光伏陣列是光伏系統(tǒng)的重要組成部分，它決定了光伏系統(tǒng)的發(fā)電量，同時也是光伏系統(tǒng)成本的主要部分。因此合理配置光伏陣列，提高光伏陣列的利用效率一直是光伏系統(tǒng)設計的研究重點，也是降低光伏系統(tǒng)發(fā)電成本的重要措施。本文采用了可變電子負載現(xiàn)場測試方法，設計并研制出基于Philips公司的LPC2214的光伏陣列測試儀樣機。本文主要工作及創(chuàng)新在于： 1.在基于LPC2214測試控制部分的硬件電路設計中，為電壓和電流的采樣各設置了四路不同量程的采樣通道。采樣時系統(tǒng)自動選擇最合適的量程，提高電壓和電流大范圍測量時的精度； 2.通過對系統(tǒng)進行一次預采樣來確定光伏陣列的開路電壓和短路電流。預采樣的方法只需要使可變電子負載完成一次由阻值為零到阻值為無窮大的操作； 3.對測試得到的數(shù)據(jù)首先將電壓值進行從小到大的升序重組，其對應的電流值采用lagrange中值法對進行數(shù)字濾波處理，從而消除由于偶然出現(xiàn)的脈沖性干擾所引起的采樣值偏差； 4.對輔助電源、測試控制電路和液晶顯示進行了一體化的設計，使光伏陣列特性的測量和顯示可以在本測試儀上一次完成； 5.本測試儀樣機可以利用光伏陣列的數(shù)學模型以及測量的實時數(shù)據(jù)對光伏陣列的特性曲線進行預估和分析。 通過對光伏陣列進行實際測量，得到的實驗結果表明：該樣機測試系統(tǒng)運行穩(wěn)定、攜帶方便、測量精度較高、一次完整的測試只需14ms左右，測試速度快，并且測量得到的伏安特性可以在液晶上直接以曲線的形式顯示，使測得的陣列特性更為直觀，能滿足工程應用的需要。
上傳時間： 2013-04-24
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在能源枯竭與環(huán)境污染問題日益嚴重的今天，風力發(fā)電已經(jīng)成為綠色可再生能源的一個重要途徑。雙饋電機變速恒頻(VSCF)發(fā)電是通過對轉(zhuǎn)子繞阻的控制來實現(xiàn)的，而轉(zhuǎn)子回路流動的功率是由發(fā)電機運行范圍所決定的轉(zhuǎn)差功率，因而可以將發(fā)電機的同步轉(zhuǎn)速設定在整個運行范圍的中間。如果系統(tǒng)運行的轉(zhuǎn)差率范圍為±30％，則最大轉(zhuǎn)差功率僅為發(fā)電機額定功率的30％，因此交流勵磁變換器的容量可大大減小，從而降低成本。該變換器如果加上良好的控制策略，則系統(tǒng)運行將具有優(yōu)越的穩(wěn)態(tài)和暫態(tài)運行性能，非常適用于風能這種隨機性強的能源形式。本文對變速恒頻雙饋機風力發(fā)電系統(tǒng)的若干關鍵技術，如空載柔性并網(wǎng)、帶載柔性并網(wǎng)、解列控制、最大功率點跟蹤、電網(wǎng)電壓不平衡運行、低電壓故障穿越等問題進行了深入研究，論文的主要工作如下： 根據(jù)交流勵磁變速恒頻風力發(fā)電的運行特點，將電網(wǎng)電壓定向的矢量控制方法應用在雙饋發(fā)電機的并網(wǎng)發(fā)電控制上。研究了一種基于電網(wǎng)電壓定向的雙饋機變速恒頻風力發(fā)電柔性并網(wǎng)控制策略，在變速條件下實現(xiàn)無電流沖擊并網(wǎng)和輸出有功、無功功率的解耦控制，建立了交流勵磁發(fā)電機柔性并網(wǎng)及穩(wěn)態(tài)運行的控制模型，對柔性并網(wǎng)及其逆過程的解列分別進行了仿真和實驗研究。 提出了一種以向電網(wǎng)輸送凈電能最多為目標的最大功率點跟蹤控制策略，在不檢測風速情況下，能夠自動尋找并跟隨最大功率點，且不依賴風力機最佳功率特性曲線，提高了發(fā)電系統(tǒng)的凈輸出能力，具有良好的動、靜態(tài)性能。