微機電系統(tǒng)（MEMS）器件的構(gòu)成涉及微電子、微機械、微動力、微熱力、微流體學(xué)、材料、物理、化學(xué)、生物等多個領(lǐng)域，形成了多能量域并交叉耦合。為其產(chǎn)品的建模、仿真以及優(yōu)化設(shè)計帶來了較大的難度。由于靜電驅(qū)動的原理簡單使其成為MEMS器件中機械動作的主要來源。而梳齒結(jié)構(gòu)在MEMS器件中有廣泛的應(yīng)用：微諧振器、微機械加速度計、微機械陀螺儀、微鏡、微鑷、微泵等。所以做為MEMS的重要驅(qū)動方式和結(jié)構(gòu)形式，靜電驅(qū)動梳齒結(jié)構(gòu)MEMS器件的耦合場仿真分析以及優(yōu)化設(shè)計對MEMS的開發(fā)具有很重要的意義。本課題的研究對靜電驅(qū)動梳齒結(jié)構(gòu)MEMS器件的設(shè)計具有較大的理論研究意義。 本文的研究工作主要包括以下幾個方面： 1、采用降階宏建模技術(shù)快速求解靜電梳齒驅(qū)動器靜電－結(jié)構(gòu)耦合問題，降階建模被用于表示微諧振器的靜態(tài)動態(tài)特性。論文采用降階建模方法詳細分析了靜電梳齒驅(qū)動器的各參數(shù)對所產(chǎn)生靜電力以及驅(qū)動位移的關(guān)系；并對靜電梳齒驅(qū)動器梳齒電容結(jié)構(gòu)的靜電場進行分析和模擬，深入討論了邊緣效應(yīng)的影響；還對微諧振器動態(tài)特性的各個模態(tài)進行仿真分析，并計算分析了前六階模態(tài)的頻率和諧振幅值。仿真結(jié)果表明降階建模方法能夠快速、準確地實現(xiàn)多耦合域的求解。 2、從系統(tǒng)角度出發(fā)考慮了各個子系統(tǒng)對叉指式微機械陀螺儀特性的影響，系統(tǒng)詳細地分析了與叉指狀微機械陀螺儀性能指標－靈敏度密切相關(guān)的結(jié)構(gòu)特性、電子電路、加工工藝和空氣阻尼，并在此分析的基礎(chǔ)上建立了陀螺的統(tǒng)一多學(xué)科優(yōu)化模型并對其進行多學(xué)科優(yōu)化設(shè)計。將遺傳算法和差分進化算法的全局尋優(yōu)與陀螺儀系統(tǒng)級優(yōu)化相結(jié)合，證實了遺傳算法和差分進化算法在MEMS系統(tǒng)級優(yōu)化中的可行性，并比較遺傳算法和差分進化算法的優(yōu)化結(jié)果，差分進化算法的優(yōu)化結(jié)果較大地改善了器件的性能。 3、從系統(tǒng)角度出發(fā)考慮了各個子系統(tǒng)對梳齒式微加速度計特性的影響，在對梳齒式微加速度計各個學(xué)科的設(shè)計要素進行分析的基礎(chǔ)上，對各個子系統(tǒng)分別建立相對獨立的優(yōu)化模型，采用差分進化算法和多目標遺傳算法對其進行優(yōu)化設(shè)計。證實了差分進化算法和多目標遺傳算法對多個子系統(tǒng)耦合的系統(tǒng)級優(yōu)化的可行性，并比較了將多目標轉(zhuǎn)換為單目標進行優(yōu)化和采用多目標進行優(yōu)化的區(qū)別和結(jié)果，優(yōu)化結(jié)果使器件的性能得到了改善。
上傳時間： 2013-05-15
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隨著世界經(jīng)濟的高速發(fā)展、人口的增長和科技的進步，傳統(tǒng)能源的消耗量越來越大，這就帶來了一系列能源的耗盡和環(huán)境污染問題。太陽能作為一種優(yōu)越的可再生能源而受到世界各國的重視并具有較大發(fā)展?jié)摿?。為了進一步提高系統(tǒng)的性能，實現(xiàn)系統(tǒng)的優(yōu)化及可靠運行，本文研究獨立運行光伏發(fā)電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、工作原理和控制策略。相對并網(wǎng)系統(tǒng)，這對于國家正大力發(fā)展的西部太陽能資源開發(fā)來說是具有現(xiàn)實意義的。 