超級電容器是一種具有高能量密度的新型儲能元器件，它可提供超大功率并具有超長的壽命，是一種兼?zhèn)潆娙莺碗姵靥匦缘男滦驮诨旌蟿恿﹄妱榆嚒⒚}沖電源系統(tǒng)和應急電源等領域具有廣泛的應用前景。對于大功率儲能系統(tǒng)來說，為了滿足容量和電壓等級的需要，一般是由多個超級電容器串聯(lián)和并聯(lián)的組合方式構成。然而超級電容器在串并聯(lián)使用時，單體電容器參數(shù)的分散性是制約其壽命和可靠性的主要因素。因此，為了提高儲能效率，對超級電容器組合進行電壓均衡管理具有十分重要的意義。 本文針對超級電容器串聯(lián)使用時充電電壓的均衡問題，對超級電容器組充放電均衡技術進行了研究，通過對現(xiàn)有均衡技術的分析和討論，確定采用單電容均壓方案，并利用DSP控制技術，設計了一個基于DSP控制的超級電容組電壓均衡系統(tǒng)，解決超級電容器串聯(lián)電壓均衡問題。該系統(tǒng)主要由參數(shù)采集、PWM信號輸出、開關網絡控制等部分組成。系統(tǒng)以DSP為控制核心，采用了一只電解電容器作為中間電容傳遞能量，通過實時電壓、電流及溫度監(jiān)測將采集到的信號，經A/D轉換器后，送入DSP處理，系統(tǒng)根據得到的電壓、電流信息判斷電容的充放電狀態(tài)，控制PWM信號的輸出，進而驅動開關網絡的切換，使能量在單體電容器之間快速傳遞，從而實現(xiàn)均壓控制。最后，對該系統(tǒng)進行了仿真和實驗研究，通過對上述數(shù)據的分析比較可以看出，采用此種方案進行均衡后，超級電容組單體的電壓在充電過程中達到了較好的一致性。 本文設計的超級電容組電壓均衡系統(tǒng)用于串聯(lián)超級電容組的充放電均衡控制，既可實現(xiàn)靜態(tài)均衡也可實現(xiàn)動態(tài)均衡。與其他均衡方案相比，該系統(tǒng)具有電壓均衡速度快，均衡效果好的優(yōu)點。
標簽： 超級電容器 儲能系統(tǒng) 電壓
上傳時間： 2013-04-24
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在伺服系統(tǒng)中，為了實現(xiàn)高精度的控制，往往需要實時地檢測出電動機轉子的位置。用來檢測電動機轉子位置的角度傳感器主要有光電編碼器和旋轉變壓器。光電編碼器雖然能夠達到很高的精度，但是它的抗干擾性差，不宜應用在條件惡劣的場合中；相比較而言，旋轉變壓器（簡稱旋變）由于結構簡單，堅固耐用，抗干擾性強，能夠應用在各種條件惡劣的場合中，所以獲得了越來越廣泛的應用。 本文采用的旋變樣機是一種新型的磁阻式旋轉變壓器。分析了它的定轉子結構、定子繞組的連接方式以及轉子形狀的優(yōu)化；并在此基礎上，推導出了它的正余弦輸出反電勢的表達式；最后在電磁場分析軟件Ansoft中，以樣機為原型建立了仿真模型，分析了它內部的電磁場分布以及正余弦輸出反電勢的波形。 其次，本文設計了一種以DSP為核心的R2D電路系統(tǒng)。它以振蕩電路產生的正弦波電壓信號作為旋變的激勵信號，加上相關的外圍電路，構成了旋轉變壓器一數(shù)字轉換器，解算出了旋變的軸角θ；并在此基礎上，分析了產生角度解算誤差的各種因素，同時計算出了旋變的轉速n。 最后，在上述解算方案的基礎上，本文又給出了第二種解算方案，即：DSP產生的方波經過濾波之后作為旋變的激勵信號，解算出了旋變的軸角θ；然后比較了這兩種解算方案的優(yōu)缺點，重點分析了激勵信號中的諧波分量對正余弦輸出反電勢以及角度解算的影響。
上傳時間： 2013-04-24
