近年來,隨著永磁材料的發(fā)展,永磁同步電機(jī)應(yīng)用日益廣泛。永磁同步電機(jī)根據(jù)反電動(dòng)勢和電流波形的不同,可分為梯形波永磁同步電機(jī)(無刷直流電機(jī))和正弦波永磁同步電機(jī)(永磁同步電機(jī))。正弦波永磁同步電機(jī)為實(shí)現(xiàn)其正弦波驅(qū)動(dòng)控制需要連續(xù)的轉(zhuǎn)子位置信號,通常采用機(jī)械位置傳感器(旋轉(zhuǎn)變壓器、光電編碼器等),機(jī)械位置傳感器雖可以提供高精度的轉(zhuǎn)子位置信息,但其體積大,價(jià)格高,增加了轉(zhuǎn)子的慣量,且性能易受環(huán)境因素的影響,限制了永磁同步電機(jī)的應(yīng)用場合。近年來受到廣泛的關(guān)注的無位置傳感器技術(shù),是通過檢測反電動(dòng)勢(電壓)或電流等過零點(diǎn)獲取轉(zhuǎn)子的位置信號,此技術(shù)雖取消了機(jī)械位置傳感器,但存在控制復(fù)雜,位置檢測精度不高,運(yùn)行轉(zhuǎn)速范圍受到限制等問題。為解決上述問題,本文研究采用低成本的低分辨率位置傳感器取代機(jī)械位置傳感器,通過位置估算法得到高分辨率的轉(zhuǎn)子位置信號,以實(shí)現(xiàn)永磁同步電機(jī)的正弦波驅(qū)動(dòng)控制問題。 首先,本文分析了傳統(tǒng)的采用位置區(qū)間的平均速度和采用平均速度并引用平均加速度實(shí)現(xiàn)位置估算法的原理,針對其不足提出了一種改進(jìn)的方法,該法通過對位置區(qū)間初始速度的估算,可以顯著提高速度、位置的估算精度。本文建立上述三種位置估算法的Matlab仿真模型,并對其進(jìn)行了仿真研究,仿真結(jié)果表明:改進(jìn)位置估算方法即使在加減速等動(dòng)態(tài)性能過程中也能保持較小的位置誤差,性能明顯優(yōu)于傳統(tǒng)的方法。 其次,完成了以TI公司的數(shù)子信號處理器(DSP)TMS320LF2407A為主控芯片,以IR公司IR2110為驅(qū)動(dòng)芯片采用低分辨率位置傳感器的正弦波永磁同步電機(jī)控制系統(tǒng)的硬件電路的設(shè)計(jì)和調(diào)試工作。探討了正弦波永磁同步電機(jī)在采用無電流傳感器的電流開環(huán)控制時(shí)的控制策略問題。在此情況下電壓相位角φ對電機(jī)運(yùn)行性能有重要的影響,為得到最佳的φ=f(ω)曲線,需根據(jù)負(fù)載特性進(jìn)行優(yōu)化。 最后,完成了基于TMS320LF2407A采用低分辨率位置傳感器的正弦波永磁同步電機(jī)的軟件設(shè)計(jì),文中詳細(xì)討論了位置估算程序和實(shí)現(xiàn)SVPWM程序的設(shè)計(jì)和調(diào)試,并對其進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。
上傳時(shí)間: 2013-07-23
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隨著焊接技術(shù)、控制技術(shù)以及計(jì)算機(jī)信息技術(shù)的發(fā)展,對于數(shù)字化焊機(jī)系統(tǒng)的研究已經(jīng)成為熱點(diǎn),本文開展了對數(shù)字化IGBT逆變焊機(jī)控制系統(tǒng)的研究工作,設(shè)計(jì)了數(shù)字化逆變焊機(jī)的主電路和控制系統(tǒng)的硬件部分。 本文首先介紹了“數(shù)字化焊機(jī)”的概念,分析了數(shù)字化焊機(jī)較傳統(tǒng)的焊機(jī)的優(yōu)勢,然后結(jié)合當(dāng)前數(shù)字化焊機(jī)的國內(nèi)外發(fā)展形勢,針對數(shù)字信號處理技術(shù)的特點(diǎn),闡明了進(jìn)行本課題研究的必要性和研究內(nèi)容。文章隨后列出了整個(gè)數(shù)字化逆變焊機(jī)的設(shè)計(jì)思路和方案,簡要介紹了數(shù)字信號處理器(DSP-Digital SignalProcessing)的特點(diǎn),較為詳細(xì)地解釋了以DSP為核心的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程。