由于干式變壓器的優(yōu)良性能以及在特種場合下對干式變壓器的應用需求，當前我國干式變壓器市場空間廣闊，競爭激烈。但是目前國內許多干式變壓器生產(chǎn)廠家仍然停留在手工設計計算階段，設計的效率低、周期長、人工成本高。干式變壓器原材料的上漲，也加大了廠家的制作成本。以研究、開發(fā)實用性干式變壓器CAD系統(tǒng)為目的，本文對該集成軟件的系統(tǒng)分析及相應的實現(xiàn)技術進行了詳細的研究。 首先，在總結干式變壓器手工設計方法的基礎上，借鑒變壓器的通用優(yōu)化設計模型，結合干式變壓器的特點，建立了干式變壓器的優(yōu)化設計模型。以鐵芯直徑、窗高、內線圈匝數(shù)、外線圈電流密度、內線圈電流密度為變量，采用改進遺傳算法對其進行干式變壓器單機優(yōu)化設計。該算法將模擬退火思想引入到遺傳算法的選擇機制中，解決了傳統(tǒng)遺傳算法過早收斂的問題。其與傳統(tǒng)遺傳算法優(yōu)化結果對比表明：新的算法收斂性較好，優(yōu)化效果較明顯，算法是成功的。并根據(jù)Appelbaum序貫分解法的基本思想，通過“共同變量”和“非共同變量”將系列中兼容的各規(guī)格變壓器聯(lián)系起來，得到系列變壓器優(yōu)化設計的統(tǒng)一數(shù)學模型，然后使用改進后的遺傳算法對中小型干式變壓器中套用同一個機座的系列優(yōu)化問題進行了探討，并在此基礎上建立了干式變壓器系列優(yōu)化的軟件優(yōu)化設計流程。 其次，在軟件設計方面選用C++程序設計語言，采用Visual Basic進行界面編寫，且運用ActiveX技術實現(xiàn)了VB與AutoCAD軟件的連接。該設計不但能夠對干式變壓器進行優(yōu)化設計，并且添加了CAD制圖功能。本文對數(shù)據(jù)庫支撐的干式變壓器CAD系統(tǒng)進行了系統(tǒng)設計和研究，詳細探討了該集成軟件的實現(xiàn)技術。 最后，在各項性能指標都滿足國家標準要求的情況下，以SC9-50/10型號和SCB9-1250/10型號的干式變壓器為例進行單機優(yōu)化，變壓器有效成本分別降低了2.83﹪和1.79﹪；以系列號SC9-50/10四個規(guī)格變壓器為例進行系列優(yōu)化，分別按照不同的權重來進行系列優(yōu)化設計，優(yōu)化方案1時，總成本下降了3.26﹪；優(yōu)化方案2時，總成本下降了3.1﹪。可見，達到了預期效果，干式變壓器成本有效降低。
上傳時間： 2013-07-23
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隨著變電站自動化、通信和微電子等技術的快速發(fā)展，在變電站自動化系統(tǒng)領域出現(xiàn)了大量基于微處理器/控制器的智能電子設備，變電站自動化的水平在不斷提高，系統(tǒng)集成成為趨勢。在這一發(fā)展過程中，互操作性差已經(jīng)開始成為“瓶頸”問題，即不同廠商或同一廠商在不同時期的智能電子設備采用的網(wǎng)絡和通信協(xié)議可能不相同，使得智能電子設備之間需要協(xié)議轉換才能集成到一個變電站系統(tǒng)，從而增加了系統(tǒng)的成本和復雜性，影響了系統(tǒng)的實時性和可靠性。為了解決這個問題并適應將來快速更新的計算機和通信技術，國際電工委員會于2005年正式頒布了關于變電站自動化網(wǎng)絡通信的國際標準IEC61850。本文圍繞基于IEC61850的變電站網(wǎng)絡通信和符合該標準的智能電子設備網(wǎng)絡通信裝置的實現(xiàn)展開研究，分為IEC61850標準的體系分析和具體模型的構建、基于IEC61850的通信網(wǎng)絡的特征及規(guī)劃、變電站通信網(wǎng)絡數(shù)據(jù)流建模及網(wǎng)絡通信性能仿真、符合該標準的智能電子設備網(wǎng)絡通信裝置的設計幾部分。 