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隨著能源危機日趨嚴重，新能源的開發(fā)與節(jié)能技術的研究日趨迫切，而新型儲能元件—超級電容器的應用為能量回收開辟了一條新的道路。 作為新型儲能器件，超級電容器擁有其它儲能器件無法比擬的優(yōu)點—充放電速度快、功率密度高、使用壽命長。但由于其額定電壓很低，一般為1V～3V，因此使用時需多節(jié)串聯(lián)以達到實用電壓值，而電容單體參數(shù)不一致必然導致單體電壓不平衡。長此以往，勢必嚴重影響超級電容組壽命及其工作可靠性。 本文從超級電容器結構與工作原理入手，詳細闡述了其各種特性，分析和比較了目前存在的各種電壓均衡電路，確定了適合能量回收系統(tǒng)中超級電容組的電壓均衡策略，提出了如下兩種方法： 一種是運用飛渡電容轉移能量的思想，在飛渡電容與超級電容器之間加入DC/DC變換器，對超級電容器恒流充放電，保證了電壓均衡電路快速性。 針對超級電容器單體電壓低造成的DC/DC變換器恒流控制困難的問題，本文采用了新型開關電源芯片LTC3425及LTC3418實現(xiàn)了恒流輸出，仿真及試驗結果驗證了該方法的有效性。 另一種方法為基于變壓器的電壓均衡法，該方法引入全橋逆變器和高頻變壓器構成了一種新穎的電壓均衡電路。此方法容易獲得超級電容器串聯(lián)組平均電壓值，使得對低于平均電壓值的超級電容器充電非常方便。此方法以較低成本實現(xiàn)了電壓均衡目的，并通過仿真和試驗驗證了該方法的有效性。 以上兩種方法均通過能量內部轉移來完成電壓均衡，達到了較高的均衡效率，適合用于能量回收系統(tǒng)中超級電容組的電壓均衡。
上傳時間： 2013-06-08
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近年來，由于能源危機和環(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)，其動態(tài)性能好壞，直接決定汽車動力系統(tǒng)的響應速度。本文主要致力于對DC/DC變換器在不同控制策略下的動態(tài)性能進行研究，并在保證其穩(wěn)態(tài)性能的前提下提高系統(tǒng)動態(tài)性能。 本文首先研究了線性控制策略下DC/DC變換器的動態(tài)性能。介紹了閉環(huán)控制系統(tǒng)在頻域和時域的動態(tài)性能指標以及二者之間的關系。當系統(tǒng)受到外部干擾較小時，采用頻域分析方法，對Buck和Boost變換器進行了小信號建模，并對其在不同線性補償網絡控制作用下的動態(tài)性能進行對比分析。當系統(tǒng)受到較大干擾時，采用時域分析方法，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)，應用線性控制策略不可避免地存在一定局限性—動態(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，提高其動態(tài)性能。以Buck DC/DC變換器為例，詳細介紹了模糊-PI控制器的設計過程，并對設計的閉環(huán)控制系統(tǒng)用MATLAB進行建模與仿真。最后，通過實驗對比驗證了模糊—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知識，推導了其應用于Buck和Boost變換器的理論基礎。設計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。快速響應特性
上傳時間： 2013-08-01