根據(jù)弧焊電源控制的要求,選擇了控制器的DSP型號。 逆變焊機(jī)的主電路采用輸出功率較大的IGBT全橋式逆變結(jié)構(gòu)(逆變頻率20KHz),由輸入整流濾波電路、逆變電路、中頻變壓器、輸出整流電路和輸出直流電抗器組成。文中簡略介紹了主電路的設(shè)計(jì)要點(diǎn)及元件的選型和參數(shù)的計(jì)算,并對所設(shè)計(jì)的主電路進(jìn)行了Matlab計(jì)算機(jī)仿真研究。 在控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中,采用TI(美國德州儀器)公司的DSP(TMS320LF2407)芯片作為CPU,由于其速度快(40MHz)、精度高(16bits)等特點(diǎn),為弧焊逆變器控制系統(tǒng)真正實(shí)現(xiàn)數(shù)字化提供了條件。在DSP最小系統(tǒng)、電壓電流采樣調(diào)理模塊、保護(hù)模塊、鍵盤與顯示模塊等主要模塊的作用下對整個(gè)焊接電源進(jìn)行了實(shí)時(shí)的閉環(huán)控制與焊接過程的實(shí)時(shí)監(jiān)控。控制電路采用脈寬調(diào)制方式(PWM)進(jìn)行輸出控制,即:控制IGBT的導(dǎo)通時(shí)間來實(shí)現(xiàn)焊機(jī)輸出功率與輸出特性的控制。設(shè)計(jì)了專門的“分頻電路”,DSP輸出的控制脈沖經(jīng)過“分頻電路”分成兩路后,再經(jīng)IGBT專用驅(qū)動(dòng)模塊M57959L,進(jìn)行功率放大后,觸發(fā)IGBT。DSP對輸出電流和電弧電壓進(jìn)行實(shí)時(shí)采樣,采用離散的PI控制算法計(jì)算后,輸出相應(yīng)的控制量來實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)IGBT驅(qū)動(dòng)脈沖的脈寬,進(jìn)而調(diào)制輸出電流,達(dá)到控制焊機(jī)輸出的目的。 經(jīng)過實(shí)驗(yàn),得到了相應(yīng)的輸出電壓電流波形、PWM波形和IGBT門極驅(qū)動(dòng)的實(shí)驗(yàn)波形,該控制系統(tǒng)基本符合逆變焊機(jī)的工作要求。 最后,在對本文做簡要總結(jié)的基礎(chǔ)上,對于本逆變焊機(jī)的進(jìn)一步完善工作提出了建議,為數(shù)字化焊機(jī)控制系統(tǒng)今后更加深入的研究奠定了良好的基礎(chǔ)。
上傳時(shí)間: 2013-08-01
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超聲波電機(jī)(Ultrasonic Motor簡稱USM)是八十年代發(fā)展起來的新型微電機(jī)。本文針對超聲波電機(jī)及其控制技術(shù)的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢,以我國研究技術(shù)相對比較成熟并有產(chǎn)業(yè)化前景的行波超聲波電機(jī)(Traveling-wave Ultrasonic Motor簡稱TUSM)的伺服控制技術(shù)為研究對象,以直徑60mm的行波超聲波電機(jī)TUSM60為研究實(shí)例,在特性測試、動(dòng)穩(wěn)態(tài)性能分析,辨識模型建立、控制策略與控制算法的選擇與實(shí)現(xiàn)等方面展開研究。本論具體的研究內(nèi)容為: 在分析超聲波電機(jī)研究歷史和現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上,結(jié)合國內(nèi)外超聲波電機(jī)特別是行波超聲波電機(jī)控制技術(shù)的發(fā)展趨勢,重點(diǎn)論述了行波超聲波電機(jī)及其驅(qū)動(dòng)控制技術(shù)的研究進(jìn)展。 