IEC61850是一套完備的、面向未來的變電站通信網(wǎng)絡與系統(tǒng)標準，本文首先介紹了其制定背景、結構體系和主要內容，分析了信息模型的內涵、技術特征和建模方法，并針對變電站中最為重要的兩類模型--采樣值報文傳輸模型和通用變電站事件傳輸模型進行了具體的模型構建和通信映射。 實現(xiàn)IEC61850通信的物理承載是以太網(wǎng)，本文首先通過對以太網(wǎng)的技術特征進行分析，得出其通信特性，然后研究和分析了變電站通信網(wǎng)絡對環(huán)境、規(guī)模、安全性、可靠性和實時性等要求，其中對網(wǎng)絡傳輸延時的特性進行了深入研究。在上述分析的基礎上，對變電站通信網(wǎng)絡進行了規(guī)劃和構建，提出了使用適用的網(wǎng)絡拓撲、報文加入優(yōu)先級標簽、采用基于多VLAN的節(jié)點分布規(guī)劃和網(wǎng)絡冗余等提高實時性和可靠性的改進措施。 區(qū)別于傳統(tǒng)的以太網(wǎng)通信，變電站通信網(wǎng)絡中存在多種數(shù)據(jù)流，是要進行特殊處理的。本文首先對基于IEC61850的變電站通信網(wǎng)絡的數(shù)據(jù)流進行分析并劃分類別，根據(jù)其特性建立了數(shù)學模型。然后歸納了網(wǎng)絡模擬的一些技術和方法，并通過基于NS-2的網(wǎng)絡模擬技術對變電站通信網(wǎng)絡的性能進行了動態(tài)模擬，得出了相關的網(wǎng)絡性能指標。模擬結果證明了使用交換式以太網(wǎng)、報文引入優(yōu)先級標簽和采用基于多VLAN的節(jié)點分布規(guī)劃等提高實時性措施的正確性，有利于變電站的網(wǎng)絡規(guī)劃和建設以及智能電子設備通信裝置的設計。 從現(xiàn)代電力系統(tǒng)的信號源開始，首先分析了電子式互感器數(shù)字接口的要求并建立數(shù)學模型，然后采用模塊化的思想設計出相應的具體軟/硬件，實現(xiàn)了基于IEC61850的電子式互感器數(shù)字接口的通信裝置樣機。在此基礎上將此裝置經(jīng)過擴展和修改用于其他的智能電子設備的網(wǎng)絡通信，使其具有廣泛使用性和兼容性。最后設計了試驗環(huán)境，通過測試驗證了該樣機的通信性能滿足要求并具有較高的可靠性。
上傳時間： 2013-07-08
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電纜偏心嚴重影響電纜的質量，因此在電纜生產(chǎn)時必須要進行偏心檢測。該文針對目前我國電纜偏心檢測技術落后的現(xiàn)狀，提出采用電渦流檢測方法來研制可以對電纜進行在線實時偏心檢測的自動化系統(tǒng)，并對此項檢測技術進行了詳細研究。 該文先從偏心傳感器、數(shù)據(jù)采集器和上位機系統(tǒng)三大部分對電渦流式電纜偏心檢測系統(tǒng)進行了整體設計。完成了偏心傳感器探頭的設計并解決了偏心傳感器振蕩電路的電源供應問題和信號從旋轉部件到靜止部件的傳輸問題。以TLC2543A/D轉換器和AT89C52單片機為核心器件設計了數(shù)據(jù)采集器，完成模擬信號到數(shù)字信號的轉換，并通過RS-232串行通訊把采樣數(shù)據(jù)傳輸給PC機。利用VisualBasic語言開發(fā)了軟件系統(tǒng)，對接收的數(shù)據(jù)進行了處理并對結果進行了輸出顯示。 為了提高檢測系統(tǒng)的精度，系統(tǒng)中采用了模擬濾波器和數(shù)字濾波器。根據(jù)檢測系統(tǒng)中信號的特點，分別確定了模擬濾波器和數(shù)字濾波器的性能指標，設計了抗混疊的3階巴特沃思模擬濾波器和5階橢圓型ⅡR低通數(shù)字濾波器，并采用適當?shù)姆椒ㄟM行了實現(xiàn)。在靜態(tài)的電纜偏心檢測實驗系統(tǒng)中對濾波器的性能進行了驗證。 偏心傳感器是檢測系統(tǒng)中的關鍵部件，它的性能至關重要。該文通過構造的靜態(tài)實驗系統(tǒng)對偏心傳感器的性能進行了研究，分析了被測電纜線芯直徑、檢測線圈的匝數(shù)和檢測探頭的尺寸對偏心傳感器性能的影響。
