超聲波電機(Ultrasonic Motor)是近二十年來發展起來的一種新原理電機,其原理不同于傳統的電磁型電機,它是利用壓電陶瓷的逆壓電效應激發超聲振動,借助彈性體諧振放大,通過摩擦耦合產生旋轉運動或直線運動.其顯著特點是低轉速、大力矩、可用于直接驅動、結構簡單、電磁兼容性好并具有斷電自鎖等功能,在某些特殊領域內已取得了一席之地.超聲波電機形式多樣,其中縱扭復合型超聲波電機的輸出力矩最高能達到行波型超聲波電機的十幾倍,且控制性能更好,因此縱扭復合型超聲波電機的研究可以便超聲波電機的應用得到進一步的拓展.前幾年,輸出力矩大于1Nm的超聲波電機研究主要集中在日本幾家研究機構,國內對于大力矩高精度電機的研究幾乎是空白.近幾年,國內紛紛對具有大力矩輸出特性的縱扭復合型超聲波電機展開了研究,浙江大學、南京航天航空大學、清華大學等.該文以具有大力矩輸出的縱扭復合型超聲波電機作為研究對象,對其摩擦驅動模型、振動模態、摩擦材料的選擇、電機結構設計及優化和測控系統等進行了系統全面的研究,并在此基礎上研制了兩套樣機,每套樣機的最大力矩在10Nm以上,且定位精度達到0.025度,形成了大力矩高精度縱扭復合型超聲波電機的理論和實驗基礎.
上傳時間: 2013-05-21
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變速恒頻風力發電技術因其高效性和實用性正受到越來越多的關注,有著良好的發展前景。本文致力于研究變速恒頻風力發電技術,從分析其運行機理入手,比較了定槳距、變槳距和變速恒頻風力發電的區別,選定雙饋式變速恒頻方案:它在低風速階段主要進行變槳距調節追求最大風能捕獲,高風速時通過控制雙饋電機轉子側的電流,達到定子輸出恒頻和有功、無功的獨立調節。變槳距風力機作為風能轉換為機械能的設備,是風力發電系統的重要組成部分,它與風電場風能資源的匹配問題直接影響到了風力發電系統的運行特性。本文以風能理論為基礎,探討了風力機組設備的選型問題,建立起風速和風力機系統的數學模型。雙饋異步電機是變速恒頻風力發電系統的核心。本文分析了其基本運行特點,指出雙饋發電機具有普通交流電機無法比擬的優點;研究了穩態電路和功率平衡關系,并詳細推導出M-T-0坐標系下的5階狀態方程,建立起定子磁鏈定向矢量控制系統,實現了定子有功和無功的解耦控制,使電機控制簡單化。變頻器是雙饋電機實現變速恒頻運行的關鍵,本文選定了六脈波交-交變頻器作為勵磁電源。通過對其主電路結構、余弦交截法和觸發脈沖產生原理等的進一步分析,建立起六脈波交-交變頻器的數學模型,并處理了與變頻器與發電機的接口問題。最后,利用Matlab6.5/Simulink5.0仿真軟件,建立了系統各組成部分的仿真模型,并進行了仿真實驗研究。仿真結果表明,所建模型是正確的,變速恒頻風力發電系統具有良好的運行特性。
上傳時間: 2013-07-14
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本文對高性能、大容量可調AC-DC直流開關電源進行了研究。文章詳細分析了高性能、大容量可調AC-DC直流開關電源的工作原理,并提出了主電路和控制電路的詳細設計方案。在此基礎上,完成了整個系統的硬件電路設計和軟件程序的編制,并對電源裝置的硬件和軟件進行了調試和修改。在分析原理的基礎上,本文從三相橋式不控整流、全橋變換器、高頻變壓器、濾波電路等環節對該系統的主電路進行了闡述,同時探討了該電源系統實現大容量的解決方案,即采用多個電源模塊并聯運行。本文還探討了多個電源模塊并聯運行時的自動均流技術,并詳細介紹了基于平均值的自動均流電路。在電壓調節環節上,詳細分析了基于SG1525控制芯片的PWM控制電路。本文研制的直流開關電源具有輸出電壓可調、輸出電流大、紋波小等特點,而且還具有換檔、遠程控制等功能。它主要用于各種直流電機性能測試,實驗結果表明它基本達到設計要求,從而驗證了理論分析的正確性,具有廣闊的應用前景。
上傳時間: 2013-07-31
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近年來,光伏發電技術取得了長足的進步,太陽能已經成為當今能源的一個重要補充。光伏并網發電是太陽能大規模利用的必然趨勢。本文以光伏并網發電系統的核心設備并網逆變器為研究對象,首先給出了單相光伏并網逆變器的詳細的硬件設計過程,然后對光伏陣列的最大功能點跟蹤、逆變器的特性及控制方法、并網系統的人機交互子系統等進行了深入的研究。 并網逆變器的硬件設計是整個系統的基礎和難點之一。本文設計了1套額定功率為3KW的兩級式光伏并網逆變器,采用F2812DSP作為系統的控制核心。文章對整個硬件的設計過程和電路原理進行了詳細分析。 為提高系統效率,光伏陣列都要求工作在最大功率點處。本文在分析了各種MPPT方法的優缺點的基礎上,提出了基于移相全橋電路的電導增量法,給出了整個算法在DSP中的實現過程。 并網逆變器輸出級的跟蹤控制技術是系統設計的關鍵點之一。本文詳細分析了逆變器輸出級的電路工作模式和數學模型,深入分析了T型輸出濾波器的原理及電網電壓對輸出電流的影響,提出了基于前饋補償的數字PI控制,并給出了其在DSP中的實現過程。 為完成對并網系統的監控和設置,設計了人機交互子系統,該系統是一個小型嵌入式系統,用MODBUS協議實現了子系統和控制系統的通信。本文詳細分析了整個子系統的軟硬件設計過程。 最后,對整個系統進行了實驗驗證,結果表明了系統方案的可行性,系統實現了穩定可靠運行。