介紹行波超聲波電機(jī)的基本結(jié)構(gòu),并從該電機(jī)的主要理論基礎(chǔ)--壓電原理、行波合成、接觸模型出發(fā),分析了行波超聲波電機(jī)定子質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)方程.并結(jié)合定轉(zhuǎn)子摩擦接觸特點(diǎn),分析了行波超聲波電機(jī)的運(yùn)行機(jī)理。 根據(jù)對行波超聲波電機(jī)測試和高精度控制的要求,研制出基于雙DSP和FPGA的超聲波電機(jī)高性能測試控制平臺。其中控制核心采用了雙DSP結(jié)構(gòu),可以在對行波超聲波電機(jī)進(jìn)行控制的同時(shí),將必要的參數(shù)讀取出來進(jìn)行分析和研究。為行波超聲波電機(jī)瞬態(tài)特性分析以及控制策略、控制算法的深入研究打下了基礎(chǔ)。 對電機(jī)的瞬態(tài)、穩(wěn)態(tài)特性進(jìn)行的測試,可以分析驅(qū)動(dòng)頻率、電壓以及相位差等調(diào)節(jié)量對電機(jī)輸出的影響。在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步對行波超聲波電機(jī)的調(diào)節(jié)方式、控制算法選擇方面進(jìn)行分析,并得到相應(yīng)結(jié)論。 通過對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的總結(jié)和歸納,利用系統(tǒng)辨識中的非參數(shù)方法,建立在特定頻率條件下的近似線性模型。在行波超聲波電機(jī)工作范圍內(nèi),辨識若干組不同頻率條件下的近似線性模型,將這些模型的參數(shù)進(jìn)行二維或三維擬合,可以得到一個(gè)關(guān)于行波超聲波電機(jī)傳遞函數(shù)的模型。辨識模型的建立為合理的選擇和優(yōu)化控制參數(shù),控制效果的驗(yàn)證等提供了行之有效的手段。 在對行波超聲波電機(jī)的速度控制、位置控制展開的研究中.首先利用遺傳算法對常規(guī)PI恒轉(zhuǎn)速控制的控制參數(shù)整定及修正方法進(jìn)行了研究;利用神經(jīng)元的在線自學(xué)習(xí)能力,研究和設(shè)計(jì)單神經(jīng)元PID-PI轉(zhuǎn)速控制器,提高控制系統(tǒng)對電機(jī)非線性和時(shí)變性的適應(yīng)能力;為了消除在伺服控制中,單一調(diào)節(jié)量(驅(qū)動(dòng)頻率)情況下,低轉(zhuǎn)速的跳躍問題,研究和討論了多調(diào)節(jié)量分段控制方法,并利用模糊控制對控制方法的有效性進(jìn)行了驗(yàn)證;在位置控制中,利用轉(zhuǎn)速控制研究的結(jié)果,研究和設(shè)計(jì)了位置--速度雙環(huán)(串級)控制器,實(shí)現(xiàn)了電機(jī)高精度位置伺服控制。 通過對已有控制系統(tǒng)的改進(jìn)和簡化,設(shè)計(jì)和研制了具有實(shí)用化價(jià)值行波超聲波電機(jī)控制器:并將研究成果應(yīng)用于針對核磁成像設(shè)備而設(shè)計(jì)的行波超聲波電機(jī)隨動(dòng)控制系統(tǒng)中,同時(shí)嘗試了將該控制器用于高精度X-Y兩維定位平臺。
上傳時(shí)間: 2013-07-13
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本文在參考了國內(nèi)外已有多自由度球電機(jī)的基礎(chǔ)上,提出了正交圓柱結(jié)構(gòu)的兩自由度電機(jī),它是獨(dú)立設(shè)計(jì)的一種創(chuàng)新結(jié)構(gòu).此電機(jī)可分解為兩個(gè)獨(dú)立的兩相混合式步進(jìn)電機(jī):分別為內(nèi)層小電機(jī)(外轉(zhuǎn)子兩相混合式步進(jìn)電機(jī))和外層大電機(jī)(扇形結(jié)構(gòu)的兩相混合式步進(jìn)電機(jī)).本文以兩自由度電機(jī)為對象,采用"齒層比磁導(dǎo)法",對電機(jī)的矩角特性進(jìn)行計(jì)算和分析,用得到的矩角特性與設(shè)計(jì)要求相比較,從而為優(yōu)化尺寸設(shè)計(jì)提供參考.
