多電平逆變器在大容量、高壓場合得到了廣泛的應(yīng)用。在多電平逆變器的多種控制策略中，空間矢量脈寬調(diào)制(SVPWM)算法具有調(diào)制比大、能夠優(yōu)化輸出電壓波形、易于數(shù)字實現(xiàn)、母線電壓利用率高等優(yōu)點，成為人們關(guān)注的熱點。 本文首先對電力電子技術(shù)的發(fā)展前景和多電平逆變器控制技術(shù)的發(fā)展狀況進行了綜述。在分析兩電平逆變器工作原理的基礎(chǔ)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(jié)構(gòu)的優(yōu)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(tǒng)兩電平逆變器的優(yōu)點，體現(xiàn)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(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)，著重分析了三電平空間電壓矢量調(diào)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(diào)制算法，給出大扇區(qū)和小三角形區(qū)域判斷規(guī)則以及合成參考電壓矢量的相應(yīng)輸出作用順序，并優(yōu)化了開關(guān)矢量的作用順序，利于實現(xiàn)對中點電壓的控制，使算法易于實現(xiàn)。再次，論文分析了三電平逆變器直流側(cè)電容電壓不平衡產(chǎn)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(guān)鍵矢量，并通過分配成對小矢量的作用時間實現(xiàn)了對中點電位的控制。最后，采用MATLAB軟件對所推導(dǎo)的三電平逆變器SVPWM調(diào)制算法進行了仿真分析，結(jié)果證明了算法的可行性。
上傳時間： 2013-08-01
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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(yōu)點使其利用越來越受到人們的重視,而光伏發(fā)電技術(shù)的應(yīng)用更是人們普遍關(guān)注的焦點。本文主要研究了光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的控制方法。由于目前光伏電池的價格高,轉(zhuǎn)換效率比較低,為了降低系統(tǒng)造價和有效的利用太陽能,對光伏并網(wǎng)系統(tǒng)的控制方法的研究顯得尤為重要。 本文針對光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)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(chǔ)上建立了其仿真模型。利用PSIM仿真軟件對不同環(huán)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(shù)據(jù)的對比驗證了其仿真模型的正確性,為后續(xù)的仿真奠定基礎(chǔ)。 光伏板的最大功率點的控制是實現(xiàn)光伏并網(wǎng)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(qū)動boost升壓變換器,用以實現(xiàn)最大功率點跟蹤和控制。針對電導(dǎo)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(jié)果均能看出系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)功率損耗大大縮小,提高了其穩(wěn)態(tài)性能。 闡述了并網(wǎng)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(tǒng)進行了仿真與實驗。其中控制方法采用電流滯環(huán)跟蹤控制。從仿真及實驗結(jié)果中可以看出實現(xiàn)了輸出功率因數(shù)為1的控制目標。 開發(fā)了光伏并網(wǎng)的實驗系統(tǒng),設(shè)計了基于DSP的最大功率點控制系統(tǒng)和逆變并網(wǎng)系統(tǒng)。實驗結(jié)果表明,本文采用的控制策略和設(shè)計方法是可行有效的,主電路和控制電路的設(shè)計是合理的。
