本文以感應加熱電源為研究對象，闡述了感應加熱電源的基本原理及其發展趨勢。對感應加熱電源常用的兩種拓撲結構-電流型逆變器和電壓型逆變器做了比較分析，并分析了感應加熱電源的各種調功方式。在對比幾種功率調節方式的基礎上，得出在整流側調功有利于高頻感應加熱電源頻率和功率的提高的結論，選擇了不控整流加軟斬波器調功的感應加熱電源作為研究對象，針對傳統硬斬波調功式感應加熱電源功率損耗大的缺點，采用軟斬波調功方式，設計了一種零電流開關準諾振變換器ZCS-QRCs（Zero-current-switching-Quasi-resonant）倍頻式串聯 振高頻感應加熱電源。介紹了該軟斬波調功器的組成結構及其工作原理，通過仿真和實驗的方法研究了該軟斬波器的性能，從而得出該軟斬波器非常適合大功率高頻感應加熱電源應用場合的結論。同時設計了功率閉環控制系統和PI功率調節器，將感應加熱電源的功率控制問題轉化為Buck斬波器的電壓控制問題。針對目前IGBT器件頻率較低的實際情況，本文提出了一種新的逆變拓撲-通過IGBT的并聯來實現倍頻，從而在保證感應加熱電源大功率的前提下提高了其工作頻率，并在分析其工作原理的基礎上進行了仿真，驗證了理論分析的正確性，達到了預期的效果。另外，本文還設計了數字鎖相環（DPLL），使逆變器始終保持在功率因數近似為1的狀態下工作，實現電源的高效運行。最后，分析并設計了1GBT的緩沖吸收電路。本文第五章設計了一臺150kHz，10KW的倍頻式感應加熱電源實驗樣機，其中斬波器頻率為20kHz，逆變器工作頻率為150kHz（每個IGBT工作頻率為75kHz），控制孩心采用TI公司的TMS320F2812 DSP控制芯片，簡化了系統結構。實驗結果表明，該倍頻式感應加熱電源實現了斬波器和逆變器功率器件的軟開關，有效的減小了開關損耗，并實現了數字化，提高了整機效率。文章給出了整機的結構設計，直流斬波部分控制框圖，逆變控制框圖，驅動電路的設計和保護電路的設計。同時，給出了關鍵電路的仿真和實驗波形。
上傳時間： 2022-06-22
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IGBT是MOSFET和GTR的復合器件，它具有開關速度快、熱穩定性好、驅動功率小和驅動電路簡單的特點，又具有通態壓降小、耐壓高和承受電流大等優點.IGBT作為主流的功率輸出器件，特別是在大功率的場合，已經被廣泛的應用于各個領域。本文在介紹了1GBT結構、工作特性的基礎上，針對風電變流器實驗平臺和岸電電源的實際應用，選擇了各自的IGBT模塊。然后對IGBT的驅動電路進行了深入地研究，詳細地說明了IGBT對柵極驅動的一些特殊要求及應該滿足的條件。接著對三種典型的驅動模塊進行了分析，同時分別針對風電變流器實驗平臺和岸電電源，設計了三菱的M57962AL和Concept的2SD315A驅動模塊的外圍驅動電路。對于大功率的設備，電路中經常會遇到過流、過壓、過溫的問題，因此必要的保護措施是必不可少的。針對上述問題，本文分析了出現各種狀況的原因，并給出了各自的解決方案：采用分散式和集中式過流保護相結合的方法實現過電流保護；采用緩存吸收電路及采樣檢測電路以防止過電壓的出現；通過選擇正確的散熱器及利用鉑電阻的特性來實施檢測溫度，從而使電路能夠更好地可靠運行。同時，為了滿足今后1.5MW風電變流器和試驗電源等更大功率設備的需求，在性價比上更傾向于采用IGBT模塊串、并聯的方式來取代高耐壓、大電流的單管1GBT.本文就同一橋臂的IGBT串聯不均壓，并聯不均流的問題進行了闡述，并給出了相應的解決方案。最后針對上述的不平衡情形，采用PSpice對其進行仿真模擬，并通過加入均壓、均流電路后的仿真結果，有效地說明了電路的可行性。
上傳時間： 2022-06-22
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本文主要對三相四線制系統中的有源電力濾波器進行了深入研究。主要的研究內容有：研究在三相三線制條件下的瞬時無功功率理論；尋找適合在三相四線制系統中諧波電流和零序電流的實時檢測方法；探討三相四線制系統中有源電力濾波器的主電路結構形式、控制方法和補償特性。論文首先研究了三相三線制系統中的瞬時無功功率理論，解釋了此條件下的瞬時有功功率、瞬時無功功率的定義及含義。在此基礎上，對采用零序電流分離法實現三相四線制系統中諧波電流和無功電流的實時檢測方法進行了研究，該方法基于瞬時無功功率理論，實時性好，易于數字化。在解決了三相四線制系統條件下諧波電流的實時檢測方法和有源電力濾波器主電路工作原理的基礎上，論文采用四相變流器作為有源電力濾波器的主電路，并對電路原理、主電路設計以及主要元器件的參數計算進行了詳細的介紹。論文設計了控制系統的硬件電路，介紹了采樣電路、DSP控制電路和驅動電路；根據控制系統的硬件設計，確定了軟件實現方案，給出了主程序、補償電流產生子程序和雙DSP通信子程序的設計流程圖。最后通過仿真和實驗，證明了所設計的三相四線制并聯型有源電力濾波器是合理有效的，為其推廣應用提供了理論和實驗根據。
標簽： 電力濾波器
上傳時間： 2022-06-22
