近些年來，隨著電力電子技術的發(fā)展，電力電子系統(tǒng)集成受到越來越多的關注，其中標準化模塊的串并聯(lián)技術成為研究熱點之一。輸入并聯(lián)輸出串聯(lián)型(Input-Parallel and Output-Series，IPOS)組合變換器適用于大功率高輸出電壓的場合。 要保證IPOS組合變換器正常工作，必須保證其各模塊的輸出電壓均衡。本文首先揭示了IPOS組合變換器中每個模塊輸入電流均分和輸出電壓均分之間的關系，在此基礎上提出一種輸出均壓控制方案，該方案對系統(tǒng)輸出電壓調節(jié)沒有影響。選擇移相控制全橋(Full-Bridge，F(xiàn)B)變換器作為基本模塊，對n個全橋模塊組成的IPOS組合變換器建立小信號數學模型，推導出采用輸出均壓控制方案的IPOS-FB系統(tǒng)的數學模型，該模型證明各模塊輸出均壓閉環(huán)不影響系統(tǒng)輸出電壓閉環(huán)的調節(jié)，給出了模塊輸出均壓閉環(huán)和系統(tǒng)輸出電壓閉環(huán)的補償網絡參數設計。對于IPOS組合變換器，采用交錯控制，由于電流紋波抵消效應，輸入濾波電容容量可大大減??；由于電壓紋波抵消作用，在相同的系統(tǒng)輸出電壓紋波下，各模塊的輸出濾波電容可大大減小，由此可以提高變換器的功率密度。 根據所提出的輸出均壓控制策略，在實驗室研制了一臺由兩個1kW全橋模塊組成的IPOS-FB原理樣機，每個模塊輸入電壓為270V，輸出電壓為180V。并進行了仿真和實驗驗證，結果均表明本控制方案是正確有效的。
上傳時間： 2013-06-17
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高壓直流電源廣泛應用于醫(yī)用X射線機，工業(yè)靜電除塵器等設備。傳統(tǒng)的工頻高壓直流電源體積大、重量重、變換效率低、動態(tài)性能差，這些缺點限制了它的進一步應用。而高頻高壓直流電源克服了前者的缺點，已成為高壓大功率電源的發(fā)展趨勢。本文對應用在高輸出電壓大功率場合的開關電源進行研究，對主電路拓撲、控制策略、工藝結構等方面做出詳細討論，提出實現(xiàn)方案。 高壓變壓器由于匝比很大，呈現(xiàn)出較大的寄生參數，如漏感和分布電容，若直接應用在PWM變換器中，漏感的存在會產生較高的電壓尖峰，損壞功率器件，分布電容的存在會使變換器有較大的環(huán)流，降低了變換器的效率。本文選用具有電容型濾波器的LCC諧振變換器為主電路拓撲，它可以利用高壓變壓器中漏感和分布電容作為諧振元件，減少了元件的數量，從而減小了變換器的體積。 LCC諧振變換器采用變頻控制策略，可以工作在電感電流連續(xù)模式(CCM)和電感電流斷續(xù)模式(DCM)，本文對這兩種工作模式進行詳細討論。針對CCM下的LCC諧振變換器，本文分析其工作原理，用基波近似法推導出變換器的穩(wěn)態(tài)模型，給出一種詳盡的設計方法，可以保證所有開關管在全負載范圍內實現(xiàn)零電壓開關，減小電流應力和開關頻率的變化范圍，并進行仿真驗證?；谠撟儞Q器，研制出輸出電壓為41kV，功率為23kW的高頻高壓電源，實驗結果驗證了分析與設計的正確性。 針對DCM下的LCC諧振變換器，本文分析其工作原理，該變換器可以實現(xiàn)零電流開關，有效地減小IGBT拖尾電流造成的關斷損耗。論文通過電路狀態(tài)方程推導出變換器的電壓傳輸比特性，在此基礎上對主電路參數進行設計，并進行仿真驗證。基于該變換器，研制出輸出電壓為66kV，功率為72kW的高頻高壓電源，實驗結果表明了方案的可行性。
上傳時間： 2013-04-24