標簽： 光伏并網(wǎng)發(fā)電 系統(tǒng)控制 法的研究
上傳時間： 2013-07-28
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近年來在運動控制領(lǐng)域三電平中壓變頻器的開發(fā)研究得到了廣泛關(guān)注，三電平逆變器使得電壓型逆變器的大容量化、高性能化成為可能，研究和開發(fā)三電平逆變器，無論在技術(shù)上還是在實際應(yīng)用上都有十分重要的意義。 本文首先論述了三電平逆變器的原理，詳細分析了一種控制策略—空間電壓矢量法，給出PWM波的計算公式和開關(guān)動作次序，并仿真出波形。 其次闡述了三電平逆變器的主電路構(gòu)成、功率器件MOSFET的驅(qū)動技術(shù)和基于DSP2407A控制系統(tǒng)硬件電路設(shè)計，并據(jù)此設(shè)計出了一套小容量三電平逆交器實驗裝置。 最后介紹了三電平空間電壓矢量控制算法的實現(xiàn)和軟件設(shè)計，給出了實驗裝置的運行結(jié)果，并分析了設(shè)計中存在的問題。
上傳時間： 2013-04-24
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隨著煤炭、石油和天然氣等化石燃料迅速消耗，以及由此帶來的能源危機與環(huán)境污染日益加劇，近年來世界各國都在積極尋找和開發(fā)新的、清潔、安全可靠的可再生能源。太陽能具有取之不盡、用之不竭和清潔安全等特點，是理想的可再生能源。20世紀70年代后，太陽能光伏發(fā)電在世界范圍內(nèi)受到高度重視并取得了長足進展。太陽能光伏發(fā)電技術(shù)作為太陽能利用的一個重要組成部分，并被認為是二十一世紀最具發(fā)展?jié)摿Φ囊环N發(fā)電方式。太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的研究對于緩解能源危機、減少環(huán)境污染以及減小溫室效應(yīng)具有重要的意義。 由于太陽能電池陣列是光伏發(fā)電系統(tǒng)的核心部件和能源供給部分，因此在光伏發(fā)電系統(tǒng)仿真模型的研究中，太陽電池陣列仿真模型的研究至關(guān)重要。本文根據(jù)硅太陽電池的工程用數(shù)學(xué)模型建立了太陽能電池陣列的MATLAB仿真模型，分析了太陽輻射強度和溫度對太陽電池陣列仿真模型精度的影響，提出了在不同太陽輻射強度時參數(shù)的優(yōu)化設(shè)計計算公式，并將仿真結(jié)果與實際太陽電池陣列的測量結(jié)果進行了比較。 基于太陽能電池陣列的仿真模型，本文建立了太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)最大功率點跟蹤MATLAB仿真模型，并對兩種常用最大功率點跟蹤方法進行了仿真比較研究，驗證了理論分析的正確性。 本文針對目前應(yīng)用廣泛的太陽能獨立光伏發(fā)電系統(tǒng)進行了研究，對系統(tǒng)中常用的DC/DC變換器拓撲及其優(yōu)缺點進行了總結(jié)，并研究了一種新的帶有雙向變換器的太陽能獨立光伏發(fā)電系統(tǒng)，對其主電路參數(shù)進行了設(shè)計，完成了基于TMS320F2812 DSP控制系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計和軟件設(shè)計。
標簽： DSP 太陽能 光伏發(fā)電系統(tǒng)
上傳時間： 2013-04-24
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隨著現(xiàn)代科技的迅速發(fā)展，逆變電源的應(yīng)用越來越廣泛。同時，各行各業(yè)對逆變電源的性能也提出了更高的要求。好的逆變電源輸出波形要求不但具有高的穩(wěn)態(tài)性能，還應(yīng)有快的動態(tài)響應(yīng)。單一的控制策略很難同時滿足這兩方面的要求。因此，各種控制策略取長補短、相互滲透，構(gòu)成復(fù)合控制器，是一種趨勢所在。 本文討論了當今各種比較流行的數(shù)字控制策略的優(yōu)缺點，重點分析了無差拍控制和重復(fù)控制這兩種控制策略的控制原理，并對其控制算法做了適當改進。無差拍控制動態(tài)性能極佳，但其穩(wěn)態(tài)性能不理想，尤其是在帶非線性負載時輸出電壓波形的總諧波畸變較大；而重復(fù)控制恰恰相反，它有著很好的穩(wěn)態(tài)性能，但由于周期延遲環(huán)節(jié)的存在，控制指令不是立即輸出，而是滯后一個參考周期才輸出，使其動態(tài)性能較差。