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摘要將異步電機調速的矢量控制方法與電壓空間矢量脈寬調制（SVPWM）技術相結合，構建了以SVPWM信號驅動功率器件的異步電機矢量控制調速系統結構圖，并用Matlab軟件對該系統建模與仿真。仿真結果表明：該系統不僅具有矢量控制調速系統的優越性能，同時具有減少轉矩波動，降低輸出電流諧波，提高直流電壓利用率等優點。本世紀70年代提出的矢量控制通過坐標變換的方法分解定子電流，使之轉化為轉矩和磁場兩個分量，實現解耦控制，從而獲得與直流電動機一樣良好的動態調速特性，開創了交流電動機等效直流電動機控制的先河"1。隨著矢量控制技術的發展，如何優化矢量控制系統的研究已成為熱門課題。同時，信號調制技術的發展也使得多種調速系統達到了很好的控制效果，其中SVPWM技術把電動機和逆變器看為一體，通過跟蹤圓形旋轉磁場來控制逆變器的工作，能達到轉矩脈動小、諧波成分少、直流母線電壓利用率高的效果，目前已在變頻產品中得到了廣泛地應用，本文通過軟件對基于SVPWM的電機矢量控制系統進行了仿真，得到了良好的控制效果。
上傳時間： 2022-06-22
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本文首先就永磁同步電機弱磁控制的國內外發展現狀和未來發展趨勢進行了簡單介紹，建立了永磁同步電機在旋轉坐標系下的動態模型，介紹了常用的矢量控制策略，并通過控制效果對比引出永磁同步電機弱磁控制方法。然后，詳細介紹了永磁同步電機的弱磁控制原理，并對弱磁控制的約束條件、弱磁控制區間的電流給定及現有弱磁控制策略做了簡單的介紹，推導了電機在恒轉矩控制和弱磁控制階段中永磁同步電機電流矢量在電流平面的運行軌跡及其相關說明。深入研究了基于電壓反饋的永磁同步電機弱磁控制算法。最后，基于電壓反饋弱磁算法對控制系統建模，構建了以SVPWM為調制算法，基于電壓反饋的永磁同步電機弱磁控制系統框圖，對框圖中的關鍵模塊進行了分析和設計，并借助Matlab/Simulink 軟件對控制系統進行了建模和仿真，仿真結果驗證了基于電壓反饋的弱磁控制方法的可行性和有效性。并由仿真結果分析指出基于電壓反饋弱磁控制策略的不足點，從而為該弱磁控制策略的進一步完善提出新的思路。關鍵詞：永磁同步電機，SVPWM調制，弱磁控制，電壓反饋，Matlab/Simulink仿真
上傳時間： 2022-06-24
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開關電源具有體積小、效率高等特點，廣泛應用在工業、商業、民用、軍事和航空航天等領域。隨著計算機、通訊等信息產業的飛速發展，便攜式電子產品的廣泛應用，我國開關電源市場的不斷增長，開關電源控制芯片的研究已經成為國內功率電子學研究的熱點。本論文主要研究了升壓式PWM開關電源控制芯片的設計。開關電源變換器是一個由主回路和控制回路構成的閉環系統，所以本文首先分析了變換器CCM和DCM兩種模式下主回路的穩態和動態特性，接著分析了整個閉環系統的控制模式和穩定性。在理論分析的基礎上，研究了開關電源集成電路的主要模塊，包括基準電壓，振蕩器，運算放大器，PWM比較器，并完成了電路設計。在系統級和電路級的分析和設計的基礎上，利用Hspice對主要模塊和整個系統進行仿真。仿真結果表明，本論文設計的升壓式PWM開關電源控制芯片滿足高效率、高精度、低工作電壓等設計要求，適合應用在單電池供電的便攜式電子產品中。本論文設計的芯片采用0.5umN阱1P2M的CMOS工藝制造。
上傳時間： 2022-06-25
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任何一個實際系統由于內部和外部的各種原因，它的參數和外部干擾都有很大的不確定性，這將對系統性能造成嚴重的影響，為了降低這些不確定性因素引起的控制品質嚴重下降，同時，保證系統的跟蹤性能和抗干擾性能不變，本文采用改進的魯棒二自由度控制結構一分數階干擾觀測器，來消除摩擦、模型不確定性、測量噪聲等的干擾，提高系統的抗干擾性和魯林性。本文主要工作如下：（1）較為系統地介紹和分析了分數階微積分的基本理論，對分數階微積分的各種定義及其之間的轉換進行了介紹。（2）介紹了二自由度控制結構以及傳統整數階干擾觀測器的設計方法.（3）對分數階Q濾，器的有理函數離散化、近似方法進行了詳細的分析研究，給出不同方法下的仿真比較，研究表明采用改進的AL-Alaoui+CFE法時近似效果最好；對基于Oustaloup算法的分數階Q濾波器的有理函數近似方法下，濾波器近似階次的選擇進行了詳細推導驗證。（4）選取扭矩實驗系統這一典型的工業伺服系統為實驗平臺，采用分數階干擾觀測器結構來驗證其對振動和干擾的有效抑制作用。仿真結果表明，通過與傳統的P控制器相比，分數階干擾觀測器更能滿足系統對快速性、普林穩定性和抗干擾性能的要求。總結全文，本文的創新點為：（1）對分數階Q濾波器的Oustaloup曲線擬合近似方法中濾波器近似階次的選擇進行詳細分析驗證，給出最為合適的近似階次.（2）以二慣性扭轉實驗系統為例，利用分數階微積分理論知識設計出分數階干擾觀測器，更好地解決了普捧穩定性和干擾抑制能力的綜合問題.