仿真和實驗結果證明了本控制策略的正確性和有效性。 對網(wǎng)側(cè)變換器分別進行了幅相控制和直接電流控制策略的研究。結果表明：幅相控制策略簡單實用，可以得到正弦波電流，且波形諧波小，實現(xiàn)了單位功率因數(shù)運行，但響應速度相對較慢；而直接電流控制策略具有網(wǎng)側(cè)電流閉環(huán)控制，使網(wǎng)側(cè)電流動、靜態(tài)性能得到提高，實現(xiàn)對系統(tǒng)參數(shù)的不敏感，增強了電流控制系統(tǒng)的魯棒性，但算法相對復雜。 在電網(wǎng)不平衡條件下，如果以傳統(tǒng)的電網(wǎng)電壓平衡控制策略設計PWM整流器，會使系統(tǒng)出現(xiàn)不正常的運行狀態(tài)。為了提高三相PWM整流器的運行性能，本文對電網(wǎng)電壓不平衡情況下三相PWM整流器運行控制策略進行了改進，研究了消除負序電流和抑制輸入功率二次諧波的控制策略，實現(xiàn)了線電流正弦、負序輸入電流為零及總無功功率輸入為最小的目標。 為了提高VSCF風力發(fā)電系統(tǒng)的運行能力，本文對電網(wǎng)故障時雙饋風力發(fā)電系統(tǒng)低電壓穿越控制(LVRT)進行了研究，在不改變系統(tǒng)硬件結構的情況下，通過改變勵磁控制策略來實現(xiàn)LVRT；在電網(wǎng)故障時使電機和變換器安全穿越故障，保持不脫網(wǎng)運行，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性和安全性。
上傳時間： 2013-07-09
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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(shù)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(xiàn)了最大推力電流比控制。為了獲得平穩(wěn)的推力，采用了SVPWM控制，并對它算法實現(xiàn)進行了研究。 針對速度環(huán)采用傳統(tǒng)PID控制難以滿足高性能矢量控制系統(tǒng)，通過對傳統(tǒng)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?zhèn)鹘y(tǒng)的PID控制器應用于速度環(huán)，以提高系統(tǒng)的動靜態(tài)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(tǒng)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(xiàn)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(tǒng)的仿真模型，并對分別采用傳統(tǒng)PID速度控制器和模糊PID速度控制器的系統(tǒng)進行仿真，結果表明采用模糊PID控制具有更好的動態(tài)響應性能，能有效的抑制暫態(tài)和穩(wěn)態(tài)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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隨著科學技術的發(fā)展，汽車結構不斷完善，人們對汽車的性能更加關注。汽車本身是一個復雜的系統(tǒng)，在使用過程中，隨著行駛里程的增加和使用時間的延續(xù)，汽車技術狀況可能不斷惡化，需要定期進行檢測。