首先，本文詳細介紹了光伏發(fā)電的國內(nèi)外研究背景，光伏電池的種類、發(fā)電原理及輸出特性，并介紹了獨立運行光伏發(fā)電系統(tǒng)的組成、運行原理和應(yīng)用，在此基礎(chǔ)上論述了光伏系統(tǒng)常用的DC/DC變換電路，負載最大功率跟蹤（MPPT）的方法等人們普遍關(guān)注的問題。融合了上述原理技術(shù)，設(shè)計一個功率為25W的獨立運行光伏發(fā)電系統(tǒng)。 其次，為減小傳統(tǒng)的固定步長的擾動法進行最大功率跟蹤的步長大振蕩大，步長小跟蹤速度慢的缺陷，本文提出了電壓自適應(yīng)最大功率跟蹤算法，其原理是引入了不同的步長系數(shù)，根據(jù)功率變量值的大小，確定合適的控制步長進行電壓參考值的給定，并在MATLAB環(huán)境下利用Simulink工具搭建模型進行仿真，仿真結(jié)果驗證了此種跟蹤方法具有快速性、穩(wěn)定性和準確性等優(yōu)點。 最后，搭建硬件電路，通過對電池板的不同安裝角度測量得到的數(shù)據(jù)，得出不同季節(jié)在大連地區(qū)安裝的不同最佳角度值。設(shè)計了25W的獨立運行光伏發(fā)電系統(tǒng)的主電路及其控制電路，包括光伏電池的選擇，Boost主電路參數(shù)、控制電路部分、驅(qū)動電路及其檢測電路各模塊分別進行了詳細的探討；對獨立系統(tǒng)的儲能裝置蓄電池的充放電電路進行了設(shè)計，利用單片機dsPIC30F3011控制電路同時實現(xiàn)了最大功率跟蹤和蓄電池的充電電壓、放電極限電壓及充電電流的控制，可防止過充過放現(xiàn)象的發(fā)生，從而實現(xiàn)獨立光伏發(fā)電系統(tǒng)的可靠運行。
標簽： 獨立 光伏發(fā)電系統(tǒng) 運行
上傳時間： 2013-04-24
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電機是現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)和日常生活最主要的原動力和驅(qū)動裝置。電機一旦發(fā)生故障，會造成不同程度的經(jīng)濟損失和社會影響。因此研究不同場合、不同運行狀態(tài)下電機故障診斷理論和相關(guān)技術(shù)具有很高的實用價值。 電機出現(xiàn)故障時，故障信號中往往含有大量的時變、短時突發(fā)性質(zhì)的成分。因此可以通過檢測、分析故障信號，獲得電機的故障信息。傳統(tǒng)的信號分析方法，如傅立葉變換，是一種純頻域分析，缺乏空間局部性，不能滿足故障信號分析的要求。而小波分析和小波包分析法具有良好的時頻局部性，能夠?qū)⑿盘栐谌我忸l段進行劃分，從而使在不同頻段的各種故障特征信號更加容易被識別和提取?；谛〔ò治鎏幚矸瞧椒€(wěn)信號的優(yōu)越性，本文選用小波包分析對電機故障信號進行分析檢測。 本文在研究了異步電機常見故障類型和診斷方法的基礎(chǔ)上，詳細分析了電機滾動軸承異常、轉(zhuǎn)子斷條、氣隙偏心等故障原因，采用基于信號分析法中的振動診斷法和定子電流檢測法，對電機滾動軸承故障、轉(zhuǎn)子斷條故障進行診斷。對于存在已知軸承故障的電機，在故障狀態(tài)下采集到振動信號，利用峭度值計算和小波包分析相結(jié)合的方法，選用db3作為小波基，進行小波包分析，對包含有故障特征頻率信息的信號進行重構(gòu)，獲得軸承故障特征頻率，根據(jù)故障特征頻率的數(shù)值和能量，確定出軸承故障的類型。應(yīng)用小波包分析和FFT相結(jié)合的方法，選用Coif5為小波包基，檢測轉(zhuǎn)子斷條故障特征頻率。在此基礎(chǔ)上，采集故障電機的振動信號和電流信號，并分別應(yīng)用上述方法進行了仿真模擬實驗，結(jié)果表明這些方法是準確可行的。 論文以DSP為核心，完成了電機故障診斷系統(tǒng)的硬件電路的設(shè)計，包括信號檢測電路、調(diào)理電路，A/D轉(zhuǎn)換電路等，并給出了主要的軟件流程圖。
標簽： 異步電機 故障診斷 系統(tǒng)研究
上傳時間： 2013-04-24
