優(yōu)點(diǎn)：簡化硬件電路，克服了模擬電路中參數(shù)溫度漂移的問題，控制靈活且易實(shí)現(xiàn)先進(jìn)控制等，使得所設(shè)計(jì)的電源產(chǎn)品不僅性能可靠，且易于大批量生產(chǎn)，從而降低了開發(fā)周期。因此，數(shù)字化控制電源已成為當(dāng)今于開關(guān)電源產(chǎn)品設(shè)計(jì)的潮流。 本文首先給出了幾種常見的三相功率因數(shù)校正方案，并對其進(jìn)行了比較和分析，在前面的基礎(chǔ)上提出了：三相三開關(guān)三電平拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和雙閉環(huán)控制的策略結(jié)合的三相PFC系統(tǒng)。緊接著介紹了DSP芯片的特點(diǎn)及其在電力電子裝置中的應(yīng)用，首先介紹目前DSP芯片的發(fā)展，通過比較選定了TI公司的TMSLF2407芯片作為本文的處理芯片，而后基于對TMSLF2407芯片的內(nèi)部資源和該芯片數(shù)字式PWM信號產(chǎn)生的原基于DSP的三相有源功率因數(shù)校正研究與設(shè)計(jì)理的分析，提出了三相PFC的數(shù)字化解決方案。在第四章中介紹了基于DSP數(shù)字控制的PFC的總體設(shè)計(jì)方案，電路所采用的是基于平均電流方案的雙閉環(huán)控制策略。內(nèi)環(huán)通過瞬時(shí)值控制獲得快速的動(dòng)態(tài)性能，保證輸出畸變率較低，外環(huán)使用輸出電壓的瞬時(shí)值控制，具有較高的輸出精度。本文最后應(yīng)用仿真軟件MATLAB中的SIMULINK對系統(tǒng)進(jìn)行仿真，驗(yàn)證控制策略的可行性，并有助于系統(tǒng)主電路和控制電路的設(shè)計(jì)。對于三相變換器這種復(fù)雜的非線性系統(tǒng)，需要模擬、數(shù)字信號混合仿真，仿真比較難以實(shí)現(xiàn)。一是因?yàn)槟Ｐ碗y以建立二是即使建立起一個(gè)模型，由于電路復(fù)雜，仿真軟件也未必能保證其收斂性。所以經(jīng)過簡化，利用MATLAB中的SIMULINK構(gòu)建了變換器的電壓模型，用于驗(yàn)證設(shè)計(jì)方法和設(shè)計(jì)參數(shù)的正確性。
標(biāo)簽： DSP 三相 有源功率因數(shù)校正
上傳時(shí)間： 2013-05-31
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IIR數(shù)字濾波器是沖激響應(yīng)為無限長的一類數(shù)字濾波器，是電子、通信及信號處理領(lǐng)域的重要研究內(nèi)容，國內(nèi)外學(xué)者對IIR數(shù)字濾波器的優(yōu)化設(shè)計(jì)進(jìn)行了大量研究。其中，進(jìn)化算法優(yōu)化設(shè)計(jì)IIR數(shù)字濾波器雖然取得了一定的效果，但是其也有自身的一些不足；另外，基于粒子群算法以及人工魚群算法的IIR數(shù)字濾波器優(yōu)化設(shè)計(jì)也取得了較好的效果。但這些方法都是將多目標(biāo)優(yōu)化問題轉(zhuǎn)化為單目標(biāo)優(yōu)化問題，這種方法是將每個(gè)目標(biāo)賦一個(gè)權(quán)值，然后將這些賦了權(quán)值的目標(biāo)相加，把相加的結(jié)果作為目標(biāo)函數(shù)，在此基礎(chǔ)上尋找目標(biāo)函數(shù)的最小值，這樣做造成的問題是可能將其中的任何一種滿足目標(biāo)函數(shù)值最小的情況作為最優(yōu)解，但實(shí)際上得到的不一定是最優(yōu)解。也就是說，單目標(biāo)的方法難以區(qū)分哪一種情況為最優(yōu)解，這樣的尋優(yōu)模型從理論上來說是難以得到最優(yōu)解的。另外，在將多目標(biāo)轉(zhuǎn)化為單目標(biāo)時(shí)，各個(gè)目標(biāo)的權(quán)值難以確定，而且最終只能得到唯一解。針對這些問題，本文在研究傳統(tǒng)遺傳算法、進(jìn)化規(guī)劃算法以及量子遺傳算法的IIR數(shù)字濾波器優(yōu)化設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，將重點(diǎn)研究IIR數(shù)字濾波器的粒子進(jìn)化規(guī)劃優(yōu)化、遺傳多目標(biāo)優(yōu)化以及量子多目標(biāo)優(yōu)化。另外，由于在通信系統(tǒng)中IIR數(shù)字濾波器有廣泛應(yīng)用，并且大量采用FPGA實(shí)現(xiàn)，多目標(biāo)優(yōu)化方法得到的濾波器性能也值得驗(yàn)證，因此，對多目標(biāo)優(yōu)化方法得到的IIR數(shù)字濾波器系數(shù)進(jìn)行FPGA仿真驗(yàn)證有重要的現(xiàn)實(shí)意義。 @@ 論文的主要工作及研究成果具體如下： @@ 1.分析IIR數(shù)字濾波器的數(shù)學(xué)模型及其優(yōu)化設(shè)計(jì)的參數(shù)；針對低通IIR數(shù)字濾波器，采用遺傳算法及量子遺傳算法對其進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，并給出相應(yīng)的仿真結(jié)果及分析。 @@ 2.