輕型高壓直流輸電系統(tǒng)在解決交流系統(tǒng)非同步互聯(lián)、向偏遠地區(qū)的無源負荷供電、滿足保護環(huán)境要求等方面具有很大的優(yōu)勢。在傳統(tǒng)的基于兩電平或三電平電壓源型換流器的輕型高壓直流輸電系統(tǒng)中，換流器交流側需要使用體積龐大和笨重的濾波裝置，橋臂的高電壓需要功率開關器件直接串聯(lián)來實現(xiàn)等，增大了換流站的占地空間，降低了換流器的工作效率。 本文針對傳統(tǒng)輕型高壓直流輸電系統(tǒng)所存在的缺點，采用一種新的模塊化多電平換流器作為輕型高壓直流輸電系統(tǒng)的換流器。分析了模塊化多電平換流器的工作原理，并提出將其應用于輕型高壓直流輸電系統(tǒng)的調制算法和控制策略。最后對控制系統(tǒng)的具體實現(xiàn)方案進行一定的探討。通過仿真驗證所提出的調制算法和控制策略的正確性。具體說來，全文的主要工作體現(xiàn)在以下幾個方面： 1、詳細講述模塊化多電平換流器的拓撲結構、子模塊的具體實現(xiàn)形式及工作原理，并提出適合該換流器的調制算法。 2、詳細介紹組成輕型高壓直流輸電系統(tǒng)的電壓源型換流器的工作原理，分析電壓源型換流器的間接電流和直接電流控制策略。 3、對基于模塊化多電平換流器的輕型高壓直流輸電系統(tǒng)進行仿真，驗證所提出控制策略的正確性。 4、探討解決模塊化多電平換流器子模塊直流側電容電壓的均衡問題，提出一種較為簡單有效的控制方法。 5、提出基于模塊化多電平換流器結構的輕型高壓直流輸電控制系統(tǒng)的實現(xiàn)方法，并重點講述子模塊的數(shù)字邏輯電路的實現(xiàn)方法。
上傳時間： 2013-04-24
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作為新一代直流輸電技術，基于電壓源換流器的高壓直流輸電憑借其獨特的技術優(yōu)點取得了飛速的發(fā)展，并已在新能源發(fā)電系統(tǒng)聯(lián)網、電網非同步互聯(lián)、無源系統(tǒng)供電、無功補償?shù)葓龊系玫綄嶋H工程應用。在我國，VSC-HVDC的研究尚處于起步階段。本論文著重開展了VSC-HVDC技術的數(shù)學建模和控制策略的研究。論文的主要工作和取得的創(chuàng)新性成果如下： 1．建立了系統(tǒng)標么值模型，分析了VSC-HVDC的運行原理和穩(wěn)態(tài)功率特性。明確了系統(tǒng)主電路參數(shù)對運行特性的影響，在此基礎上提出了一種功率定義下的換流電抗、直流電壓和直流電容以及頻域下的交流濾波器參數(shù)設計方法。 2．設計了一種基于無差拍控制的VSC-HVDC直接電流離散控制器。針對控制系統(tǒng)存在的VSC電壓輸出能力限制、PI控制器積分飽和現(xiàn)象和離散采樣時間延遲問題，提出了相應的解決方法，推導了其電流內環(huán)控制器與功率外環(huán)離散控制器的設計原則。 3．推導了換流站網側與VSC交流側功率節(jié)點以及換流電抗與損耗電阻上的瞬時功率方程，在此基礎上提出了一種換流站網側功率節(jié)點控制并補償換流電抗與損耗電阻消耗二倍頻功率的不平衡控制策略，設計了該控制策略下的雙序矢量控制器模型。同時針對傳統(tǒng)dq軟件鎖相環(huán)在電壓不平衡時鎖相速度慢的缺點，提出了一種基于前置相序分解的頻率自適應dq鎖相環(huán)，提高了不平衡控制算法的動態(tài)性能與穩(wěn)態(tài)特性。 4．對VSC閥在交流電網低電壓故障下的過流現(xiàn)象進行分析并提出了一種考慮正負序分量影響的指令電流限制器，保證了故障限流效果。分析比較了VSC閥電流裕度穿越法和指令電流限制器穿越法的特性，在此基礎上提出一種結合正負序指令電流限制器與控制模式切換的交流電網低電壓穿越控制方法，從而解決交流電網低電壓故障時系統(tǒng)穩(wěn)定與VSC過流問題。 