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近年來，多電平逆變器在高壓大容量電能變換中得到廣泛應(yīng)用，而其控制策略和電路拓撲等已成為了研究熱點。相對傳統(tǒng)的兩電平逆變器，它具有效率高動態(tài)性能好，對電動機產(chǎn)生的諧波少，適合高壓大容量等優(yōu)點。但隨著電平數(shù)的增加，基本控制算法越來越復(fù)雜，同時還存在中點電壓不平衡等問題。將DSP數(shù)字控制技術(shù)應(yīng)用于多電平逆變器不僅簡化了系統(tǒng)的硬件控制電路，提高了系統(tǒng)性能，還可以實現(xiàn)系統(tǒng)的優(yōu)化控制。 本文以二極管箝位式三電平逆變器為研究對象，首先介紹了三電平逆變器的拓撲結(jié)構(gòu)和工作原理，對三電平逆變器的電路方程進行了深入的分析，在開關(guān)函數(shù)的基礎(chǔ)上建立了三電平逆變器的數(shù)學(xué)模型。在此基礎(chǔ)上，對空間電壓矢量脈寬調(diào)制（SVPWM）算法進行了改進，并詳細推導(dǎo)了該調(diào)制算法的計算公式，結(jié)合中點電位控制來確定開關(guān)矢量的作用順序，使仿真和實現(xiàn)都比較容易。然后重點分析了三電平逆變器直流側(cè)電容電壓不平衡問題產(chǎn)生的原因，提出了一種能控制逆變器直流側(cè)電容中點電位平衡的電壓空間矢量脈寬調(diào)制方法。最后采用MATLAB仿真軟件對所推導(dǎo)的三電平逆變器SVPWM調(diào)制算法和中點電位平衡控制方法進行了仿真分析，證明了該調(diào)制算法的正確性和可行性。
上傳時間： 2013-05-20
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近年來，隨著集成電路技術(shù)和電源管理技術(shù)的發(fā)展，低壓差線性穩(wěn)壓器（LDO）受到了普遍的關(guān)注，被廣泛應(yīng)用于便攜式電子產(chǎn)品如PDA、MP3播放器、數(shù)碼相機、無線電話與通信設(shè)備、醫(yī)療設(shè)備和測試儀器等中，但國內(nèi)研究起步晚，市場大部分被國外產(chǎn)品占有，因此，開展本課題的研究具有特別重要的意義。 首先，簡單闡述了課題研究的背景及意義，分析了低壓差線性穩(wěn)壓器（LDO）研究的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢，并提出了設(shè)計的預(yù)期技術(shù)指標。 其次，詳細分析了LDO線性穩(wěn)壓器的理論基礎(chǔ)，包括其結(jié)構(gòu)、各功能模塊的作用、系統(tǒng)工作原理、性能指標定義及設(shè)計時對性能指標之間相互矛盾的折衷考慮。 再次，設(shè)計了基于自偏置電流源的帶隙基準電壓源，選取PMOS管作為系統(tǒng)的調(diào)整元件并計算出了其尺寸，設(shè)計了基于CMOS工藝的兩級誤差運算放大器。利用HSPICE工具仿真了基準電壓源和誤差運算放大器的相關(guān)性能參數(shù)。 然后，重點分析了穩(wěn)壓器的穩(wěn)定性特征，指出系統(tǒng)存在的潛在不穩(wěn)定性，詳細論述了穩(wěn)定性補償?shù)谋匾裕容^了業(yè)界使用過的幾種穩(wěn)定性補償方法的不足之處，提出了一種基于電容反饋VCCS的補償方法，對系統(tǒng)進行了穩(wěn)定性的補償； 最后，將所設(shè)計的模塊進行聯(lián)合，設(shè)計了一款基于CMOS工藝的LDO線性穩(wěn)壓器電路，利用HSPICE工具驗證了其壓差電壓、靜態(tài)電流、線性調(diào)整率等性能指標，仿真結(jié)果驗證了理論分析的正確性、設(shè)計方法的可行性。
標簽： CMOS 工藝 低壓差線性穩(wěn)壓器
上傳時間： 2013-07-08