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現(xiàn)代軋鋼機的機組容量日益增大，其有功、無功負荷變動異常劇烈。由于大部分設備供電多半采用晶閘管整流裝置，使電網中諧波增大，功率因數(shù)降低，出現(xiàn)較大的電壓波動。因此研究軋鋼廠供電系統(tǒng)電能質量的基本內容—無功補償與諧波抑制，對提高企業(yè)供電可靠性、降低損耗、提高用電設備出力等具有重要意義。由于通用的電力分析軟件不具備設計功能，因此有必要開發(fā)一套無功補償裝置設計和電能質量分析的專業(yè)軟件。 該文詳細分析了軋鋼供電系統(tǒng)各個諧波源產生的諧波特點和功率因數(shù)特點，研究了廣泛應用于軋鋼供電系統(tǒng)的TCR+FC型靜止無功補償裝置的補償特性和結構特點。以此為理論基礎，從軟件工程的角度，開發(fā)了一套動態(tài)補償仿真軟件，其中包括人機交互界面、電力模型和運算模型等。人機交互界面是用戶與軟件的接口，而電力模型和運算模型是內置在軟件內，對用戶不可見。用戶在界面上輸入系統(tǒng)參數(shù)，通過界面調用運算模型可以自動地設計TCR+FC型靜止無功補償裝置的各濾波支路和TCR支路的電路參數(shù)，除此之外，通過界面調用電力模型，用戶可以從界面上讀取該系統(tǒng)補償前后的電能質量。 因此，該軟件既是一個設計軟件，又是分析軟件，不僅能設計靜止無功補償裝置的各支路具體電路參數(shù)，為實際軋鋼系統(tǒng)的靜止無功補償裝置的設計提供理論參考，還能對系統(tǒng)投入SVC前后的電能質量的變化做出詳細的對比分析。 最后，以科學研究領域廣泛應用的PSCAD/EMTDC軟件為測試工具，在其中建立相應的電力模型。通過比較在兩個軟件中仿真得到的軋鋼機負載曲線、電壓電流波形、電壓波動、諧波、功率因數(shù)等，證實了該動態(tài)軟件的正確性。
標簽： 供電系統(tǒng) 仿真 諧波抑制
上傳時間： 2013-04-24
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對供電系統(tǒng)進行適當?shù)臒o功補償，可以穩(wěn)定電網電壓，提高功率因數(shù)，提高設備利用率，減小網絡有功功率損耗，提高輸電能力，平衡三相功率，為系統(tǒng)提供電壓支撐，提高系統(tǒng)運行安全性。鋼鐵企業(yè)一直就是用電大戶，具有容量大、負荷沖擊大、起制動頻繁、快速性、工作連續(xù)性和自動化程度高等特點，存在功率因數(shù)低、電壓波動等問題。研究鋼鐵企業(yè)的無功補償，對企業(yè)提高供電可靠性，節(jié)能減排，降低損耗，提高用電設備效率，保證產品質量有著非常重要的意義。 本文選用目前工程上應用最為廣泛的動態(tài)補償裝置靜止無功功率補償器，即SVC對鋼鐵企業(yè)負荷進行無功補償。考察了軋鋼企業(yè)的負荷特點，對比了各種補償裝置的優(yōu)缺點，在此基礎上提出了FC—TCR型SVC做為鋼鐵企業(yè)的無功補償裝置。 本文根據特定的現(xiàn)場參數(shù)，提出了FC—TCR型SVC裝置的設計框架，建立了潮流計算和SVC裝置的數(shù)學模型，給出了含有SVC補償裝置的電力系統(tǒng)潮流計算的計算方法，計算了SVC裝置的FC和TCR各支路參數(shù)，對一次設備進行選型，最后提出了一套完整的SVC系統(tǒng)設計方案。仿真結果表明，采用本方案的SVC系統(tǒng)有效提高了供電系統(tǒng)的功率因數(shù)，抑制了電壓波動，表明方案設計中的支路配置，參數(shù)設置和設備選型是合理的。 從基于瞬時無功功率理論的補償裝置觸發(fā)角度的算法出發(fā)，研究了SVC裝置動態(tài)補償?shù)膶崿F(xiàn)方法。本文還提出了動態(tài)補償SVC監(jiān)控系統(tǒng)和晶閘管觸發(fā)系統(tǒng)的硬件實現(xiàn)。 為了驗證SVC系統(tǒng)設計的合理性，搭建了SVC的模擬試驗平臺，對一次系統(tǒng)，監(jiān)控系統(tǒng)，光電觸發(fā)系統(tǒng)進行了聯(lián)合調試，調試結果達到了設計預期目標。
上傳時間： 2013-06-23