上傳時(shí)間: 2013-07-19
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近年來,由于能源危機(jī)和環(huán)境污染,世界各國均在投巨資發(fā)展燃料電池汽車。雙向DC/DC變換器作為燃料電池汽車的中重要部件,需要隨著行駛狀態(tài)的改變,頻繁地切換其工作狀態(tài),其動(dòng)態(tài)性能好壞,直接決定汽車動(dòng)力系統(tǒng)的響應(yīng)速度。本文主要致力于對DC/DC變換器在不同控制策略下的動(dòng)態(tài)性能進(jìn)行研究,并在保證其穩(wěn)態(tài)性能的前提下提高系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能。 本文首先研究了線性控制策略下DC/DC變換器的動(dòng)態(tài)性能。介紹了閉環(huán)控制系統(tǒng)在頻域和時(shí)域的動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)以及二者之間的關(guān)系。當(dāng)系統(tǒng)受到外部干擾較小時(shí),采用頻域分析方法,對Buck和Boost變換器進(jìn)行了小信號建模,并對其在不同線性補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)控制作用下的動(dòng)態(tài)性能進(jìn)行對比分析。當(dāng)系統(tǒng)受到較大干擾時(shí),采用時(shí)域分析方法,文中介紹了DC/DC變換器大信號建模方法,并對PID參數(shù)在工程上整定方法加以分析。 DC/DC變換器是一非線性系統(tǒng),應(yīng)用線性控制策略不可避免地存在一定局限性—?jiǎng)討B(tài)性能和穩(wěn)態(tài)性能之間的矛盾。針對這一問題,引入了模糊—PI控制,將其應(yīng)用于DC/DC變換器,以在保持系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)性能不變的前提下,提高其動(dòng)態(tài)性能。以Buck DC/DC變換器為例,詳細(xì)介紹了模糊-PI控制器的設(shè)計(jì)過程,并對設(shè)計(jì)的閉環(huán)控制系統(tǒng)用MATLAB進(jìn)行建模與仿真。最后,通過實(shí)驗(yàn)對比驗(yàn)證了模糊—PI控制的有效性。 和線性控制策略相比,模糊—PI控制在一定程度上提高了系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能,但效果有限。本文引入了另一種非線性控制策略——滑模控制策略。滑模控制策略是目前動(dòng)態(tài)性能最好的控制策略之一,可以極佳地發(fā)揮系統(tǒng)的硬件潛能。 本文首先介紹了滑模控制相關(guān)知識,推導(dǎo)了其應(yīng)用于Buck和Boost變換器的理論基礎(chǔ)。設(shè)計(jì)出針對不同被控對象和工作狀態(tài)的控制策略,對每種控制策略通過仿真分析驗(yàn)證其有效性。就滑模控制存在的靜差問題、抖振問題和變頻問題均提出了行之有效的解決方案。快速響應(yīng)特性
上傳時(shí)間: 2013-08-01
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異步電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)的頻率范圍、動(dòng)態(tài)響應(yīng)、調(diào)速精度、低頻轉(zhuǎn)矩、工作效率等方面具有很大優(yōu)點(diǎn)。隨著電力電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛躍發(fā)展,以此為基礎(chǔ)的交流電機(jī)變頻調(diào)速技術(shù)也取得了長足的進(jìn)步,基于SVPWM的異步電動(dòng)機(jī)矢量控制系統(tǒng)作為現(xiàn)代交流傳動(dòng)控制的一個(gè)重要研究方向,逐漸成為研究的熱點(diǎn)。 異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)是一個(gè)多變量、強(qiáng)耦合的非線性系統(tǒng),雖然常規(guī)的PID控制算法簡單、可靠性高,但對于異步電動(dòng)機(jī)這樣的非線性系統(tǒng)控制效果一般。模糊控制作為智能控制的一個(gè)重要的分支,由于不需要建立對象的精確數(shù)學(xué)模型,且具有良好的魯棒性和非線性的控制特性,非常適用于異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)。