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世界能源危機和環(huán)境惡化促使開發(fā)利用可再生能源和各種綠色能源以實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展成為人類當前的首要任務(wù)。而隨著太陽能電池和電力電子技術(shù)的不斷進步，光伏發(fā)電技術(shù)和產(chǎn)業(yè)不僅是當今能源的一個重要補充，更具備成為未來主要能源的潛力。當前，光伏發(fā)電不斷向低成本、高效率和高功率密度方向發(fā)展，太陽能光伏利用的主要形式將是并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)。 @@ 本文主要工作是研究一種光伏發(fā)電并網(wǎng)/獨立雙模式逆變器的控制策略，這種逆變器不僅可靠性好，而且能提高可再生能源利用率。文章對光伏發(fā)電應(yīng)用形式和并網(wǎng)逆變器的分類進行了闡述，綜合考慮可靠性、工作效率和成本，選擇兩級全橋結(jié)構(gòu)逆變器作為研究對象，該拓撲結(jié)構(gòu)多應(yīng)用于小型并網(wǎng)逆變器。 @@ 通過分析比較各種電流控制方式，選擇單極性SPWM控制方式來產(chǎn)生本文逆變器控制信號。根據(jù)系統(tǒng)具體情況，在不同的運行模式下應(yīng)用不同的控制策略。并網(wǎng)運行時，電網(wǎng)決定逆變器的輸出電壓，逆變器看作電流源，采用電流雙閉環(huán)控制輸出電流；獨立運行時，逆變器采用電流電壓閉環(huán)控制輸出電壓。并利用MATLAB Simulink對兩種模式下工作的單相和三相逆變器進行仿真。依據(jù)瞬時無功理論，提出一種應(yīng)用在三相電路的軟件鎖相環(huán)，仿真結(jié)果顯示該鎖相環(huán)鎖相效果良好。 @@ 雙模式逆變器在兩種模式間切換的時候，容易對負載、電網(wǎng)和電源本身造成沖擊和干擾，需要采取有效的切換控制方法來減少這種影響。本文詳細分析了獨立模式和并網(wǎng)模式之間切換過程，并對不同的切換順序進行比較，并給出一種兩種模式間無縫切換的控制方法。利用MATLAB Simulink對單相和三相逆變器兩種模式間切換過程進行建模仿真，結(jié)果證明了這種模式切換方法的可行性。 @@ 介紹了以DSP（TMS320F2812）為核心的控制電路，并對部分硬件設(shè)計進行了分析，給出了部分軟件流程圖。 @@關(guān)鍵字：光伏發(fā)電系統(tǒng)；逆變器；并網(wǎng)運行；獨立運行；無縫切換
標簽： 太陽能光伏發(fā)電 雙模式 逆變器
上傳時間： 2013-04-24
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永磁同步電機是同步電機的一個重要類型，其轉(zhuǎn)子一般采用稀土永磁材料做激磁磁極，與傳統(tǒng)同步電機相比，體積和重量大為減小，而且結(jié)構(gòu)簡單，運行可靠，維護更方便。現(xiàn)代電氣傳動控制的發(fā)展趨勢之一是開發(fā)新的交流調(diào)速與伺服系統(tǒng)。無論在矢量控制還是標量控制中，轉(zhuǎn)速與位置的閉環(huán)控制都需要在電機軸上安裝一個速度傳感器，但是由于速度傳感器的引進不僅增加了成本，降低了系統(tǒng)可靠性，還存在安裝問題，效果并不十分理想。因此高性能無速度傳感器控制成為近年來電機研究的熱點。 本文在系統(tǒng)介紹卡爾曼濾波器的基礎(chǔ)上，將其引入到永磁同步電機無速度傳感器狀態(tài)觀測中。由于永磁同步電機是一個強耦合的多階非線性系統(tǒng)，本文采用了工程實際中普遍采用的泰勒展開式截斷的方法，對電機方程線性化處理，將卡爾曼濾波算法推廣至非線性系統(tǒng)，并加入了反映電機系統(tǒng)模型誤差和環(huán)境干擾的系統(tǒng)噪聲和測量噪聲模型，形成擴展卡爾曼濾波算法。擴展卡爾曼濾波器將電機轉(zhuǎn)子位置與轉(zhuǎn)速作為系統(tǒng)狀態(tài)變量進行實時估算，并將所得信息反饋到永磁同步電機控制系統(tǒng)中。通過仿真，與電機實際運行狀態(tài)進行比較，證明了擴展卡爾曼濾波具有良好的動態(tài)跟蹤能力和抗噪聲能力。 針對擴展卡爾曼濾波算法在無速度傳感器控制中存在的不足，本文給出了降階線性卡爾曼濾波算法。