5．在分析現(xiàn)有VSC-HVDC拓撲的基礎上，從降低電力電子器件直接串聯(lián)數(shù)目、器件開關頻率和簡化主電路拓撲結構三個方面出發(fā)，將傳統(tǒng)直流輸電中常用的變壓器隔離式多模塊結構引入VSC-HVDC系統(tǒng)，并針對該模塊級聯(lián)式拓撲提出一種系統(tǒng)協(xié)調控制與模塊獨立運行相結合的新型控制策略。針對該拓撲下送端站存在的各模塊直流側電容電壓均衡問題，提出了一種基于有功分量調節(jié)的直流側電壓控制方法。
上傳時間： 2013-06-03
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交流伺服技術是研制開發(fā)各種先進的機電一體化設備，如工業(yè)機器人、數(shù)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(tǒng)的控制性能關鍵在于伺服控制器對電機動態(tài)和靜態(tài)響應的控制，要獲得良好的電機動、靜態(tài)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(shù)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(tǒng)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(shù)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(jù)模糊控制的基本原理，研究了應用于電機控制的模糊參數(shù)自整定PID控制器設計原理，構建模糊參數(shù)自整定PID控制器的數(shù)學模型，并進行該系統(tǒng)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(shù)自整定PID控制器的設計原理和方法，利用基于模糊參數(shù)自整定PID控制器的交流伺服系統(tǒng)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(guī)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(shù)自整定PID控制器可以提高交流伺服系統(tǒng)的動態(tài)和靜態(tài)性能。
上傳時間： 2013-04-24
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高壓TSC（Thyristor Switch Capacitor）裝置是指額定工作電壓為6kV-35kV晶閘管投切電容器補償裝置，是一種典型靜止無功補償器，其對增強系統(tǒng)穩(wěn)定性、提高系統(tǒng)運行經濟性，保證電壓質量及改善電能質量都能發(fā)揮良好的作用。目前國內對高壓TSC裝置研制與生產還處于起步階段，加速高壓TSC裝置的國產化，對在我國電力系統(tǒng)中早日推廣與應用高壓TSC裝置具有重大意義。 首先在無功功率的測量上，如何在有諧波干擾等復雜環(huán)境下準確檢測無功功率，本文采用了基于快速傅立葉變換的方法，可以很好的完成無功功率的采集。在主電路結構上，晶閘管開關閥是高壓TSC裝置的關鍵構成部件，高壓TSC裝置要求晶閘管開關應具有良好的電氣性能，要求晶閘管開關應是有效和可靠的。本文通過晶閘管特性和串聯(lián)技術的研究，給出了晶閘管串聯(lián)開關的靜態(tài)均壓和動態(tài)均壓方法，設計出合理使用的電路結構。通過仿真分析，驗證了均壓電路的效果。 