上傳時間： 2013-06-19
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隨著工業(yè)電力電子技術的發(fā)展，電力系統(tǒng)中的非線性負載越來越多，由此帶來的諧波公害越來越嚴重。應用現(xiàn)代技術對諧波等進行經(jīng)濟、有效地補償是目前急待解決的重要問題之一。消除諧波的方法是加裝濾波裝置。對高壓大容量諧波源國內外目前主要是采用LC諧振型無源濾波器(PassivePowerFilter，PF)，這些濾波器還兼有無功和負序補償功能。盡管PF具有初期投資小、運行效率高等優(yōu)點，但其濾波效果受電力系統(tǒng)阻抗的影響較大，且只能消除特定次數(shù)的諧波，對于諧波次數(shù)經(jīng)常變化的負載濾波效果不好，還可能與系統(tǒng)發(fā)生串聯(lián)、并聯(lián)諧振，導致諧波放大，使LC濾波器過載甚至燒毀。進入80年代以后，隨著有源濾波技術的不斷深入和用戶對諧波問題的重視，以及電力電子技術的飛速發(fā)展，大功率可關斷器件(GTR，GTO，IGBT等)的不斷進步，有源電力濾波器(ActivePowerFilter，APF)作為抑制電網(wǎng)諧波、補償供電系統(tǒng)無功功率的新型電力電子裝置得到迅速發(fā)展，其中又以并聯(lián)型有源電力濾波器的使用最為廣泛。 本文以并聯(lián)型注入式混合有源濾波器為基礎，就其設計與應用的幾項重要技術進行了研究，論文主要包括以下幾個方面的內容： 1.就國內外有源濾波器的研究現(xiàn)狀和發(fā)展概況作了較為全面的綜述，介紹了目前研究的熱點與難點。 2.研究了各型有源濾波器的基本拓撲結構和運行原理，分析了其各自的優(yōu)缺點。 3.提出了一種適合大容量工程應用的混合型濾波器結構，結合工程實際完成了各組成部分的參數(shù)設計。 4.對各種諧波檢測算法進行了比較研究，提出了一種準確性較高、延時較短的新型檢測方法。 5.就APF中逆變器的PWM調制問題，提出了一種基于新的改進規(guī)則采樣法的死區(qū)補償方法。
上傳時間： 2013-07-06
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目前，大多數(shù)實用的諧波抑制系統(tǒng)都使用已經(jīng)很成熟的無源濾波技術，但無源濾波器存在諸如易受系統(tǒng)參數(shù)影響、只能消除特定次諧波缺點。所以有源電力濾波器因其動態(tài)補償諧波的優(yōu)越性能已成為一項熱門的研究課題。但是我國的有源電力濾波器技術目前還沒有進入實用階段，多數(shù)只是進行理論上的探討研究。 本文的研究目的就是探討一種新的控制算法，設計一套實用的有源電力濾波器系統(tǒng)以補償諧波及無功功率。 本文的主要內容如下： 1.介紹了目前常用的幾種典型的有源電力濾波器系統(tǒng)結構、基本原理及其主要工作特點。 2.在第三章分析了諧波及無功電流的檢測即有源電力濾波器中指令電流運算電路部分。有源電力濾波器利用瞬時無功功率理論來檢測諧波和無功電流會使補償電流產(chǎn)生誤差。本文設計的并聯(lián)型有源電力濾波器采用一種新的控制算法來綜合補償非線性負載產(chǎn)生的諧波和無功功率。該方法可有效的區(qū)分用戶對于電壓、電流波形畸變的責任，并對其做出相應的獎懲措施。電源電流經(jīng)過本文設計的有源電力濾波器補償后，其波形與公共連接點的電壓保持一致，根據(jù)這一特征，我們就可以區(qū)分公共連接點處供電部門和用戶的責任。由于電源電流和電壓波形保持同步變化，所以負載產(chǎn)生的無功功率完全得到了補償。為了減少離散傅立葉變換帶來的時間延遲，提高有源電力濾波器的動態(tài)響應速度，采用了同步旋轉坐標系對諧波電壓提前一個采樣周期進行預測。 3.本文提出的有源電力濾波器控制算法非常簡單，用具有高速運算性能和強大控制功能的數(shù)字信號處理器(DSP)實現(xiàn)十分容易。 4.對三相電路和單相電路根據(jù)實際運行可能出現(xiàn)的情況進行了大量的仿真研究，仿真結果也驗證了本文提出的有源電力濾波器的控制算法是有效可行的。 有關諧波源的研究是諧波問題的基礎，而諧波的補償和抑制是諧波問題研究的核心問題，因此本文的研究工作對于電力系統(tǒng)諧波的分析治理具有重要的理論和現(xiàn)實意義。