降階線性卡爾曼濾波算法重新選擇了系統(tǒng)狀態(tài)變量，建立新的完全線性化的系統(tǒng)方程，并且卡爾曼濾波算法中的系統(tǒng)協(xié)方差矩陣成為時不變序列，因此可以直接應(yīng)用線性卡爾曼濾波算法。仿真結(jié)果證明，與擴展卡爾曼濾波算法相比，新的算法更加簡單，減輕了繁重的參數(shù)調(diào)節(jié)任務(wù)，易于數(shù)字化實現(xiàn)，不僅具備擴展卡爾曼濾波算法的優(yōu)勢，而且在某些性能方面超越了擴展卡爾曼濾波算法。 通過分析得知，由于將系統(tǒng)模型不確定性與測量噪聲體現(xiàn)在系統(tǒng)方程中，因此卡爾曼濾波算法在狀態(tài)估算方面具有良好的性能。本文以降階線性卡爾曼濾波 算法為理論基礎(chǔ)，以永磁同步電機為對象，以數(shù)字信號處理器（DSP）為核心，設(shè)計了電機狀態(tài)觀測系統(tǒng)的設(shè)計方案。整個方案在不增加成本的基礎(chǔ)上，充分利用數(shù)字信號處理器（DSP）豐富的資源和強大的運算能力，通過檢測電機相電流，實時估算出電機轉(zhuǎn)子位置與轉(zhuǎn)速。本系統(tǒng)可以代替?zhèn)鹘y(tǒng)速度傳感器，為電機控制系統(tǒng)提供轉(zhuǎn)子位置和轉(zhuǎn)速反饋信息。本文的下一步主要工作便是將此系統(tǒng)付諸實踐，應(yīng)用于實際工程中，對卡爾曼濾波算法在永磁同步電機無速度傳感器控制方面的性能進行進一步研究。關(guān)鍵詞：永磁同步電機；無速度傳感器；卡爾曼濾波
上傳時間： 2013-04-24
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隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，高壓換流設(shè)備在工業(yè)應(yīng)用中日益廣泛。其核心元件晶閘管（SCR）的電壓與電流越來越高（已達到10KV/10KA以上），應(yīng)用場合要求也越來越高。在國際上，晶閘管的光控技術(shù)發(fā)展日益成熟。根據(jù)對國內(nèi)晶閘管技術(shù)發(fā)展前景和需求的展望，本文采用自供電驅(qū)動技術(shù)與光控技術(shù)相結(jié)合，研發(fā)光控自供電晶閘管驅(qū)動控制板，然后與晶閘管本體相結(jié)合即形成光控晶閘管工程化實現(xiàn)模型，其可作為光控晶閘管的替代技術(shù)。 在工程應(yīng)用中，光控晶閘管的典型應(yīng)用場合為四象限高壓變頻器和國家大型直流輸變電系統(tǒng)等。隨著國家節(jié)能工程的實施，高壓變頻器的應(yīng)用范圍越來越廣泛，已成為工業(yè)節(jié)能中的重要環(huán)節(jié)。高壓直流換流系統(tǒng)難度大，技術(shù)復(fù)雜，要求高，本論文研究的光控晶閘管替代技術(shù)只作為其儲備技術(shù)之一。本論文以電流源型高壓變頻器作為該光控晶閘管替代技術(shù)的應(yīng)用背景重點闡述。 電流源型高壓變頻器為了提高單機容量，通常是數(shù)個SCR串聯(lián)使用。隨著系統(tǒng)容量越來越大，裝置對高壓開關(guān)器件的要求也越來越高。如果一組串聯(lián)SCR中某一個SCR該導(dǎo)通時沒有導(dǎo)通，那么加在該組SCR上的電壓都將加到該SCR上形成過電壓，造成該器件的擊穿損壞，甚至于一組串聯(lián)SCR都被燒壞。為了克服上述問題，保證高壓變頻器中串聯(lián)晶閘管能夠安全可靠的工作，提高系統(tǒng)可靠性，有必要為晶閘管配備后備驅(qū)動系統(tǒng)。本文提出了給SCR驅(qū)動電路增設(shè)自供電驅(qū)動系統(tǒng)——SPDS （Self—Powered Drive System）的解決辦法。SPDS基本功能是通過高位取能電路利用RC緩沖電路中的能量為監(jiān)測電路和后備觸發(fā)電路提供正常工作所需要的能量。它的優(yōu)點是由于緩沖電路與晶閘管同電位，自供電驅(qū)動系統(tǒng)要求的電壓隔離水平可以從幾千伏降低到幾百伏，節(jié)省了高壓隔離變壓器，節(jié)省了成本和體積，提高了系統(tǒng)可靠性。