電容器無涌流投入技術也是TSC主要研究點，由于在高壓系統(tǒng)中器件兩端承受的電壓較高，低壓TSC系統(tǒng)中常用的過零固態(tài)繼電器或集成過零觸發(fā)芯片滿足不了耐壓的需要，本文設計了專門的過零檢測及觸發(fā)電路，在器件兩端電壓過零時觸發(fā)，避免了由于電容器殘壓過高而造成的巨大沖擊電流，從而在硬件電路上實現(xiàn)電容器組的無過渡過程投切，電路簡單可靠。同時，在控制策略上將幾種投切判據(jù)進行了比較，采用了電壓無功復合投切判據(jù)，以無功功率作為主判據(jù)，電壓作為輔助判據(jù)，有效地克服了僅以功率因數(shù)作為投切判據(jù)的控制方式中的輕載時容易產生投切振蕩而重載時容易出現(xiàn)補償不充分的缺點。
上傳時間： 2013-05-24
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隨著低壓供電系統(tǒng)中感性負荷越來越多，電網對無功電流的需求量急劇增加，為了提高系統(tǒng)供電質量和供電效率，必須對電網進行無功補償。晶閘管投切電容器（TSC）一種簡單易行的補償措施，并已得到廣泛應用。但是長期以來無功補償裝置中的電容器投切開關存在功能單一、使用壽命短、開關沖擊大等不足，這些不足嚴重制約了補償裝置的發(fā)展。因此開發(fā)大容量快速的集多種功能于一體的電子開關功率單元將是晶閘管投切電容器（TSC）技術中長期研究的主要內容，具有很高的實用價值。 首先，本文回顧了投切開關的發(fā)展歷史，并指出它們存在的優(yōu)點和弊端。闡述了晶閘管投切電容器（TSC）的基本工作原理及主電路的組成和實現(xiàn)手段。 其次，提出功率單元的概念，并介紹了它的組成、功能和作用、對功率單元各個組成部分進行研究，主要包括根據(jù)系統(tǒng)電壓和電流選擇晶閘管型號、根據(jù)TSC無過渡過程原理的分析來設計過零觸發(fā)模塊、利用補償電容上的工作電壓波形設計多功能卡上的工作指示電路、故障檢測電路，根據(jù)TSC的保護特點將溫度開關串入到控制信號和冷卻風扇電路，在溫度過高時起到對功率單元的保護作用。然后在理論及設計參數(shù)的基礎上制造功率單元。在已有的TSC補償裝置上對功率單元的性能進行實驗，實驗結果表明，論文所設計功率單元能很好的實現(xiàn)投切電容器的作用，還實現(xiàn)各種保護和顯示功能，提高效率和補償效果。 最后，系統(tǒng)地闡述了功率單元作為集成化開關模塊在無功補償領域的優(yōu)越性，并指出設計中需要完善的地方。
上傳時間： 2013-07-19
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本文致力于可并聯(lián)運行的斬控式單相交流斬波變換器的研究。交交變換技術作為電力電子技術一個重要的領域一直得到人們的關注，但大都將目光投向AC-DC-AC兩級變換上面。AC/AC直接變換具有單級變換、功率密度高、拓撲緊湊簡單、并聯(lián)容易等優(yōu)勢，并且具有較強擴展性，故而在工業(yè)加熱、調光電源、異步電機啟動、調速等領域具有重要應用。斬控式AC/AC 電壓變換是一種基于自關斷半導體開關器件及脈寬調制控制方式的新型交流調壓技術。 本文對全數(shù)字化的斬控式AC/AC 變換做了系統(tǒng)研究，工作內容主要有：對交流斬波電路的拓撲及其PWM方式做了詳細的推導，著重對不同拓撲的死區(qū)效應進行了分析，并且推導了不同負載情況對電壓控制的影響。重點推導了單相Buck型變換器和Buck-Boost 變換器的拓撲模型，并將單相系統(tǒng)的拓撲開關模式推導到三相的情況，然后分別對單相、三相的情況進行了Matlab仿真。建立了單相Buck 型拓撲的開關周期平均意義下的大信號模型和小信號模型，指導控制器的設計。建立了適合電路工作的基于占空比前饋的電壓瞬時值環(huán)、電壓平均值環(huán)控制策略。在理論分析和仿真驗證的基礎上，建立了一臺基于TMS320F2808數(shù)字信號處理器的實驗樣機，完成樣機調試，并完成各項性能指標的測試工作。