本文采用單相全橋拓撲結(jié)構(gòu)為逆變器主電路，建立了它的連續(xù)狀態(tài)空間模型和離散狀態(tài)空間模型，分析了它的開環(huán)輸出特性，并分別闡述了改進的無差拍控制器和重復(fù)控制器參數(shù)的設(shè)計方法。 文章提出將改進的無差拍控制和重復(fù)控制這兩種控制策略相結(jié)合，組成復(fù)合控制策略。利用MATLAB建立了控制系統(tǒng)的仿真模型，仿真實驗結(jié)果證明該復(fù)合控制策略能使逆變電源獲得理想的穩(wěn)態(tài)和動態(tài)性能。最后介紹了以高性能數(shù)字信號處理器TMS320F2812為控制核心的逆變電源控制系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計。
標簽： DSP 逆變電源數(shù)字 控制技術(shù)
上傳時間： 2013-07-31
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高壓變頻調(diào)速技術(shù)節(jié)能效果顯著，多電平逆變器是其常用的一種電路拓撲形式。三電平逆變器能降低功率器件耐壓要求、降低諧波含量，普遍地采用電壓空間矢量脈寬調(diào)制的控制策略。將DSP數(shù)字控制技術(shù)應(yīng)用于三電平逆變器不僅簡化了系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)，提高系統(tǒng)性能，還可以實現(xiàn)系統(tǒng)的優(yōu)化控制。 本文首先簡要介紹了三電平逆變器的拓撲結(jié)構(gòu)和控制策略，并闡述了二極管箝位式三電平逆變器電路結(jié)構(gòu)和電壓空間矢量脈寬調(diào)制控制策略的實現(xiàn)方法。在此基礎(chǔ)上，通過對逆變器的工作過程分析，建立了逆變器的數(shù)學(xué)模型。并提出了一種能控制逆變器直流側(cè)電容中點電位平衡并且能降低開關(guān)損耗的電壓空間矢量脈寬調(diào)制方法。 本文在綜述人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的基礎(chǔ)上，提出一種基于復(fù)合人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的電壓空間矢量脈寬調(diào)制算法，充分利用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的快速并行處理能力、學(xué)習(xí)能力，縮短了計算時間，降低了由控制延時引起的諧波成分。最后在MATIAB/Simulink環(huán)境下，結(jié)合ANN工具箱建立了仿真模型。仿真結(jié)果證明了基于復(fù)合人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法的可行性。 本文進行了三電平逆變器的主電路、開關(guān)器件驅(qū)動電路、電流電壓檢測電路和保護電路等的設(shè)計。根據(jù)三電平逆變器主電路功率開關(guān)多，驅(qū)動信號不能共地的特點，本文設(shè)計一種利用光耦隔離驅(qū)動功率開關(guān)器件的驅(qū)動保護電路，降低電磁干擾，并在過流等異常情況下實時保護功率開關(guān)器件。最后以TMS320LF2407DSP為數(shù)字控制平臺，實現(xiàn)了三電平逆變器的電壓空間矢量脈寬調(diào)制控制策略。
上傳時間： 2013-07-07
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風(fēng)能作為一種清潔可再生能源，發(fā)展迅速，已經(jīng)成為世界新能源最主要的發(fā)展方向之一。本文以863計劃項目"MW級風(fēng)力發(fā)電機組電控系統(tǒng)研制"為研究背景，介紹了1.2MW永磁同步電機變速恒頻風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，研究了變流系統(tǒng)中逆變器的控制方法。 本文首先對風(fēng)力發(fā)電進行了概述，介紹了我國和世界風(fēng)電發(fā)展狀況以及技術(shù)發(fā)展趨勢。當今風(fēng)力發(fā)電技術(shù)，大功率直驅(qū)化和雙饋是兩個發(fā)展方向，本課題1.2MW風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)就是采用了永磁同步電機加交直交變流系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)模式，中間省去了齒輪箱，減少了維護，具有較好的發(fā)展前景。 