汽車底盤測功機是一種不解體檢驗汽車性能的檢測設備，采用現(xiàn)代電測和計算機技術，模擬汽車在各種路面行駛阻力，使汽車的道路試驗項目移至室內(nèi)進行，減少室外環(huán)境變化對測試的影響，能夠很好的改善試驗人員的試驗環(huán)境和提高測試精度。 本文首先介紹了汽車底盤測功機的發(fā)展歷史和研究現(xiàn)狀，闡明了研究汽車底盤測功機測控系統(tǒng)的目的和意義，給出了汽車底盤測功機的結構和工作原理，在詳細分析汽車道路上和底盤測功機上運行受力情況的基礎上，建立了測功機電模擬模型。采用電模擬阻力加載裝置，不僅省去了繁瑣的慣性飛輪裝置，簡化了底盤測功機的結構，而且實現(xiàn)了慣性阻力的無級模擬。在系統(tǒng)硬件上，設計了轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩信號的采集電路和前端信號處理電路，提高了采集數(shù)據(jù)的準確性，保證系統(tǒng)的精度，并給出了勵磁控制電路的設計與實現(xiàn)。在通訊上，設計CAN和USB互相轉(zhuǎn)化的接口電路，不僅實現(xiàn)上下位機之間的通訊，而且還突破了傳統(tǒng)底盤測功機上下位機通訊速率慢的瓶頸。在控制策略上，采用積分分離PID算法，實現(xiàn)轉(zhuǎn)速、勵磁電流和轉(zhuǎn)矩、勵磁電流的兩個雙閉環(huán)控制器，滿足了汽車底盤測功機不同運行狀況的需求。在軟件上，采用模塊化編程的思想，從而增強了程序的可移植性和靈活性。最后，構建了實驗平臺，對系統(tǒng)進行了實驗研究，實驗結果表明：系統(tǒng)能滿足汽車性能測試的要求。
標簽： 汽車底盤 測功 測控系統(tǒng)
上傳時間： 2013-06-12
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隨著人們生活水平的提高，肥胖逐漸成為一種社會疾病，肥胖容易使人患上阻塞性睡眠呼吸暫停綜合癥，嚴重影響生活質(zhì)量，嚴重時甚至危及生命。研制性能良好低成本的呼吸機有很好的實際意義。本論文論述了一種基于dsPIC30F3010控制器及無刷直流電機(BrushlessDirectCurrentMotor，簡稱BLDCM)的呼吸機控制器，實現(xiàn)了反電勢法無位置傳感器無刷直流電機的運行控制。 論文從基本電磁定律出發(fā)，分析了無刷直流電動機結構和工作原理，建立了無刷直流電動機的數(shù)學模型，在此基礎上詳細分析了“反電勢法”無刷直流電機控制原理，深入研究了三種反電勢過零檢測方法，并對檢測電路移相產(chǎn)生的轉(zhuǎn)子位置誤差進行了分析，給出了補償方法。 對無刷直流電動機無位置傳感器控制中的關鍵問題——起動方法進行研究，介紹了“反電勢法”無刷直流電機控制常用的起動方法，深入討論了“三段式”起動技術。針對傳統(tǒng)“三段式”起動的缺點，論文提出了一種新的外同步到自同步的切換方式。 綜合上述，本系統(tǒng)以dsPIC30F3010單片機為控制器，設計了“反電勢法”無刷直流電機無位置傳感器控制系統(tǒng)的硬件電路，詳細介紹了電路各個組成部分的工作原理，同時介紹了控制系統(tǒng)中采用的硬件抗干擾措施。結合dsPIC30F3010的特點，充分利用其片內(nèi)的資源，設計了系統(tǒng)的軟件。實驗結果表明系統(tǒng)能夠控制電機順利起動，而且實現(xiàn)了電機正確的換相和穩(wěn)定的運行。
上傳時間： 2013-07-26