上傳時間： 2013-04-24
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超聲波電源廣泛應用于超聲波加工、診斷、清洗等領域，其負載超聲波換能器是一種將超音頻的電能轉變?yōu)闄C械振動的器件。由于超聲換能器是一種容性負載，因此換能器與發(fā)生器之間需要進行阻抗匹配才能工作在最佳狀態(tài)。串聯(lián)匹配能夠有效濾除開關型電源輸出方波存在的高次諧波成分，因此應用較為廣泛。但是環(huán)境溫度或元件老化等原因會導致?lián)Q能器的諧振頻率發(fā)生漂移，使諧振系統(tǒng)失諧。傳統(tǒng)的解決辦法就是頻率跟蹤，但是頻率跟蹤只能保證系統(tǒng)整體電壓電流同頻同相，由于工作頻率改變了而匹配電感不變，此時換能器內部動態(tài)支路工作在非諧振狀態(tài)，導致?lián)Q能器功率損耗和發(fā)熱，致使輸出能量大幅度下降甚至停振，在實際應用中受到限制。所以，在跟蹤諧振點調節(jié)逆變器開關頻率的同時應改變匹配電感才能使諧振系統(tǒng)工作在最高效能狀態(tài)。針對按固定諧振點匹配超聲波換能器電感參數(shù)存在的缺點，本文應用耦合振蕩法對換能器的匹配電感和耦合頻率之間的關系建立數(shù)學模型，證實了匹配電感隨諧振頻率變化的規(guī)律。給出利用這一模型與耦合工作頻率之間的關系動態(tài)選擇換能器匹配電感的方法。經過分析比較，選擇了基于磁通控制原理的可控電抗器作為匹配電感，通過改變電抗控制度調節(jié)電抗值。并給出了實現(xiàn)這一方案的電路原理和控制方法。最后本文以DSP TMS320F2812為核心設計出實現(xiàn)這一原理的超聲波逆變電源。實驗結果表明基于磁通控制的可控電抗器可以實現(xiàn)電抗值隨電抗控制度線性無級可調，由于該電抗器輸出正弦波，理論上沒有諧波污染。具體采用復合控制策略，穩(wěn)態(tài)時，換能器工作在DPLL鎖定頻率上；動態(tài)時，逐步修改匹配電抗大小，搜索輸出電流的最大值，再結合DPLL鎖定該頻率。配合PS-PWM可實現(xiàn)功率連續(xù)可調。該超聲波換能系統(tǒng)能夠有效的跟隨最大電流輸出頻率，即使頻率發(fā)生漂移系統(tǒng)仍能保持工作在最佳狀態(tài)，具有實際應用價值。
上傳時間： 2013-04-24
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隨著我國工業(yè)化進程加快，各種電力負荷迅速增加，造成了電網無功功率消耗增加，使電能的傳輸和利用效率降低，電能質量中的無功功率補償問題變得越來越重要。靜止無功發(fā)生器(STATCOM)作為柔性交流輸電系統(tǒng)的重要裝置之一，是無功功率補償發(fā)展的趨勢。 論文首先介紹并比較了現(xiàn)有的無功補償裝置，分析了STATCOM相對于其他無功補償裝置的優(yōu)越性。總結了STATCOM的間接電流控制和直接電流控制兩種控制方式，并對兩種控制方式所衍生的幾種控制結構進行了介紹，說明了其控制原理。 詳細討論了直接電流控制的幾種控制結構，并建立了相應的仿真模型，進行了仿真和比較分析。研究了它們在穩(wěn)態(tài)性能和動態(tài)性能上的優(yōu)缺點。其中重點討論了采用空間電壓矢量調制方法(SVPWM)跟蹤給定電壓矢量，來控制STATCOM的電流產生，并且采用直流側電壓可變給定。仿真結果證明此種方法具有直流側電壓利用率高、降低功率器件的開關損耗、適應電網電壓不對稱的環(huán)境的優(yōu)點。 介紹了基于FPGA和DSP硬件開發(fā)平臺設計方法。對FPGA的控制軟件編程設計進行了詳細討論，其中重點討論了應用DSP builder。工具箱實現(xiàn)全數(shù)字三相鎖相環(huán)和SVPWM控制模塊的方法。