上傳時間： 2013-07-23
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本文的研究工作主要是圍繞著變速恒頻雙饋風力發(fā)電機交流勵磁電源研究展開的.根據(jù)變速恒頻雙饋風力發(fā)電系統(tǒng)對交流勵磁電源的要求,本文首先對目前適合用作交流勵磁電源的六種變換器進行了詳細深入地比較分析,認為在目前的電力電子技術條件下,兩電平電壓型雙PWM變換器是可用作變速恒頻雙饋風力發(fā)電機交流勵磁電源的最具優(yōu)勢的一種變換器,而多電平與軟開關技術的結合將是交流勵磁電源的發(fā)展方向.對網(wǎng)側PWM變換器的無電網(wǎng)電壓傳感器控制技術進行了研究,提出了一種基于虛擬電網(wǎng)磁鏈定向的無電網(wǎng)電壓傳感器的矢量控制方案,解決了初始虛擬電網(wǎng)磁鏈準確觀測的難點,使網(wǎng)側PWM變換器不用對電網(wǎng)電壓進行采樣即可實現(xiàn)矢量控制,省去了電網(wǎng)電壓傳感器及其處理電路但并不影響其控制性能,仿真和實驗結果驗證了所提出方案的良好控制性能.在轉子側PWM變換器的研究中,在電網(wǎng)電壓恒定的情況下對DFIG矢量形式的數(shù)學模型進行簡化,進行了基于定子磁鏈定向和基于定子電壓定向的轉子電流環(huán)控制器的設計研究.深入分析了DFIG風力發(fā)電系統(tǒng)最大風能追蹤的機理和實現(xiàn)的方案,設計了基于定子電壓定向矢量控制、實現(xiàn)最大風能追蹤、有功和無功功率解耦的DFIG的控制方案.最后,將變速恒頻雙饋風力發(fā)電運行研究拓展到了電網(wǎng)故障條件下的運行控制.建立了計及電網(wǎng)電壓故障的變速恒頻雙饋風力發(fā)電系統(tǒng)完整仿真模型,為系統(tǒng)不間斷運行的研究、改進控制策略的驗證和其它探索性研究提供了一個很好的平臺.
上傳時間： 2013-06-17
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隨著電力電子裝置的廣泛應用,人們對電能變換的控制能力日益提高.但這些非線性裝置所產(chǎn)生的無功和諧波污染也給電網(wǎng)帶來越來越嚴重的危害.研究有源電力濾波器以補償電力電子裝置所引起的無功和諧波污染已成為電力電子應用技術中的一個重大研究課題. 本文主要研究一種基于DSP控制的運用于高壓電力系統(tǒng)的新型大容量補償裝置,它結合了有源濾波器(APF)和靜止無功補償發(fā)生器(SVG),的優(yōu)點,在抑制電網(wǎng)諧波的同時進行無功補償. 傳統(tǒng)補償裝置主要采用模擬控制.但模擬控制存在電路復雜、控制性能差、易受環(huán)境干擾等缺點.本文提出以TI公司TMS320LF2407高速處理器為核心的數(shù)字控制系統(tǒng).更重要的是,該補償裝置使用的電抗和電容元件比傳統(tǒng)SVC中的電抗器和電容元件小.大大縮小了裝置的體積和成本. 另外,由于補償裝置中IGBT模塊的額定工作電壓的限制,若要將其運用于高壓系統(tǒng)需要連接特殊的升壓變壓器,成本較高.如果能夠借助一些輔助的外電路解決功率器件串聯(lián)工作時的均壓問題,那么就可以省去升壓變壓器的投資,降低了成本.這也是本文的一個研究方向. 本文首先回顧了電力系統(tǒng)有源濾波和無功補償?shù)陌l(fā)展情況,然后闡述了有源濾波和無功補償?shù)墓ぷ髟砗完P鍵技術.在此基礎上,討論了電力系統(tǒng)有源濾波和無功補償裝置的硬件設計及軟件開發(fā).最后,使用Matlab對系統(tǒng)進行了仿真并進行了實驗驗證.