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使用二極管和晶閘管實現(xiàn)的不控和可控整流器，電流波形畸變給電網(wǎng)注入大量諧波和無功功率，造成嚴重的電網(wǎng)污染。隨著電力電子技術的發(fā)展，人們開始研究PWM整流技術。電壓型PWM整流器具有交流側(cè)電流低諧波、高功率因數(shù)、直流電壓輸出穩(wěn)定等諸多優(yōu)點，因此，成為當前電力電子領域研究的熱點課題之一。由于PWM整流器具有以上優(yōu)點，在電力系統(tǒng)有源濾波、無功補償、潮流控制、太陽能發(fā)電以及交直流傳動系統(tǒng)等領域，具有越來越廣闊的應用前景。本論文對三相PWM整流器進行了研究，主要完成以下工作： 首先，對PWM整流器的工作原理做了介紹，給出了三相PWM整流器的拓撲結構，分析了PWM整流器的換流過程，給出了PWM整流器的數(shù)學模型，對交流側(cè)電感和直流側(cè)電容進行了設計。 其次，對電流滯環(huán)控制、電流PI控制、空間電壓矢量控制三種控制方法分別進行了介紹、模型搭建和仿真分析。在直流電壓的控制中加入分段PI控制，使超調(diào)量和穩(wěn)態(tài)誤差限制在很小的范圍以內(nèi)。在起動過程中串接入限流電阻，使起動電流限定允許范圍以內(nèi)。 最后，在進行了以上三種控制方式仿真后，針對電壓空間矢量控制存在的電流誤差問題，采用電流超前給定策略和基于旋轉(zhuǎn)坐標系的空間電壓矢量控制策略解決了電流誤差問題。 仿真結果表明，論文所設計的三相電壓型PWM整流器實現(xiàn)了高功率因數(shù)運行，實現(xiàn)了直流電壓的穩(wěn)定控制，解決了傳統(tǒng)意義上的整流電路中存在諧波含量大、功率因數(shù)低等問題，具有良好的工程實用價值。
上傳時間： 2013-06-16
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船舶自動操舵儀又稱自動舵，用來保持船舶在給定航向或航跡上航行，是船舶操縱的關鍵設備。船舶自動舵尚沒有專用的故障診斷系統(tǒng)，當前的維修方法不能滿足快速保障和應急保障的需要。本文結合某型自動舵微機通道故障診斷科研項目，重點論述某型自動舵數(shù)字控制系統(tǒng)的故障診斷設計與實現(xiàn)，研究了基于模糊推理的船舶自動舵故障診斷專家系統(tǒng)和基于支持向量機的船舶自動舵模擬電路故障診斷方法。 對某型自動舵充分調(diào)研，在了解系統(tǒng)軟、硬件的總體技術要求和指標的基礎上，建立檢測對象的數(shù)學模型和物理模型。確定故障檢測的對象特點，為系統(tǒng)故障仿真、參數(shù)辨識做好準備，并為后續(xù)的故障檢測、診斷方法研究提供了參考。 結合某型自動舵數(shù)字控制系統(tǒng)實際情況，確定其故障診斷系統(tǒng)采用分層遞階結構。系統(tǒng)底層為基于嵌入式微處理器的信號檢測單元，負責獲取微機通道的總線控制權以及信號預處理；系統(tǒng)中間層為通訊子系統(tǒng)，負責對底層多個檢測單元信息集中傳送；系統(tǒng)頂層為故障診斷和顯示子系統(tǒng)，負責對微機通道的信息進行綜合評價，得出最終診斷結論。 船舶自動舵系統(tǒng)結構繁雜，很多故障很難用精確的公式將它表示出來，提出了基于模糊推理的船舶自動舵故障診斷專家系統(tǒng)，提高了自動舵故障診斷準確性。該系統(tǒng)將模糊數(shù)學、模糊診斷原理及專家經(jīng)驗相結合，采用模糊產(chǎn)生式知識表示法，確定模糊關系矩陣及語義距離，設計相關硬件平臺，實現(xiàn)了船舶自動舵故障診斷模糊專家系統(tǒng)的各個功能模塊。 為解決船舶自動舵模擬電路故障診斷復雜多樣難于辨識的問題，提出了基于支持向量機的故障診斷方法。該方法通過電路仿真分析，給出了各故障模式下電壓頻率響應，提取具有代表性的故障特征，建立了以支持向量機為基礎的模擬電路故障診斷模型。實驗結果證明，該方法可有效診斷模擬電路中的元件故障，且對于元件容差引起的故障診斷模型的不確定性具有較強的魯棒性，滿足非線性電路的故障診斷要求。
標簽： 自動 故障診斷 系統(tǒng)設計