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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(fā)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(jié)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(tǒng)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諧振變換器ZCS-QRCs(Zero-current-switching-Quasi-resonant)倍頻式串聯(lián)諧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(huán)控制系統(tǒng)和PI功率調節(jié)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(lián)來實現(xiàn)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(huán)(DPLL)，使逆變器始終保持在功率因數近似為1的狀態(tài)下工作，實現(xiàn)電源的高效運行。最后，分析并設計了IGBT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)，控制核心采用TI公司的TMS320F2812DSP控制芯片，簡化了系統(tǒng)結構。實驗結果表明，該倍頻式感應加熱電源實現(xiàn)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(xiàn)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。 實驗證明，以上分析和電路設計都是行之有效的，在實驗中取得很好的效果。
上傳時間： 2013-05-20
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本文主要研究變速風力發(fā)電系統(tǒng)最大功率點的跟蹤問題，以使風力機在處于額定風速以下時能夠實現(xiàn)最大風能捕獲。風力發(fā)電系統(tǒng)所采用的功率變流器和最大功率點的跟蹤控制策略提供了基本的研究平臺，以完成本課題的研究。 為了將風能輸送給電網，變速風力機要有變流器將發(fā)電機發(fā)出的電壓和頻率都不斷改變的電能轉換成恒頻恒壓的電能，再傳輸給電網。本文采用了變速風力機，永磁發(fā)電機，三相AC-DC-DC-AC變流器，變壓器等構建了變速風力發(fā)電系統(tǒng)。AC-DC-DC-AC變流器用于將永磁發(fā)電機發(fā)出的電壓和頻率都不斷改變的電能傳輸給電網。鑒于DC-DC直流環(huán)節(jié)在能量傳輸中的重要性，本文專門研究了單重Sepic變換器和雙重Sepic變換器在變速風力發(fā)電系統(tǒng)中所起的作用。 一個先進的變速風力發(fā)電系統(tǒng)的最大功率點跟蹤控制策略要對所控制的風力機起到良好的控制效果，不僅與風電系統(tǒng)所采用的變流器的拓撲結構有關，也與自身的控制方式有關。本文在對常用的幾種最大功率點的跟蹤控制策略分析研究的基礎上提出了以風力機的輸出功率和系統(tǒng)儲能的變化率以及風力機轉速等相關數據來確定風力機的實際工作點的最大功率點跟蹤控制策略，該策略的實施不依賴于風力機自身的特性，不需要測量風速等。 由于對變速風力機的建模和仿真是理解和驗證風力發(fā)電系統(tǒng)特性和最大功率點跟蹤控制策略的可行性的重要手段。因此本文在Matlab軟件的Simulink環(huán)境下對所研究的變速風力發(fā)電系統(tǒng)作了建模和仿真。仿真結果充分證明了本文所提出的變速風力發(fā)電系統(tǒng)最大功率點跟蹤控制策略的正確性和可行性。
上傳時間： 2013-04-24
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隨著能源消耗的不斷增長和生態(tài)環(huán)境的日益惡化，世界各國都在積極尋找一種可持續(xù)發(fā)展且無污染的新能源。太陽能作為一種高效無污染的新能源，尤其受到人類的重視。近年來，許多國家都非常重視發(fā)展太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)，光伏并網發(fā)電技術已成為太陽能光伏應用的主流。本文對光伏并網發(fā)電系統(tǒng)進行了詳細介紹，并對其控制方法進行了研究。