標簽： 分數階微積分
上傳時間： 2022-06-25
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5GNR信道編碼研究，信道編碼是 5G 的關鍵技術之一，描述了 5G 新空口（NR——New Radio Access）的低密度奇偶校驗碼（LDPCC——Low Density Parity Check Codes）和 極化碼（Polar Codes）的關鍵技術；通過仿真，比較了5G NR的信道編碼方案與 4G LTE信道編碼方案的性能。另外，還比較了這2代信道編碼技術的復雜度和 吞吐量。
標簽： 信道編碼
上傳時間： 2022-06-30
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電力系統潮流計算是研究電力系統的重要手段之一。通過電力系統潮流計算，能夠計算出各個節點的電壓和功率分布，檢查節點電壓和潮流分布是否符合要求；同時，能夠分析出合理的潮流分布，從而降低全網絡的網損；除此之外，在正常檢修及特殊運行方式下，還能通過潮流計算得知電廠開機方式，為預想事故、設備退出等情況作出理想的調整方案。為了完成本次設計，需要學習電力系統仿真軟件PSS/E了解其各個功能，學會軟件中數據卡的填寫，以及各個元件的模型。并通過對電力系統穩態書中的簡單例題進行仿真，了解自己學習該軟件的程度。接著通過仿真軟件PSS/E對IEEE39節點系統進行潮流計算，在仿真成功的基礎上，分析改變系統無功功率對系統電壓的影響，改變有功功率對系統電壓相角的影響以及改變變壓器的變比對系統電壓的影響，同時對IEEE39節點系統進行經濟調度，分析如何合理分配發電機的有功出力，降低網損，以達到經濟運行的效果。在分析中，多次用到舉例和對比的方法，大大提高了實驗結果的可靠性。最后通過上述仿真，得到的實驗結論如下：通過調節電力系統的無功功率能夠改善系統節點的電壓；得到了負荷的有功功率與系統電壓的相角的變化關系；得到了變壓器變比與電壓的關系；還得到了不同煤耗率的發電機與其所承擔的負荷的關系，具體參見論文正文。
上傳時間： 2022-06-30
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電力電子系統的計算機仿真已經成為其產品設計研發過程中一個很重要的環節，MATLAB、Pspice和SABER是目前國際上最為流行的三大電力電子系統仿真軟件。SABER軟件以其強大的功能、開放的軟件環境日益成為電力電子系統仿真的首選，跟另外兩種軟件相比其仿真速度更快、收效性更好、仿真結果的準確性更高。為了降低逆變器輸出電壓的諧波，簡單且實用的方法是在逆變器的交流輸出側加裝L.C濾波器。LC濾波器是低通濾波電路，它可以有效地抑制高次諧波。但它不能消除交流電壓中的低次諧波，尤其是在LC濾波器的轉折頻率附近的諧波還被放大了。不同的LC濾波參數對輸出電壓的諧波含量影響很大，濾波參數選取不當會使濾波效果不能滿足設計要求。以前，為了選擇濾波參數人們需要重復試驗并反復比較，耗時耗力。計算機仿真為人們提供了一種研究電力電子電路的方法，通過仿真可以加深人們對電路與系統工作原理的理解、加速設計周期和節約開發成本。建模和計算機仿真并對比不同參數下的濾波效果和差異，在兼顧濾波環節重量的同時，可以得到合適的濾波效果，為產品設計研發提供參考。本文結合鐵科院機輛所研制DC600V客車空調逆變電源，采用SABER軟件進行仿真，具體分析了影響逆變器輸出電壓諧波的諸因素及特點，本文還定量分析了不同載波頻率、不同互鎖時間以及不同負載工況下線電壓諧波含量的變化。最后通過仿真得到客車逆變電源不同的LC濾波參數與逆變器輸出電壓諧波含量的關系。
上傳時間： 2022-07-06
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