上傳時間： 2013-04-24
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隨著電力電子技術的發(fā)展，交流電源系統(tǒng)的電能質(zhì)量問題受到越來越多的關注。傳統(tǒng)的整流環(huán)節(jié)廣泛采用二極管不控整流和晶閘管相控整流電路，向電網(wǎng)注入了大量的諧波及無功，造成了嚴重的污染。提高電網(wǎng)側(cè)功率因數(shù)以及降低輸入電流諧波成為一個研究熱點。功率因數(shù)校正技術是減小用電設備對電網(wǎng)造成的諧波污染，提高功率因數(shù)的一項有力措施。本文所做的主要工作包括以下幾部分： 1.分析了單位功率因數(shù)三相橋式整流的工作原理，這種整流拓撲從工作原理上可以分成兩部分：功率因數(shù)補償網(wǎng)絡和常規(guī)整流網(wǎng)絡。在此基礎上，為整流電路建立了精確的數(shù)學模型。 2.這種單位功率因數(shù)三相橋式整流的輸入電感是在額定負載下計算出的，當負載發(fā)生變化時，其功率因數(shù)會降低。針對這種情況，提出了一種新的控制方法。常規(guī)整流網(wǎng)絡向電網(wǎng)注入的諧波可以由功率因數(shù)補償網(wǎng)絡進行補償，所以輸入功率因數(shù)相應提高。負載消耗的有功由電網(wǎng)提供，補償網(wǎng)絡既不消耗有功也不提供任何有功。根據(jù)功率平衡理論，可以確定參考補償電流。雙向開關的導通和關斷由滯環(huán)電流控制確定。在這一方法的控制下，雙向開關工作在高頻下，因此輸入電感值相應降低。仿真和實驗結果都表明：新的控制方法下，負載變化時，輸入電流仍接近于正弦，功率因數(shù)接近1。 3.根據(jù)IEEE-519標準對諧波電流畸變率的要求，為單位功率因數(shù)三相橋式整流提出了另一種控制方法。該方法綜合考慮單次諧波電流畸變率、總諧波畸變率、功率因數(shù)、有功消耗等性能指標，并進行優(yōu)化，推導出最優(yōu)電流補償增益和相移。將三相負載電流通過具有最優(yōu)電流補償增益和相移的電流補償濾波器，得到補償后期望的電網(wǎng)電流，驅(qū)動雙向開關導通和關斷。仿真和實驗都收到了滿意的效果，使這一整流橋可以工作在較寬的負載范圍內(nèi)。 4.單位功率因數(shù)三相橋式整流中直流側(cè)電容電壓隨負載的波動而波動，為提高其動、靜態(tài)性能，將簡單自適應控制應用到了直流側(cè)電容電壓的控制中，并提出利用改進的二次型性能指標修改自適應參數(shù)的方法，可以在實現(xiàn)對參考模型跟蹤的同時又不使控制增量過大，與常規(guī)的PI型簡單自適應控制相比在適應律的計算中引入了控制量的增量和狀態(tài)誤差在k及k+1時刻的采樣值。利用該方法為直流側(cè)電壓設計了控制器，并進行了仿真與實驗研究，結果表明與PI型適應律相比，新的控制器能提高系統(tǒng)的動態(tài)響應性能，負載變化時系統(tǒng)的魯棒性更強。
上傳時間： 2013-06-15
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人臉檢測和定位是在圖像中進行人臉檢測,以及確定圖像中人臉的位置、大小、個數(shù)等信息,最初作為自動人臉識別系統(tǒng)的定位環(huán)節(jié)被提出,近年來由于其在安全訪問、智能監(jiān)測、虛擬現(xiàn)實、基于內(nèi)容的檢索和新一代人機界面等領域的應用需求,作為一個獨立的課題也備受研究者的重視。 論文針對人臉檢測定位和識別技術在智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)的特殊應用,進行人臉檢測和定位算法研究,并將這些算法通過DSP進行實現(xiàn)。