針對使用進(jìn)化規(guī)劃算法優(yōu)化設(shè)計(jì)IIR數(shù)字濾波器時(shí)容易陷入局部極值的問題，研究粒子進(jìn)化規(guī)劃算法，并將其應(yīng)用于IIR數(shù)字濾波器的優(yōu)化設(shè)計(jì)，該算法將粒子群優(yōu)化算法與進(jìn)化規(guī)劃算法相結(jié)合，繼承了粒子群算法局部搜索能力強(qiáng)和進(jìn)化規(guī)劃算法遺傳父代優(yōu)良基因能力強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)。將這種新的粒子進(jìn)化規(guī)劃算法應(yīng)用于IIR低通、高通、帶通、帶阻數(shù)字濾波器的優(yōu)化設(shè)計(jì)，顯示了較好的效果。 @@ 3.優(yōu)化設(shè)計(jì)IIR數(shù)字濾波器時(shí)，通常將多目標(biāo)轉(zhuǎn)化為單目標(biāo)的優(yōu)化問題，這種方法雖然設(shè)計(jì)簡單，但是在將多目標(biāo)轉(zhuǎn)化為單目標(biāo)時(shí)，各個(gè)目標(biāo)的權(quán)值難以確定，而且最終只能得到唯一解，不能提供更多的有效解給決策者。針對常 用基于單目標(biāo)優(yōu)化算法的不足，在分析IIR數(shù)字濾波器優(yōu)化模型和待優(yōu)化參數(shù)的基礎(chǔ)上，本文研究遺傳算法的IIR數(shù)字濾波器多目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，該方法將多個(gè)目標(biāo)值直接映射到適應(yīng)度函數(shù)中，通過比較函數(shù)值的占優(yōu)關(guān)系來搜索問題的有效解集，使用這種方法可以求得一組有效解，并且將多目標(biāo)轉(zhuǎn)化為單目標(biāo)的優(yōu)化方法得到的唯一解也能被包括在這一組有效解中。@@ 4.將量子遺傳算法應(yīng)用于IIR數(shù)字濾波器多目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計(jì)，研究量子遺傳算法的IIR數(shù)字濾波器多目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，并將優(yōu)化結(jié)果與傳統(tǒng)遺傳算法的多目標(biāo)優(yōu)化方法進(jìn)行了比較。仿真結(jié)果表明，在對同一種濾波器進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)時(shí)，使用該方法得到的結(jié)果通帶波動(dòng)更小，過渡帶更窄，阻帶衰減也更大。 @@ 5.針對IIR數(shù)字濾波器的硬件實(shí)現(xiàn)問題，在對IIR數(shù)字濾波器的結(jié)構(gòu)特征進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上，分別采用遺傳多目標(biāo)優(yōu)化方法量子多目標(biāo)方法優(yōu)化設(shè)計(jì)IIR數(shù)字濾波器的系數(shù)，然后針對兩組系數(shù)進(jìn)行了FPGA( Field-Programmable GateArray，現(xiàn)場可編程門陣列)仿真驗(yàn)證，并對兩種結(jié)果進(jìn)行了對比分析。 @@關(guān)鍵詞：IIR數(shù)字濾波器；優(yōu)化設(shè)計(jì)
標(biāo)簽： FPGA IIR 數(shù)字濾波器
上傳時(shí)間： 2013-06-09
上傳用戶：熊少鋒
現(xiàn)代家庭中單相供電的用電設(shè)備如電腦、電視機(jī)、冰箱等都具有非線性特性，都會(huì)產(chǎn)生諧波污染電網(wǎng)。本文針對這一現(xiàn)象研究了單相并聯(lián)電壓型有源電力濾波器（APF），設(shè)計(jì)了一個(gè)APF控制系統(tǒng)來產(chǎn)生與諧波電流大小相等方向相反的補(bǔ)償電流，并使補(bǔ)償電流實(shí)時(shí)地跟蹤諧波電流，從而消除諧波電流達(dá)到凈化電網(wǎng)。 本文對提出的APF控制系統(tǒng)從模擬和數(shù)字兩個(gè)方面進(jìn)行了深入的研究。 首先，設(shè)計(jì)了APF的主電路結(jié)構(gòu)，確定了系統(tǒng)中電感電容等元件參數(shù)，并根據(jù)仿真結(jié)果系統(tǒng)地分析了參數(shù)變化對系統(tǒng)補(bǔ)償效果的影響，然后根據(jù)補(bǔ)償效果選擇最佳的參數(shù)值。 其次，針對控制系統(tǒng)要求，選用適合系統(tǒng)的電流電壓PI雙環(huán)控制系統(tǒng)，通過參數(shù)優(yōu)化后得到了控制器的最優(yōu)參數(shù)，使控制效果達(dá)到最優(yōu)。并從理論上詳細(xì)分析了無差拍控制算法。 最后，利用滯環(huán)比較原理制作了10KHz的三角波發(fā)生器，用于PWM調(diào)制電路。在對硬件描述語言以及FPGA設(shè)計(jì)流程深入理解的基礎(chǔ)上，利用Verilog語言實(shí)現(xiàn)了雙環(huán)PI控制器和PWM發(fā)生電路的數(shù)字化，使得有源電力濾波器補(bǔ)償精度提高，有更好的可修改性，可使用于很多不同的非線性負(fù)載。
標(biāo)簽： 單相 有源濾波器 控制系統(tǒng)
上傳時(shí)間： 2013-07-27
上傳用戶：aa17807091
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