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異步電動機變頻調速系統(tǒng)的頻率范圍、動態(tài)響應、調速精度、低頻轉矩、工作效率等方面具有很大優(yōu)點。隨著電力電子技術和計算機技術的飛躍發(fā)展，以此為基礎的交流電機變頻調速技術也取得了長足的進步，基于SVPWM的異步電動機矢量控制系統(tǒng)作為現(xiàn)代交流傳動控制的一個重要研究方向，逐漸成為研究的熱點。 異步電動機調速系統(tǒng)是一個多變量、強耦合的非線性系統(tǒng)，雖然常規(guī)的PID控制算法簡單、可靠性高，但對于異步電動機這樣的非線性系統(tǒng)控制效果一般。模糊控制作為智能控制的一個重要的分支，由于不需要建立對象的精確數(shù)學模型，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機調速系統(tǒng)。本文以提高異步電動機的調速精度和改善電動機的使用效率為目標，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，應用在異步電動機的調速系統(tǒng)中。 本文首先介紹了異步電動機調速方法和逆變器的PWM控制方法。并闡述了矢量控制、坐標變換、空間電壓矢量調制的基本原理，給出了異步電動機在不同坐標系下的數(shù)學模型，為設計異步電動機矢量控制系統(tǒng)奠定了基礎。同時給出了傳統(tǒng)PID控制器和模糊PID控制器模型。為驗證控制效果，文中基于MATLAB/Simulink平臺，建立了控制器的計算機仿真模型，給出了仿真結果，并對結果做了詳細的分析。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，設計了異步電動機的控制系統(tǒng)，硬件系統(tǒng)主要包括主電路、功率驅動電路、電壓、電流檢測電路等電路。另外設計了控制軟件，并給出了軟件的流程圖。通過實驗測得的波形，驗證了控制方法的正確性和有效性。
標簽： 異步電動機 變頻調速系統(tǒng)
上傳時間： 2013-05-17
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選相控制開關又稱同步開關或相控開關，其實質就是控制開關在電壓或電流的期望相位完成合閘或分閘，以主動消除開關過程所產生的涌流和過電壓等電磁暫態(tài)效應，提高開關的開斷能力。本論文首先分析了提高斷路器可靠性的途徑，介紹了相控開關的研究意義及其優(yōu)點；相控開關的基本原理和分合閘操作過程，為同步開關選相控制器的設計提供了理論依據。 永磁操動機構是近幾年正在發(fā)展的一種新型操動機構，它利用永久磁鐵產生的磁力將真空斷路器保持在分合閘位置，而無需任何傳統(tǒng)機械脫扣鎖扣裝置。它機構零部件少，結構簡單，使斷路器動作的可靠性大大提高。二次控制回路采用電子控制模塊，動作迅速并可以實現(xiàn)精確時間控制，采用開關電源輸入范圍寬，輸入輸出用光耦隔離，功耗低，極大地提高了可靠性，使永磁機構真空斷路器成為真正意義的免維護智能化斷路器。單線圈永磁機構結構簡單、體積小，在中壓領域得到越來越廣泛的應用。相控真空開關采用三相獨立操動的單線圈永磁機構，其操作電源為由大功率電力電子器件控制的儲能大容量電容器，通過多次的測試結果表明單線圈永磁機構能很好地滿足相控開關的要求，是相控開關的理想選擇。 本文詳細介紹了以Mega16為控制核心的單線圈永磁機構智能控制器，這種控制系統(tǒng)集保護、控制、開關量監(jiān)測等功能于一體。可實現(xiàn)對電容電壓實時顯示，具有過電流速斷保護、過電壓和欠電壓保護、閉鎖以及報警等功能。 通過相關試驗測試，表明本系統(tǒng)已經初步達到了設計所要達到的預期效果，為以后的研究以及同步控制系統(tǒng)的完善和優(yōu)化提供了有益的經驗和參考。
上傳時間： 2013-07-02