太陽能光伏并網發(fā)電系統(tǒng)的兩大核心部分是太陽能電池板的最大功率點跟蹤(MPPT)控制和光伏并網逆變控制。首先，本文對太陽能電池的工作原理及工作特性進行介紹，詳細分析太陽能電池工作的等效電路和數學模型。其次，本文對幾種傳統(tǒng)的最大功率點跟蹤(MPPT)控制算法進行了研究、分析和比較，提出各自優(yōu)缺點。基于最大功率跟蹤過程的快速性和穩(wěn)定性，設計采用逐步逼近法實現(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跟蹤速度。再次，基于光伏并網逆變器的控制目標，研究了光伏并網逆變器的常用控制方法，參考國內外資料，選擇重復-PI控制作為光伏并網逆變器的控制策略。最后，基于TMS320LF2407高速數字信號處理器，設計光伏并網發(fā)電系統(tǒng)，給出系統(tǒng)的硬件參數和軟件流程圖，并針對實驗和仿真波形進行分析。
標簽： DSP 光伏并網發(fā)電 系統(tǒng)研究
上傳時間： 2013-06-06
上傳用戶：lo25643
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)電技術的應用更是人們普遍關注的焦點。本文主要研究了光伏并網發(fā)電系統(tǒng)的控制方法。由于目前光伏電池的價格高,轉換效率比較低,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。仿真與實測數據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。 光伏板的最大功率點的控制是實現(xiàn)光伏并網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。從仿真及實驗結果中可以看出實現(xiàn)了輸出功率因數為1的控制目標。 開發(fā)了光伏并網的實驗系統(tǒng),設計了基于DSP的最大功率點控制系統(tǒng)和逆變并網系統(tǒng)。實驗結果表明,本文采用的控制策略和設計方法是可行有效的,主電路和控制電路的設計是合理的。
標簽： 光伏并網發(fā)電 系統(tǒng)控制 法的研究
上傳時間： 2013-07-28
上傳用戶：yepeng139
在能源枯竭及環(huán)境污染問題日益嚴重的今天，光伏發(fā)電是未來可再生能源應用的一種重要方法。本文以光伏逆變技術為研究對象，對光伏系統(tǒng)最大功率點跟蹤方法、光伏智能充電控制策略、光伏并網系統(tǒng)拓撲結構與控制方法、光伏并網與有源濾波統(tǒng)一控制方法等問題進行了深入研究。 在擾動觀測法的基礎上，提出了一種直接電流控制最大功率點跟蹤方法，通過檢測變換器輸出電流進行最大功率點跟蹤控制，簡化控制算法，同時省去了擾動觀測法中的電壓和電流傳感器，降低系統(tǒng)成本。 研究了一種實用的光伏系統(tǒng)蓄電池充電控制策略，將最大功率點跟蹤與智能充電控制有機結合在一起，充分利用光伏電池的輸出功率，縮短充電時間，提高充電效率；研究了一種全數字式逆變器，通過電壓有效值外環(huán)和瞬時值內環(huán)的雙閉環(huán)控制，既能保證系統(tǒng)輸出電壓的穩(wěn)態(tài)精度，又能保證瞬變負載條件下的動態(tài)特性。研制了一套3kW光伏獨立發(fā)電系統(tǒng)并進行了實驗驗證。 針對住宅型光伏并網逆變器體積小、性能價格比高的要求，研究了一種基于導抗變換器的并網逆變器拓撲結構，相比于傳統(tǒng)電流型逆變器，本拓撲省去了笨重的電抗器，同時利用高頻變壓器進行能量傳遞和電氣隔離，進一步降低了系統(tǒng)損耗和體積，降低系統(tǒng)成本。 經研究發(fā)現(xiàn)，由于導抗變換器的固有特性，采用傳統(tǒng)的SPWM調制方法將導致并網逆變器輸出平頂飽和的非正弦電流，造成對電網的諧波污染，提出了一種新型改進調制模式。該方法可以實現(xiàn)高功率因數、低諧波并網發(fā)電。根據上述理論分析，研制了一臺3kW單相光伏并網逆變器，實驗結果驗證了理論分析的正確性。 研究了一種三相電流型并網逆變器拓撲結構及其控制方法，采用改進調制模式對其進行控制，在諧波抑制方面取得了滿意的效果。