論文工作如下： 1.本文針對人臉檢測和定位問題,提出了基于YUV色彩空間的膚色檢測的改進算法,通過在YUV空間對人臉膚色的聚類分析,建立了YUV膚色模型。仿真結果表明,該模型可以有效地檢測到圖像中的膚色區(qū)域,為人臉的粗定位奠定了基礎。 2.針對圖像中膚色不一定是人臉的問題,在人臉檢測時,利用膚色確定候選區(qū)域,再利用一些規(guī)則對人臉候選區(qū)域進行判別或合并。針對圖像只中存在一個人臉的情況,采用改進的坐標軸投影方法進行單個人臉的檢測定位；針對圖像中存在多個人臉的情況,利用改進的區(qū)域標定算法進行多個人臉的檢測定位,使得算法能夠完成單人臉檢測和多人臉的檢測定位,仿真結果表明了算法的有效性。 3.論文提出了通過DSP圖像處理系統(tǒng)實現(xiàn)以上算法的過程,首先在MATLAB環(huán)境研究算法,然后進行算法的DSP移植,采用了有利于DSP處理的圖像存儲格式和算法結構,改善了算法的實時性。實際測試結果表明了算法在DSP上實現(xiàn)的正確性和可行性。 基于DSP的人臉檢測和定位算法的實現(xiàn),對監(jiān)控系統(tǒng)的智能化發(fā)展具有重要的實際意義。
上傳時間： 2013-05-22
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基于現(xiàn)場總線的網(wǎng)絡技術研究是自動控制領域發(fā)展的一個熱點。在各種工業(yè)現(xiàn)場總線中，CAN總線以其成本低、速度快、實時性和可靠性較高等特點被廣泛應用于各領域。CIA(CAN in Automation)協(xié)會發(fā)布了完整的CANopen協(xié)議，定義了應用層和通訊子協(xié)議，為基于現(xiàn)場總線的分布式控制系統(tǒng)的廣泛應用提供了解決之道。 本文研究國內(nèi)外現(xiàn)場總線發(fā)展現(xiàn)狀后，以改善現(xiàn)場總線網(wǎng)絡通訊系統(tǒng)的運行效率，提高實時性和信息處理能力為前提，淺析CAN總線高層通訊協(xié)議CANopen，分析了主、從節(jié)點的各個功能，說明了功能的設計和實現(xiàn)方案。 然后，本文將CANopen協(xié)議應用于分布式控制系統(tǒng)，詳細論述了基于PIC18控制器的從節(jié)點和基于DSP控制器的主節(jié)點的實現(xiàn)過程。主、從節(jié)點具有基于CANopen協(xié)議的總線通信功能。從節(jié)點具有數(shù)字量和模擬量輸入輸出功能。主節(jié)點可以通過鍵盤對各節(jié)點運行狀態(tài)和各節(jié)點參數(shù)進行調(diào)整，還可以通過液晶屏顯示實時控制量和各節(jié)點運行狀態(tài)。PC機能在線監(jiān)測CAN報文數(shù)據(jù)流。本文對兩種類型節(jié)點的設計思想、硬件組成和軟件設計均做了詳盡的闡述，并給出了部分關鍵硬件原理圖和軟件流程圖。 最后，把已開發(fā)的從節(jié)點和主節(jié)點組成一個溫度測控系統(tǒng)和一個電機控制系統(tǒng)。經(jīng)過實驗室測試，證明系統(tǒng)具有良好的實時性，通訊穩(wěn)定可靠，解決了傳統(tǒng)CAN總線節(jié)點通訊可控性差，無法靈活設置的問題。對目前國內(nèi)CAN總線應用中大多把精力放在硬件之上的底層軟件開發(fā)，少有使用上層軟件協(xié)議的習慣，起到了一定的推動意義，提高了應用水平。
標簽： CANopen 協(xié)議 分布式控制系統(tǒng)
上傳時間： 2013-04-24
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