論文第二章首先對風(fēng)輪機葉片的空氣動力特性進行了分析，介紹了不同風(fēng)速下風(fēng)力發(fā)電機的控制策略。就直驅(qū)技術(shù)與變速箱/感應(yīng)電機技術(shù)--目前風(fēng)力發(fā)電領(lǐng)域變速恒頻技術(shù)的兩大發(fā)展方向作了較為詳細的介紹分析。 在變流系統(tǒng)中，逆變并網(wǎng)是重要的環(huán)節(jié)，起到了將電能傳輸?shù)诫娋W(wǎng)的作用。文章中重點分析了三相并網(wǎng)逆變器的主電路結(jié)構(gòu)、原理和工作方法，并進行了理論推導(dǎo)和公式說明。 本文對1.2MW永磁同步電機變速恒頻風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的主電路參數(shù)的選擇作了理論推導(dǎo)和計算，包括主電路直流側(cè)電容，網(wǎng)側(cè)電感，三重化升壓電感，網(wǎng)側(cè)濾波電容等，還確定了斬波和逆變部分所采用的開關(guān)管和六相整流所采用的二極管，并在額定正常工作情況下，分別計算斬波和逆變部分開關(guān)管的損耗和開關(guān)管的結(jié)溫。 本課題采用瞬時電流法對并網(wǎng)逆變器進行控制。在實驗中上確定了電壓外環(huán)和電流內(nèi)環(huán)的PI參數(shù)，順利完成了閉環(huán)控制實驗。 文中采用DSP2407高速集成控制芯片是控制的核心，并根據(jù)控制流程圖對其控制進行了軟硬件設(shè)計，實現(xiàn)了控制板上的信號采集、運算、故障檢測、電路驅(qū)動等功能。并進行了小功率試驗，得到了較好的電壓電流波形，并對波形進行了詳細分析，驗證了本文采用方法的正確性。
標簽： DSP 風(fēng)力發(fā)電 并網(wǎng)逆變器
上傳時間： 2013-07-06
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近年來隨著用電設(shè)備對供電電源的性能和可靠性要求越來越高，不間斷供電系統(tǒng)(UPS)得到了廣泛應(yīng)用。UPS模塊化并聯(lián)可實現(xiàn)大容量供電和冗余供電，是提高UPS容量和可靠性的一條重要途徑，因而被公認為當今逆變技術(shù)發(fā)展的重要方向之一。 本文主要致力于無輸出隔離變壓器的逆變器并聯(lián)系統(tǒng)環(huán)流特性及其并聯(lián)控制實現(xiàn)的研究。首先探討了基于電壓電流雙閉環(huán)控制的逆變器控制設(shè)計方法，在確定雙閉環(huán)控制逆變器閉環(huán)傳遞函數(shù)并了解其等效輸出阻抗特性的基礎(chǔ)上，建立了基于等效輸出阻抗的并聯(lián)系統(tǒng)模型分析其環(huán)流特性，并提出了一種新的基于有功功率和無功功率的逆變器并聯(lián)控制方案，包括：基準電壓相位和幅值的調(diào)整，PI控制參數(shù)設(shè)計，有功和無功功率計算，逆變輸出電壓同步鎖相等。此外本文還特別討論了雙閉環(huán)控制逆變器輸出電壓直流分量產(chǎn)生原因，提出了逆變器輸出電壓直流分量檢測與高精度數(shù)字調(diào)節(jié)方法，研究了雙閉環(huán)控制逆變器并聯(lián)系統(tǒng)直流環(huán)流產(chǎn)生原因及其檢測與抑制方法。最后通過實驗和實驗波形驗證本文所介紹的逆變器并聯(lián)控制方案的可行性。
上傳時間： 2013-04-24
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交流電源供電方式正在由集中式向分布式、全功能式發(fā)展，而實現(xiàn)分布式電源的核心就是模塊的并聯(lián)技術(shù)。多臺逆變器并聯(lián)可以實現(xiàn)大容量供電和冗余供電，可大大提高系統(tǒng)的靈活性，使電源系統(tǒng)的體積重量大為降低，同時其主開關(guān)器件的電流應(yīng)力也可大大減少，從根本上提高了可靠性、降低成本和提高功率密度。本文主要研究逆變器并聯(lián)技術(shù)。 本文首先對電壓、電流雙閉環(huán)逆變器控制系統(tǒng)進行了研究。通過對傳遞函數(shù)的分析，得到了基于等效輸出阻抗的雙閉環(huán)控制的逆變器并聯(lián)系統(tǒng)模型。在分析逆變器模型的基礎(chǔ)上設(shè)計了各控制器參數(shù)，并通過MATLAB仿真進行了驗證。