提出的三相并網逆變方案，相比于傳統(tǒng)三相并網逆變器，具有如下顯著優(yōu)點：系統(tǒng)中任意一相都是一個獨立的子系統(tǒng)，不受其它相影響，即使在某一相或某兩相損壞的情況下，剩余相也能正常運行，增加了系統(tǒng)的冗余性；在三相電網不平衡情況下，本方法也能提供穩(wěn)定的三相電流，增加系統(tǒng)抗電網波動能力。初看起來本方案使用的導抗變換器和變壓器有3套，但是每相承受的功率容量只有系統(tǒng)總功率的三分之一，這樣可以選用較小容量的器件，有利于高頻電感和變壓器的制作和生產。提出了一種基于導抗變換器的三相電流型逆變器實現(xiàn)方案，利用導抗變換器將輸入直流電壓變換為高頻正弦電流，經高頻變壓器隔離及電流等級變換后進行裂相調制，輸出為三相正弦電流。該方法不僅省去了傳統(tǒng)電流型逆變器直流側電抗器，而且采用高頻變換進行功率傳輸，減小了隔離變壓器及輸出濾波器的體積，有利于裝置的小型化和降低成本。 針對光伏電池輸出電壓較低的問題，研究了一種單級式三相升壓型并網逆變器，通過一級變換同時實現(xiàn)升壓和DC/AC變換功能，并且提出了一種基于DSP芯片的控制策略，本方法僅用一個電壓傳感器就能替代原先的三個電壓傳感器：每個載波周期短路相只進行一次開關動作，同時任何時刻只有2個開關管導通，可有效降低系統(tǒng)的開關損耗和導通損耗；由于采用DSP控制，具有控制靈活、穩(wěn)定性高、成本低、并網電能質量好，便于功率調節(jié)等優(yōu)點。 提出了一種光伏并網與有源濾波兼用的統(tǒng)一控制策略，在同一套裝置上既實現(xiàn)光伏并網發(fā)電，又實現(xiàn)諧波補償，克服目前的光伏發(fā)電裝置白天發(fā)電、夜間停機的不足，提高系統(tǒng)利用率。詳細分析了無功電流和諧波電流的檢測方法、光伏并網發(fā)電有功指令電流的生成方法及電流環(huán)控制器和電壓環(huán)控制器的設計方法，并對光伏并網發(fā)電與有源濾波統(tǒng)一控制模式和單一有源濾波模式進行了討論，仿真和實驗結果驗證了所提出的系統(tǒng)結構及控制策略的正確性和可行性。
標簽： 光伏發(fā)電系統(tǒng) 逆變 技術研究
上傳時間： 2013-04-24
上傳用戶：dancnc
隨著家用空調的普及應用，空調已日漸成為耗能大戶。我國經濟建設多年來高速發(fā)展，正面臨能源日益緊張的問題，由于空調節(jié)能尚有空間，因此人們普遍關注空調節(jié)能技術。在家用空調的各種節(jié)能技術中，直流壓縮機變頻驅動是發(fā)展的主流方向。從驅動方式上看，直流壓縮機可以采用方波控制或矢量控制。與方波控制相比，矢量控制的空調直流壓縮機具有噪聲低、振動小、效率高等特點，更加符合節(jié)能和環(huán)保的發(fā)展方向。 本文主要研究了適用于空調壓縮機負載的無轉子位置傳感器永磁同步電機矢量控制方法。首先從電機的基本方程入手，詳細推導了永磁同步電機矢量控制的數學模型。詳細分析了各種電流控制策略特點，提出了采用適合直流壓縮機驅動的MTPA控制方式。 其次提出了具有凸極效應的壓縮機永磁同步電機的一種簡化模型，得到了適用于IPMSM的滑模觀測器，解決了IPMSM在αβ坐標系中應用滑模觀測器困難的問題。針對壓縮機運行特點，采用全維狀態(tài)觀測器方法，實現(xiàn)IPMSM反電動勢的觀測，根據反電動勢計算出電機轉子位置和轉速，實現(xiàn)了無傳感器矢量控制。本文詳細分析了全維狀態(tài)觀測器的極點配置方法，通過將四個極點配置在相同位置，簡輕了計算量，也便于實現(xiàn)。 第三，由于反電動勢估算法在電機低轉速下不能正確估算轉子位置，無法正常閉環(huán)起動，本文提出了一種簡單的用于直流壓縮機的起動方法，實現(xiàn)了壓縮機的可靠起動。同時在深入分析電機等效模型的基礎上，給出了一種簡單的電機參數測量方法，通過簡單測量和計算，得到系統(tǒng)實現(xiàn)無傳感器永磁同步電機矢量控制所需的電感、電阻及反電動勢系數等關鍵參數。 最后通過MATLAB/Simulimk7.1仿真軟件對基于滑模觀測器和基于全維觀測器的永磁同步電機矢量控制方法進行了仿真驗證，設計了以TMS320F2403數字信號處理器為控制核心的直流壓縮機矢量控制實驗平臺，并進行了大量的實驗驗證。仿真及實驗結果證明了本文理論分析和所提方法的正確性，并已應用于實際的直流壓縮機矢量控制系統(tǒng)。