本文以提高異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速精度和改善電動(dòng)機(jī)的使用效率為目標(biāo),基于SVPWM的控制原理,分別采用傳統(tǒng)PID控制器和模糊PID控制器,應(yīng)用在異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速系統(tǒng)中。 本文首先介紹了異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速方法和逆變器的PWM控制方法。并闡述了矢量控制、坐標(biāo)變換、空間電壓矢量調(diào)制的基本原理,給出了異步電動(dòng)機(jī)在不同坐標(biāo)系下的數(shù)學(xué)模型,為設(shè)計(jì)異步電動(dòng)機(jī)矢量控制系統(tǒng)奠定了基礎(chǔ)。同時(shí)給出了傳統(tǒng)PID控制器和模糊PID控制器模型。為驗(yàn)證控制效果,文中基于MATLAB/Simulink平臺,建立了控制器的計(jì)算機(jī)仿真模型,給出了仿真結(jié)果,并對結(jié)果做了詳細(xì)的分析。比較了傳統(tǒng)PID控制和模糊PID控制的效果,由仿真結(jié)果可以看出采用模糊PID控制算法具有較大的優(yōu)越性。 最后,以TI公司的DSP控制芯片TMS320F2812為控制核心,設(shè)計(jì)了異步電動(dòng)機(jī)的控制系統(tǒng),硬件系統(tǒng)主要包括主電路、功率驅(qū)動(dòng)電路、電壓、電流檢測電路等電路。另外設(shè)計(jì)了控制軟件,并給出了軟件的流程圖。通過實(shí)驗(yàn)測得的波形,驗(yàn)證了控制方法的正確性和有效性。
標(biāo)簽: 異步電動(dòng)機(jī) 變頻調(diào)速系統(tǒng)
上傳時(shí)間: 2013-05-17
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伺服系統(tǒng)是一種輸出能夠快速而精確地響應(yīng)外部的輸入指令信號的控制系統(tǒng)。伺服系統(tǒng)在工業(yè)控制和家用電氣、航空航天等領(lǐng)域的應(yīng)用越來越廣泛。現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)對伺服設(shè)備的性能也提出了越來越高的要求。因此,研制高性能、高可靠性的交流伺服系統(tǒng)有著十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。 在伺服領(lǐng)域,永磁同步電機(jī)在結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和運(yùn)行方式上具有比其它類型的傳統(tǒng)伺服電機(jī)更為優(yōu)秀的運(yùn)行性能和更廣泛的適用范圍,被越來越多的應(yīng)用到交流伺服系統(tǒng)。以數(shù)字信號處理技術(shù)為基礎(chǔ)、以永磁同步電機(jī)為執(zhí)行電機(jī),采用高性能控制策略的全數(shù)字化永磁同步交流伺服控制系統(tǒng)必將成為伺服控制系統(tǒng)發(fā)展的趨勢。 本論文在研究永磁同步電動(dòng)機(jī)運(yùn)行原理的基礎(chǔ)上,詳細(xì)討論了磁場定向矢量控制理論,確定了id=0的控制策略和空間矢量脈寬調(diào)制(SVPWM)的電壓調(diào)制方法。本文采用TI公司生產(chǎn)的專門用于電機(jī)控制的數(shù)字信號控制芯片DSP(TMS320LF2407A)作為控制系統(tǒng)核心處理芯片,設(shè)計(jì)了一套基于DSP的全數(shù)字永磁同步電動(dòng)機(jī)伺服控制系統(tǒng)。論文詳細(xì)論述了控制電路各部分及外圍輔助電路的設(shè)計(jì)和調(diào)試,包括功率驅(qū)動(dòng)電路,供電電路與電源電路以及傳感器電路等等。軟件開發(fā)均在TI的CCStudl02.2集成開發(fā)環(huán)境下完成,軟件采用匯編語言編寫,完成了主程序模塊和子程序模塊設(shè)計(jì),實(shí)現(xiàn)了電流A/D采樣、模型切換、轉(zhuǎn)速PI調(diào)節(jié)等功能,實(shí)現(xiàn)了位置、速度和電流雙閉環(huán)矢量控制,同時(shí)給出了主程序和各個(gè)子程序模塊的流程圖。 實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,基于DSP實(shí)現(xiàn)的全數(shù)字化交流伺服系統(tǒng)具有響應(yīng)速度快、速度超調(diào)小、轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)小等特點(diǎn),具有良好的動(dòng)靜態(tài)特性以及較高的精度。基本達(dá)到了課題預(yù)期的效果,從而證明了系統(tǒng)設(shè)計(jì)的可行性。