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漏電是井下供電系統(tǒng)的主要故障形式，約占其總故障的70％左右，它不但導致人身觸電事故，還會形成單相接地，進而發(fā)展成為相間短路，由此引發(fā)的電弧會造成瓦斯和煤塵爆炸。漏電保護器主要用來防止漏電火災造成的經濟損失和人身傷亡，因此得到廣泛應用。 選擇性漏電保護是指當電網發(fā)生漏電故障時，能夠有選擇地發(fā)出故障信號或切斷故障支路電源，而非故障部分繼續(xù)工作。從而減小故障停電范圍，便于尋找漏電故障，縮短漏電停電時間，提高了供電的可靠性。 目前的礦井電網的選擇性漏電保護系統(tǒng)主要采用零序電流大小及零序電流方向保護原理，這種原理在某一線路遠遠長于其他線路(即其分布電容與系統(tǒng)總的分布電容相差不大時)的情況下較難滿足選擇性的要求，保護裝置可能發(fā)生拒動現(xiàn)象，不能很好的完成保護的目的。 本文在對井下電網漏電故障理論分析和仿真驗證的基礎上，提出了以dsPIC30F4012為核心，基于附加直流電源檢測和零序功率方向的選擇性漏電保護方案，介紹了基于這種選擇性漏電保護方案的電網選擇性漏電保護裝置。該裝置在總饋電開關處的漏電保護裝置使用附加直流電源原理，在分支饋電開關處的漏電保護裝置使用零序功率方向式保護原理，并且采用速度更快的PROFIBUS協(xié)議現(xiàn)場總線及光纖傳輸技術，使該選擇性漏電保護裝置的動作性能和抗干擾能力得到很大提升。
標簽： 供電系統(tǒng) 漏電保護 應用研究
上傳時間： 2013-06-13
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伺服系統(tǒng)是一種輸出能夠快速而精確地響應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、航空航天等領域的應用越來越廣泛。現(xiàn)代工業(yè)生產對伺服設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)實意義。 在伺服領域，永磁同步電機在結構特點和運行方式上具有比其它類型的傳統(tǒng)伺服電機更為優(yōu)秀的運行性能和更廣泛的適用范圍，被越來越多的應用到交流伺服系統(tǒng)。以數(shù)字信號處理技術為基礎、以永磁同步電機為執(zhí)行電機，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機運行原理的基礎上，詳細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制(SVPWM)的電壓調制方法。本文采用TI公司生產的專門用于電機控制的數(shù)字信號控制芯片DSP(TMS320LF2407A)作為控制系統(tǒng)核心處理芯片，設計了一套基于DSP的全數(shù)字永磁同步電動機伺服控制系統(tǒng)。論文詳細論述了控制電路各部分及外圍輔助電路的設計和調試，包括功率驅動電路，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計，實現(xiàn)了電流A/D采樣、模型切換、轉速PI調節(jié)等功能，實現(xiàn)了位置、速度和電流雙閉環(huán)矢量控制，同時給出了主程序和各個子程序模塊的流程圖。 實驗結果表明，基于DSP實現(xiàn)的全數(shù)字化交流伺服系統(tǒng)具有響應速度快、速度超調小、轉矩脈動小等特點，具有良好的動靜態(tài)特性以及較高的精度。基本達到了課題預期的效果，從而證明了系統(tǒng)設計的可行性。
標簽： DSP 永磁同步電機 伺服系統(tǒng)
上傳時間： 2013-05-18
上傳用戶：bpbao2016