根據(jù)上述模型，分析了逆變器并聯(lián)的環(huán)流特性，以及基于有功和無功功率的并聯(lián)控制方案。 隨著電子技術(shù)的不斷發(fā)展，F(xiàn)PGA技術(shù)正在越來越多地用于工程實踐中。本文在研究SPWM控制技術(shù)的基礎(chǔ)上，應(yīng)用FPGA芯片EP1C12Q240C8實現(xiàn)了SPWM數(shù)字控制器，用于多模塊逆變器并聯(lián)控制系統(tǒng)。文中給出了仿真結(jié)果和芯片的測試結(jié)果。 基于FPGA的三相逆變器并聯(lián)數(shù)字控制器的研究具有現(xiàn)實意義，設(shè)計具有創(chuàng)新性。仿真和芯片的初步測試結(jié)果表明：本文設(shè)計的基于FPGA的逆變器并聯(lián)數(shù)字控制器能夠滿足逆變器并聯(lián)系統(tǒng)的要求。
上傳時間： 2013-08-05
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逆變控制器的發(fā)展經(jīng)歷從分立元件的模擬電路到以專用微處理芯片（DSP/MCU）為核心的電路系統(tǒng)，并從數(shù)模混合電路過渡到純數(shù)字控制的歷程。但是，通用微處理芯片是為一般目的而設(shè)計，存在一定局限。為此，近幾年來逆變器專用控制芯片（ASIC）實現(xiàn)技術(shù)的研究越來越受到關(guān)注，已成為逆變控制器發(fā)展的新方向之一。本文利用一個成熟的單相電壓型PWM逆變器控制模型，圍繞逆變器專用控制芯片ASIC的實現(xiàn)技術(shù)，依次對專用芯片的系統(tǒng)功能劃分，硬件算法，全系統(tǒng)的硬件設(shè)計及優(yōu)化，流水線操作和并行化，芯片運行穩(wěn)定性等問題進行了初步研究。首先引述了單相電壓型PWM逆變器連續(xù)時間和離散時間的數(shù)學(xué)模型，以及基于極點配置的單相電壓型PWM逆變器電流內(nèi)環(huán)電壓外環(huán)雙閉環(huán)控制系統(tǒng)的設(shè)計過程，同時給出了仿真結(jié)果，仿真表明此系統(tǒng)具有很好的動、靜態(tài)性能，并且具有自動限流功能，提高了系統(tǒng)的可靠性。緊接著分析了FPGA器件的特征和結(jié)構(gòu)。在給出本芯片應(yīng)用目標的基礎(chǔ)上，制定了FPGA目標器件的選擇原則和芯片的技術(shù)規(guī)格，完成了器件選型及相關(guān)的開發(fā)環(huán)境和工具的選取。然后系統(tǒng)闡述了復(fù)雜FPGA設(shè)計的設(shè)計方法學(xué)，詳細介紹了基于FPGA的ASIC設(shè)計流程，概要介紹了僅使用QuartusII的開發(fā)流程，以及Modelsim、SynplifyPro、QuartusII結(jié)合使用的開發(fā)流程。在此基礎(chǔ)上，進行了芯片系統(tǒng)功能劃分，針對：DDS標準正弦波發(fā)生器，電壓電流雙環(huán)控制算法單元，硬件PI算法單元，SPWM產(chǎn)生器，三角波發(fā)生器，死區(qū)控制器，數(shù)據(jù)流/控制流模塊等逆變器控制硬件算法/控制單元，研究了它們的硬件算法，完成了模塊化設(shè)計。分析了全數(shù)字鎖相環(huán)的結(jié)構(gòu)和模型，以此為基礎(chǔ)，設(shè)計了一種應(yīng)用于逆變器的，用比例積分方法替代傳統(tǒng)鎖相系統(tǒng)中的環(huán)路濾波，用相位累加器實現(xiàn)數(shù)控振蕩器（DCO）功能的高精度二階全數(shù)字鎖相環(huán)（DPLL）。分析了“流水線操作”等設(shè)計優(yōu)化問題，并針對逆變器控制系統(tǒng)中，控制系統(tǒng)算法呈多層結(jié)構(gòu)，且層與層之間還有數(shù)據(jù)流聯(lián)系，其執(zhí)行順序和數(shù)據(jù)流的走向較為復(fù)雜，不利于直接采用流水線技術(shù)進行設(shè)計的特點，提出一種全新的“分層多級流水線”設(shè)計技術(shù)，有效地解決了復(fù)雜控制系統(tǒng)的流水線優(yōu)化設(shè)計問題。本文最后對芯片運行穩(wěn)定性等問題進行了初步研究。指出了設(shè)計中的“競爭冒險”和飽受困擾之苦的“亞穩(wěn)態(tài)”問題，分析了產(chǎn)生機理，并給出了常用的解決措施。
上傳時間： 2013-05-28
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