標(biāo)簽: DSP 永磁同步電機(jī) 伺服系統(tǒng)
上傳時(shí)間: 2013-05-18
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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(shí)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(shè)計(jì)的研究重點(diǎn),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(fù)載現(xiàn)場測試方法,設(shè)計(jì)并研制出基于Philips公司的LPC2214的光伏陣列測試儀樣機(jī)。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(shè)計(jì)中,為電壓和電流的采樣各設(shè)置了四路不同量程的采樣通道。采樣時(shí)系統(tǒng)自動(dòng)選擇最合適的量程,提高電壓和電流大范圍測量時(shí)的精度; 2.通過對系統(tǒng)進(jìn)行一次預(yù)采樣來確定光伏陣列的開路電壓和短路電流。預(yù)采樣的方法只需要使可變電子負(fù)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(jìn)行從小到大的升序重組,其對應(yīng)的電流值采用lagrange中值法對進(jìn)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(jìn)行了一體化的設(shè)計(jì),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(jī)可以利用光伏陣列的數(shù)學(xué)模型以及測量的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)對光伏陣列的特性曲線進(jìn)行預(yù)估和分析。 通過對光伏陣列進(jìn)行實(shí)際測量,得到的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:該樣機(jī)測試系統(tǒng)運(yùn)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(yīng)用的需要。
上傳時(shí)間: 2013-04-24
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由于傳統(tǒng)供電系統(tǒng)的固有缺陷,當(dāng)單臺電源供電時(shí),一旦發(fā)生故障可能導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)癱瘓,造成不可估計(jì)的損失。逆變電源并聯(lián)技術(shù)是提高逆變電源運(yùn)行可靠性和擴(kuò)大供電容量的重要手段。并聯(lián)技術(shù)可以提高逆變電源的通用性和靈活性,使系統(tǒng)設(shè)計(jì)、安裝、組合更加方便,使可靠性進(jìn)一步提高。 本文主要研究逆變電源輸出的數(shù)字控制技術(shù),以及逆變電源的并聯(lián)控制策略,以改善逆變電源的輸出性能,提高逆變電源的可靠性,并為分布式發(fā)電系統(tǒng)提供最基本的單元模塊。本系統(tǒng)采用高頻逆變技術(shù),主電路前級采用BOOST升壓,后級采用半橋逆變電路,以TI公司的TMS320F2806DSP為主控核心實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)的控制功能。本文主要研究內(nèi)容如下: 1.首先介紹了當(dāng)前的適合逆變電源的控制策略,分析了這些控制策略的優(yōu)缺點(diǎn),介紹了當(dāng)前的適用于逆變電源并聯(lián)運(yùn)行的控制策略,并簡單介紹了它們的原理; 2.介紹了逆變電源無線并聯(lián)的關(guān)鍵技術(shù),依據(jù)下垂并聯(lián)控制的數(shù)學(xué)模型,對并聯(lián)系統(tǒng)的功率下垂特性、功率解耦控制思想等方面進(jìn)行了詳細(xì)的分析; 3.通過對當(dāng)前逆變電源控制策略的分析、研究,對所選的逆變電源主電路進(jìn)行數(shù)學(xué)建模,設(shè)計(jì)了逆變電源三閉環(huán)調(diào)節(jié)控制器,并通過Matlab仿真工具進(jìn)行仿真,驗(yàn)證了該控制策略的可行性; 4.