標簽： STATCOM 控制 系統(tǒng)研究
上傳時間： 2013-04-24
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現(xiàn)如今，逆變器的脈沖寬度調制(PWM)技術作為一種最常見的調制方式在交流傳動系統(tǒng)中廣泛應用。采用PWM調制技術的最終目的在于追求逆變器輸出電壓、電流波形更接近正弦從而進一步控制負載電機的磁通正弦化。為了達到這些目的，很多種基于PWM原理的調制方法被相繼提出并應用。 在鐵道牽引調速系統(tǒng)中，逆變裝置具有調速范圍寬，輸出頻率變化快等特點，而逆變器本身器件的開關頻率又不是很高。這種情況下，分段同步調制模式的使用有效地改善了變頻器的輸出，達到了減少諧波的目的。本文圍繞分段同步調制在交流牽引傳動系統(tǒng)中的應用進行研究，主要目的在于解決該調制模式應用中存在的切換點選擇、切換震蕩沖擊等問題。文章詳細討論了分段調制模式下載波比和載波比切換點選取的原則，重點分析了分段同步調制模式下載波比切換點沖擊電壓的產生原因和危害，提出了改善電壓電流沖擊的方法，并在搭建的實驗平臺上驗證了理論分析的正確性。此外，本文還對列車高速時載波比極低的極限情況下分段同步調制對變頻器輸出交流電壓和直流回流電流諧波的改善情況進行了理論推導和仿真分析。 論文搭建了用于調制實驗的3.7kW小功率電機實驗平臺，在開環(huán)的VVVF調速系統(tǒng)中進行了分段同步調制載波比切換實驗；在Matlab/Simulink環(huán)境下搭建了分段同步調制模式下的電機牽引模型，進行了分段同步調制載波比切換仿真；實驗和仿真結果表明，文章所提出的方法很好地完成了分段同步算法且有效抑制了可能發(fā)生的沖擊，所得結果驗證了理論分析的正確性。
上傳時間： 2013-08-04
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隨著電信業(yè)的迅猛發(fā)展，電信網絡總體規(guī)模不斷擴大，網絡結構日益復雜先進。作為通訊支撐系統(tǒng)的通訊用基礎電源系統(tǒng)，市場需求逐年增加，其動力之源的重要性也日益突出。龐大的電信網絡高效、安全、有序的正常運行，對通信電源系統(tǒng)的品質提出了越來越嚴格的要求，推動了通信電源向著高效率、高頻化、模塊化、數(shù)字化方向發(fā)展。 本文在廣泛了解通信電源的行業(yè)現(xiàn)狀和研究熱點的基礎上，深入研究了開關電源的基本原理及相關技術，重點分析了開關電源功率因數(shù)技術及移相全橋軟開關PWM技術的基本原理，并在這基礎上設計了一款通信機房常用的48V/25A的通信電源模塊，該電源模塊由功率因數(shù)校正和DC/DC變換兩級電路組成，采用了一些最新的技術來提高電源的性能。例如，在電路拓撲中引入軟開關技術，通過采用移相全橋軟開關PWM變換器實現(xiàn)開關管的零電壓開通，減小功率器件損耗，提高電源效率；采用高性能的DSP芯片對電源實現(xiàn)數(shù)字PWM控制，克服了一般單芯片控制器由于運行頻率有限，無法產生足夠高頻率和精度的PWM輸出及無法完成單周期控制的缺陷；引入了智能控制技術，以模糊自適應PID控制算法取代傳統(tǒng)的PID算法，提高了開關電源的動態(tài)性能。 整篇論文以電源設計為主線，在詳細分析電路原理的基礎上，進行系統(tǒng)的主電路參數(shù)設計、輔助電路設計、控制回路設計、仿真研究、軟件實現(xiàn)。
上傳時間： 2013-05-26
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