標簽： DSP 控制 電力系統(tǒng)
上傳時間： 2013-07-09
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隨著電力電子裝置越加廣泛的投入使用,電能得到了更加充分的應用,但是伴隨而來的是越來越多的非線性、沖擊性負載的投入使用,電網(wǎng)中諧波污染日益嚴重,在針對此類諧波抑制和無功補償裝置的研究中,電力有源濾波器APF得到了廣泛應用. 與傳統(tǒng)無源濾波器比較,有源電力濾波器具有動態(tài)響應特性好,濾波特性不受系統(tǒng)阻抗的影響等優(yōu)勢.而APF所采用的諧波電流檢測方法,直接決定了諧波的檢測精度和跟蹤速度,是決定諧波補償特性的關鍵.本論文重點研究了諧波電流檢測方法. 在眾多有源濾波器的諧波及無功電流檢測算法中,基于三相瞬時無功功率理論的應用最為廣泛.應用此理論的i<,p>-i<,q>島檢測方法計算簡單,具有較好實時性,適合電流快速檢測的優(yōu)點；但同時也存在很多局限性. 本文首先通過分析、比較總結出各類APF的優(yōu)缺點和適用性,系統(tǒng)地研究了有源電力濾波器的兩個關鍵技術:諧波電流檢測和PWM信號發(fā)生器的控制策略；在此基礎上,針對在負載電流有較大突變時補償電路會產(chǎn)生較大畸變影響補償效果的問題,以及三相電壓畸變時i<,p>-i<,q>檢測法存在的誤差等問題,從基于DSP控制的三相四線制并聯(lián)型有源電力濾波器的結構出發(fā)進行優(yōu)化設計,提出了一種改進的i<,p>-i<,q>檢測法,在該檢測法中增加了平衡.APF直流側電容總電壓和上下電容電壓的閉環(huán)控制,以消除負載電流突變時產(chǎn)生的畸變；并采用一種新穎的基于低通濾波的A相正序電壓提取單元來代替原始的i<,p>-i<,q>檢測法的PLL鎖相環(huán),在三相電壓畸變情況下仍可以正確提取A相正序電壓,以精確檢測出諧波和無功電流. 最后通過MATLAB6.5對系統(tǒng)進行了仿真驗證,仿真結果表明該算法能有效保證檢測效果的實時性和精確性,證明了該算法的可行性.
上傳時間： 2013-04-24
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隨著電力電子技術的飛速發(fā)展,越來越多的電力電子裝置被廣泛應用到各個領域,其中相當一部分負荷具有非線性或具有時變特性,使電網(wǎng)中暫態(tài)沖擊、無功功率、高次諧波及三相不平衡問題日趨嚴重,給電網(wǎng)的供電質量造成嚴重的污染和損耗.因此,對電力系統(tǒng)進行諧波抑制和無功補償,提高電網(wǎng)供電質量變得十分重要.電力有源濾波器(Active Power Filter,簡稱APF)與無源濾波器相比,APF具有高度可控制和快速響應特性,并且能跟蹤補償各次諧波、自動產(chǎn)生所需變化的無功功率和諧波功率,其特性不受系統(tǒng)影響,無諧波放大威脅.并聯(lián)型電力有源濾波器(Shunt Active Power Filter,簡稱SAPF)更是得到了廣泛的應用. 近年來,自適應算法中的遞推最小二乘法(簡稱RLS)應用越來越廣泛,該算法簡單,收斂速度快.應用基于RLS自適應算法的濾波器(簡稱RLS濾波器),可以快速有效的濾除雜波,同時自動調整濾波器參數(shù),不斷改進濾波性能,最終得到所需的信號. 本文研究了基于平均功率和RLS自適應算法的并聯(lián)型有源濾波器.它的參考電流是一個同電網(wǎng)相電壓同相位的三相平衡的有功電流,它包含兩個分量:一個是由實測的三相負載瞬時功率計算得到的,基于平均功率算法的電網(wǎng)應該為負載各相提供的有功電流瞬時參考值；另一個是為了維持有源濾波器中逆變器的直流母線電壓基本恒定,主要通過RLS濾波器計算得出的電網(wǎng)各相應該提供的有功電流瞬時參考值.