上傳時間： 2013-06-13
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溫室是設施農業(yè)的重要組成部分，國內外溫室種植業(yè)的實踐經驗表明，提高溫室的自動控制和管理水平可充分發(fā)揮溫室農業(yè)的高效性。隨著傳感技術，計算機技術及通訊技術的迅猛發(fā)展，現(xiàn)代化溫室信息自動采集及智能控制系統(tǒng)的開發(fā)已越來越引起人們的重視，并成為一個具有重要意義的研究方向。因此設計了基于PIC單片機的溫室自動控制系統(tǒng)，使其對溫室環(huán)境進行控制，為植物創(chuàng)造適宜的生長條件，從而使農作物獲得高產，提高農業(yè)生產的經濟效益。 文中論述了國內外溫室環(huán)境控制技術的發(fā)展及現(xiàn)狀，分析了溫室的內部機理，給出了所采用的溫室小氣候溫濕度模型；通過對溫室環(huán)境歷史數據的分析，得出了溫室溫度控制系統(tǒng)的近似數學模型。 系統(tǒng)采用模糊控制算法實現(xiàn)對溫濕度的控制。詳細研究了模糊控制的機理，建立了針對幾種執(zhí)行機構的模糊控制規(guī)則表；在模糊推理中采用了T-S模型的推理方法，此方法確定的控制規(guī)則工程意義明確，易于調整。并以溫度控制系統(tǒng)為對象，使用MATLAB對模糊算法進行仿真；仿真結果表明，這種算法具有超調量小、穩(wěn)定性強、適應性好等特點，能夠達到預期的控制效果，是一種較為理想的智能控制方案。 溫室自動控制系統(tǒng)的硬件部分由上位機和下位機及其外圍電路組成。上位機采用PC機，通過與下位機間的通信實現(xiàn)對溫室的統(tǒng)一管理；下位機及其外圍電路實現(xiàn)溫室環(huán)境參數的檢測、顯示和實時控制，微處理器采用的是PIC16F877A單片機。這種以單片機為核心的控制器還可以在不依賴上位機的情況下獨立實現(xiàn)參數的測控。 在軟件設計方面，將模糊控制算法引入其中，給出了主程序、模糊算法程序、通信程序等程序流程圖。使用MSComm控件實現(xiàn)上下位機間通信；并采用VB6.0對上位機界面進行了設計，使程序簡單、清晰、為用戶提供了直觀友好的管理平臺。整個系統(tǒng)軟硬件搭配合理，設計、開發(fā)、維護方便，具有較高的性價比。
上傳時間： 2013-07-21
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混合動力汽車作為解決汽車節(jié)能、降低排放的汽車工業(yè)新技術，具有低污染和低油耗的特點，尤其在油價日益攀高的今天，成為國內外汽車發(fā)展的新熱點。驅動控制器作為混合動力汽車中的主要部件，在混合動力汽車中起到至關重要的作用，對其進行研究具有重要的理論和現(xiàn)實意義。 本文首先比較了常見的幾種電動汽車的性能，概括了混合動力汽車的優(yōu)點，介紹了混合動力汽車發(fā)電機/電動機一體化技術的發(fā)展現(xiàn)狀；其次探討了幾種常用交流電動機的性能優(yōu)劣。由于永磁同步電機具有高效、高功率密度以及良好的調速性能，因此該電機成為本課題混合動力汽車傳動中所使用的電機，論文建立了永磁電動機的數學模型，分析了矢量控制原理；在矢量控制原理的基礎上，設計出了基于TMS320F2812的永磁同步電機矢量控制系統(tǒng)的硬件結構，詳細闡述了旋轉變壓器及其解碼芯片在系統(tǒng)中的角度和速度的檢測原理以及系統(tǒng)中其他重要的單元。設計了系統(tǒng)的軟件結構，詳細闡述了關鍵子程序如電流采集、位置檢測程序和SVPWM產生子程序：使用UG軟件設計出控制器的殼體。最后進行了實驗研究，給出SVPWM波形、相電流波形，進行了全文總結，提出了下一步工作的建議。
上傳時間： 2013-05-21
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