國外對相關(guān)內(nèi)容已經(jīng)有了深入研究，并將其應(yīng)用在高壓變頻器產(chǎn)品中。在國內(nèi)，目前還沒有查到相關(guān)文獻。本文為基于晶閘管的電流源型高壓變頻器設(shè)計了一種高壓晶閘管自供電驅(qū)動系統(tǒng)，填補了國內(nèi)空白，為自供電驅(qū)動系統(tǒng)的推廣應(yīng)用和其他高壓開關(guān)器件自供電驅(qū)動系統(tǒng)的研制提供了參考。 本文詳細介紹了串聯(lián)高壓晶閘管驅(qū)動系統(tǒng)的要求和RC緩沖電路的工作特 點，進而提出了SPDS的工作原理和具體實現(xiàn)方式，闡述了SPDS各部分組成及其功能。SPDS的核心技術(shù)是取能回路和觸發(fā)方式的設(shè)計。本文在比較各種高壓取能方式和觸發(fā)方式優(yōu)缺點的基礎(chǔ)上，選擇采用RC緩沖取能方式和光纖觸發(fā)方式。 論文基于Multisim10仿真軟件，結(jié)合高壓晶閘管自供電驅(qū)動系統(tǒng)取能電路的原理，對高壓晶閘管自供電驅(qū)動系統(tǒng)的核心部分——SPDS取能電路進行了仿真。通過搭建帶SPDS取能電路的單相晶閘管仿真電路和電流源型高壓變頻器前側(cè)變流電路的仿真模型，詳細討論了影響RC取能回路正常工作的各種因素。同時，通過設(shè)定仿真電路的參數(shù)，分析了其工作狀況。根據(jù)得到的仿真波形圖，證明了高壓晶閘管自供電驅(qū)動系統(tǒng)可以達到有效觸發(fā)晶閘管導(dǎo)通的設(shè)計目標，具有可行性。 為考察SPDS的實際工作性能，本文搭建了簡易的SPDS低壓硬件實驗平臺，為其高壓條件下的工程化應(yīng)用打好了基礎(chǔ)。 在論文的最后，對高壓晶閘管自供電驅(qū)動系統(tǒng)的發(fā)展方向進行了展望。 關(guān)鍵詞：高壓變頻器；晶閘管驅(qū)動；自供電系統(tǒng)；高壓換流；光控晶閘管
上傳時間： 2013-05-26
上傳用戶：riiqg1989
隨著低壓供電系統(tǒng)中感性負荷越來越多，電網(wǎng)對無功電流的需求量急劇增加，為了提高系統(tǒng)供電質(zhì)量和供電效率，必須對電網(wǎng)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(yīng)用。但是長期以來無功補償裝置中的電容器投切開關(guān)存在功能單一、使用壽命短、開關(guān)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(guān)功率單元將是晶閘管投切電容器（TSC）技術(shù)中長期研究的主要內(nèi)容，具有很高的實用價值。 首先，本文回顧了投切開關(guān)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(shè)計過零觸發(fā)模塊、利用補償電容上的工作電壓波形設(shè)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(guān)串入到控制信號和冷卻風(fēng)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(shè)計參數(shù)的基礎(chǔ)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(jié)果表明，論文所設(shè)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(guān)模塊在無功補償領(lǐng)域的優(yōu)越性，并指出設(shè)計中需要完善的地方。
上傳時間： 2013-07-19
上傳用戶：許小華