兩個分量的計算共同構成了該有源濾波器參考電流的計算.補償電流指令值與實際補償電流比較生成控制逆變橋工作的PWM脈沖,生成補償電流,達到補償負載無功和抑制諧波的目的. 應用RLS濾波器得到維持直流母線電壓恒定的直流側有功系數(shù)A<,dc>,克服了傳統(tǒng)PI控制中參數(shù)難以得到且由于參數(shù)過于敏感而導致補償后電流紋波太大的問題.使得當穩(wěn)態(tài)時SAPF自身的功率損耗和暫態(tài)負載變化時因為直流側電容提供電網(wǎng)和負載之間的有功功率差而引起的電壓的波動迅速反饋到指令電流的計算中.RLS算法收斂快,SAPF實時性大大提高.基于該方法的SAPF結構簡單,無需鎖相器. 根據(jù)本文的算法應用MATAB建立了仿真系統(tǒng),仿真結果表明基于該算法的SAPF的可行性和實時性.
上傳時間： 2013-04-24
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隔離升壓DC-DC變換器在電動汽車、儲能系統(tǒng)、可再生能源發(fā)電以及超導儲能系統(tǒng)等領域有廣闊的應用前景。本文以隔離升壓全橋變換器(Isolated Boost Full Bridge Converter,簡稱IBFBC)為研究對象，針對隔離升壓型變換器的拓撲結構、起動問題、隔離變壓器漏感問題、軟開關問題和輸入電感磁復位問題等進行了系統(tǒng)深入的研究，解決了這一類拓撲所共有技術問題。 提出了隔離升壓DC-DC變換器拓撲族，分析比較了各種拓撲的特點，確定了以IBFBC為研究對象。對IBFBC進行了詳細的穩(wěn)態(tài)分析和小信號建模分析，為其分析、設計和搭建實驗平臺提供了電路理論基礎。 理論上分析了IBFBC起動時存在電流沖擊的原因。提出了二種數(shù)字化軟起動方案，該方案對主電路進行了改造，利用DSP能靈活產(chǎn)生PWM波的特點采用了新的控制策略，成功實現(xiàn)了該系統(tǒng)的軟起動。 理論上分析了IBFBC隔離變壓器漏感引起功率開關管關斷電壓尖峰的原因，采用了有源箝位的方法，有效的解決電壓尖峰問題。提出了帶有源箝位IBFBC的九種PWM控制策略，提出了一種控制型軟PWM方法，在不增加主電路元器件的基礎上，通過控制PWM的發(fā)生方法，實現(xiàn)了有源箝位功率開關管和橋臂功率開關管的零電壓開通。 從理論上分析了IBFBC輸入電感磁復位問題。在正常停機時提出了一種數(shù)字化軟停止的方法，控制變換器由Boost工作狀態(tài)逐漸過渡到Buck工作狀態(tài)，讓輸入電感存儲的能量逐漸釋放掉，最后停止工作。對于故障保護停機，采用了繞組磁復位的方法，把輸入電感設計成反激式變換器形式，突然停機時，電感中存儲的能量通過反激式繞組釋放到輸出端，這樣保護了變換器不會損壞。 給出了主電路關鍵器件參數(shù)的設計方法，設計了以DSP-TMS320F2407為核心的數(shù)字控制單元，編寫了DSP控制程序和CPLD邏輯處理程序。研制了一臺輸出功率5KW，輸入電壓直流24V，輸出電壓直流300V的IBFBC,通過全面的性能實驗驗證了理論分析和仿真結果。 本文立足于IBFBC的關鍵技術要求，并充分考慮工程應用中的實際因素，進行了理論分析和實驗研究，為實際系統(tǒng)方案設計提供理論依據(jù)，并已經(jīng)在實際應用中得到驗證。
上傳時間： 2013-04-24
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