建立了單相逆變電源無線并聯(lián)控制系統(tǒng)的MATLAB仿真模型,并通過仿真實(shí)驗(yàn)對其進(jìn)行了驗(yàn)證分析,結(jié)果表明:該基于下垂法控制的無線并聯(lián)方案可以使系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對輸出有功功率、無功功率和諧波功率的良好控制; 5.采用DSP為主控芯片,設(shè)計(jì)并制作了單相無線并聯(lián)型逆變電源樣機(jī),給出并聯(lián)型逆變單元輸出濾波電感參數(shù)選擇的工程設(shè)計(jì)方法和原則,并對上述的三閉環(huán)控制策略進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)測試,實(shí)驗(yàn)結(jié)果良好。
標(biāo)簽: 高頻逆變電源 并聯(lián)控制 策略
上傳時(shí)間: 2013-04-24
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隨著全球能源危機(jī)和環(huán)境污染問題的日益嚴(yán)重,開發(fā)利用清潔的可再生能源勢在必行。太陽能是當(dāng)前世界上最清潔、最現(xiàn)實(shí)、大規(guī)模開發(fā)利用最有前景的可再生能源之一。其中太陽能光伏利用受到世界各國的普遍關(guān)注,而太陽能光伏并網(wǎng)發(fā)電是太陽能光伏利用的主要發(fā)展趨勢,必將得到快速的發(fā)展。此外,高性能的數(shù)字信號處理芯片(DSP)的出現(xiàn),使得一些先進(jìn)的控制策略應(yīng)用于光伏并網(wǎng)逆變器成為可能。本論文就是在此背景下,對太陽能并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)中的核心器件并網(wǎng)逆變器進(jìn)行了較為深入的研究,具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。 太陽能光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的兩個(gè)核心部分是太陽能電池板的最大功率點(diǎn)跟蹤(MPPT)控制和光伏并網(wǎng)逆變控制。 首先,本文對太陽能電池的工作原理及工作特性進(jìn)行介紹,詳細(xì)分析太陽能電池工作的等效電路和數(shù)學(xué)模型。 其次,本文對幾種傳統(tǒng)的最大功率點(diǎn)跟蹤(MPPT)控制算法進(jìn)行了研究、分析和比較,提出各自優(yōu)缺點(diǎn)。基于最大功率跟蹤過程的快速性和穩(wěn)定性,設(shè)計(jì)采用改進(jìn)的間歇掃描法來實(shí)現(xiàn)光伏發(fā)電系統(tǒng)中太陽能電池的最大功率輸出,以提高系統(tǒng)的性能和最大功率點(diǎn)跟蹤速度。 再次,針對既可獨(dú)立運(yùn)行又可并網(wǎng)運(yùn)行的單相光伏逆變器,本文采用有效值外環(huán)、瞬時(shí)值內(nèi)環(huán)的控制方法,既保證了逆變器輸出的靜態(tài)誤差為零,又保證了逆變器良好的輸出波形。給出了同時(shí)滿足獨(dú)立和并網(wǎng)兩種運(yùn)行模式的輸出濾波器結(jié)構(gòu)和元件參數(shù)的計(jì)算過程,并通過仿真和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了設(shè)計(jì)的合理性。 隨后,詳細(xì)討論了并網(wǎng)過程中的軟件鎖相環(huán)技術(shù),對鎖相環(huán)電路的組成、工作原理進(jìn)行了研究,實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明此方法可靠有效,能使逆變器輸出電流與電網(wǎng)電壓完全同相,達(dá)到功率因數(shù)為1的目的。 最后,采用TI公司的TMS320LF2407A作為主控芯片,研制完成1.5kW實(shí)驗(yàn)樣機(jī),分別得出了獨(dú)立運(yùn)行和并網(wǎng)運(yùn)行時(shí)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果,結(jié)果表明,所采用的控制策略和設(shè)計(jì)的硬件電路能夠滿足設(shè)計(jì)要求,系統(tǒng)可安全、穩(wěn)定運(yùn)行。
標(biāo)簽: 太陽能光伏 分 并網(wǎng)發(fā)電
上傳時(shí)間: 2013-05-18
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