以諧波抑制，無功補償為主要功能的有源電力濾波器的基本理論已經(jīng)成熟，但是市場尚無成熟的諧波有源抑制產(chǎn)品，同時電網(wǎng)諧波問題日益突出，因此需要對有源電力濾波器進行產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用研究。并聯(lián)有源電力濾波器以其安裝、維護方便，成為商用化產(chǎn)品的主流。所以本文針對并聯(lián)有源電力濾波器，展開產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用研究。 本文研究工作首先由如下工程問題引出：并聯(lián)有源電力濾波器在補償辦公樓電氣負載產(chǎn)生的諧波電流時，會出現(xiàn)諧波放大現(xiàn)象。辦公樓電氣負載主要是計算機、開關(guān)電源、不間斷電源、電壓型變頻器等，這些都是電壓型諧波源．本文以電容濾波型整流電路（電壓型諧波源）的分析作為切入點，基于“分段線性化”方法，對并聯(lián)有源電力濾波器補償電容濾波型整流負載進行了穩(wěn)態(tài)分析，得到系統(tǒng)的電流和電壓波形，進而獲得其頻譜特性。通過本文所述穩(wěn)態(tài)分析方法，可以從理論上理解并聯(lián)有源電力濾波器補償電容濾波型整流負載的工作過程，對有源電力濾波器的應(yīng)用研究具有重要的理論和實際意義。 本文在分析辦公樓負載電氣特性的基礎(chǔ)上，建立了有源電力濾波器補償容性負載的簡化模型，依據(jù)該模型分析了負載中容性元件的電容值與諧波電流放大之間的關(guān)系；為了克服諧波放大現(xiàn)象，本文首先通過負載電流采樣環(huán)節(jié)后加裝濾波器的方式，將電流諧振頻率分量從采樣值中濾除，雖然達到了抑制諧波放大的目的，但是由于延時的引入，使得補償后網(wǎng)側(cè)電流畸變率（THD）急劇升高；然后根據(jù)這一思路，采用基于快速傅立葉變換（FFT）的有選擇諧波補償方法將電流諧振頻率分量從負載電流采樣值中濾除，使得系統(tǒng)在諧振頻率處變?yōu)殚_環(huán)控制，使系統(tǒng)穩(wěn)定。經(jīng)過對辦公樓負載的實際并網(wǎng)諧波補償實驗證明基于FFT的有選擇諧波補償方法對于抑制諧波放大是有效的。本創(chuàng)新點的研究工作對于實際工程應(yīng)用具有參考價值。 為了滿足大容量的諧波抑制要求，本文提出了模塊化有源電力濾波器并聯(lián)補償方案，該方案的特點是模塊化結(jié)構(gòu)及N+1冗余并聯(lián)控制策略、主從總線結(jié)構(gòu)及主機產(chǎn)生、負載電流檢測方案以及并聯(lián)均流策略。主機產(chǎn)生及負載電流檢測是這一并聯(lián)方案的突出特點，體現(xiàn)了本文的創(chuàng)新性工作。本文還對多模塊并聯(lián)系統(tǒng)進行了建模和穩(wěn)定性研究；依據(jù)模塊化并聯(lián)補償方案，在省科技計劃重點項目的支持下，對有源電力濾波器進行產(chǎn)業(yè)化研究，從項目方案、設(shè)計、器件選型，樣機調(diào)試、滿功率運行及性能檢測、樓宇負載與工業(yè)負載的實際并網(wǎng)實驗，直至工業(yè)樣機定型，對有源電力濾波器的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用研究起了較大的推進作用，支撐項目目前已經(jīng)有定型的工業(yè)化產(chǎn)品推出。 全文圍繞上述三個方面展開，章節(jié)分排如下：（1）第一章從實際應(yīng)用角度，總結(jié)闡述了有源電力濾波技術(shù)在諧波檢測、電流跟蹤控制、拓撲結(jié)構(gòu)三個方面的研究進展；（2）第二章對并聯(lián)有源電力濾波器補償電容濾波型整流負載進行了穩(wěn)態(tài)分析；（3）第三章分析了有源電力濾波器補償容性負載時出現(xiàn)的諧波放大現(xiàn)象，并利用FFT方法使得系統(tǒng)在諧振頻率處變?yōu)殚_環(huán)控制，達到抑制諧波放大的目的；（4）第四章、第五章提出有源電力濾波器模塊化并聯(lián)方案，并詳細說明了模塊化并聯(lián)系統(tǒng)的設(shè)計和實驗；（5）第六章對全文進行了總結(jié)，并對今后的研究工作進行了展望。
標簽： 并聯(lián) 工程 關(guān)鍵技術(shù)
上傳時間： 2013-04-24
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