上傳時間: 2013-05-26
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本文分析了永磁同步直線電動機的運行機理與運行特性,并通過坐標變換,分別得出了電機在a—b—c,α—β、d—q坐標系下的數學模型。針對永磁同步直線電機模型的非線性與耦合特性,采用了次級磁場定向的矢量控制,并使id=0,不但解決了上述問題,還實現了最大推力電流比控制。為了獲得平穩的推力,采用了SVPWM控制,并對它算法實現進行了研究。 針對速度環采用傳統PID控制難以滿足高性能矢量控制系統,通過對傳統PID控制和模糊控制理論的研究,將兩者相結合,設計出能夠在線自整定的模糊PID控制器。將該控制器代替傳統的PID控制器應用于速度環,以提高系統的動靜態性能。 在以上分析的基礎上,設計了永磁同步直線電機矢量控制系統的軟、硬件。其中電流檢測采用了新穎的電流傳感器芯片IR2175,以解決溫漂問題;速度檢測采用了增量式光柵尺,設計了與DSP的接口電路,通過M/T法實現對電機的測速。最后在Matlab/Simlink下建立了電機及其矢量控制系統的仿真模型,并對分別采用傳統PID速度控制器和模糊PID速度控制器的系統進行仿真,結果表明采用模糊PID控制具有更好的動態響應性能,能有效的抑制暫態和穩態下的推力脈動,對于負載擾動具有較強的魯棒性。
上傳時間: 2013-07-04
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電力電子系統的集成化是現今電力電子技術發展的趨勢,系統的模塊化和標準化技術是目前電力電子領域的重要研究方向。研究基于電力電子網絡的變流系統,對復雜電力電子裝置的系統級集成具有重要意義,是電力電子系統集成技術的基本組成部分。本文從變流系統的功率流和信息流雙重分布性的角度出發。對電力電子系統網絡(Power Electronics System Network,PES—Net)的模型和變流系統的通信需求進行分析,提出實時電力電子系統網絡(Real—time power electronics system network,RT—PES—Net);并對基于新網絡的分布式控制及管理方案和模塊化軟件方案等內容進行系統的研究,提出基于棧操作的實時軟件構建方案。本文的研究將為變流系統的控制結構和軟件方案標準化提供參考和理論依據,為應用系統的集成提供解決方案。 復雜中大功率變流系統是網絡化分布式控制系統的應用對象。首先,論文以復雜系統為研究對象,分析了應用系統的功率流和信息流在空間結構上的對偶關系和雙重分布的特性;在電力電子集成模塊(Power Electronics Building Blocks,PEBB)的基礎上,研究了變流系統的網絡化分布式控制方案,并得出系統組構的初步構想,總結出適合復雜電力電子系統集成的標準化理論。 接著,論文對電力電子網絡模型進行了研究。分析了現有各類總線網絡和目前用于電力電子應用系統的網絡,從結構、速率和協議等各個方面將兩類網絡進行了系統的對比。明確了電力電子系統網絡(PES—Net)的定義,分析并總結復雜電力電子實時系統所需網絡必需具備的條件。根據現有網絡技術背景,綜合控制結構和網絡需求,提出了電力電子系統網絡(PES—Net)的模型。 為滿足變流系統的實時控制,論文對分布式控制結構的通信需求進行了研究。以網絡控制系統(Networked Control System,NCS)為背景,對變流器系統控制信息延時因素進行了分析;通過對典型電力電予系統的分析,歸納和總結了系統的控制功能和控制內容,對系統不同層次的控制任務進行了響應時間需求分析和網絡的分層配置;通過對仿真結果的分析,研究了應用系統內模塊控制信息延時對不同應用系統的性能影響和對開關頻率的限制。根據變流系統對控制延時的接受程度,將電力電子復雜系統歸為兩大類:1)零延時系統;2)定延時系統。針對上述兩類系統,論文給出了電力電子網絡(PES—Net)的通道容量和應用系統開關周期的計算方法。 論文對開放式、分布式的電力電子系統網絡(PES—Net)的硬件組成和同步方案進行了研究,提出新的實時網絡和系統級集成方案。根據主節點和從節點的控制任務需求,分別從功能和系統結構的角度對開放式網絡的硬件構成進行研究;根據控制系統的接口需求分析,對節點的通用性設計進行重點討論。針對網絡的同步問題,本文分析了簡單有效的解決方法,即基于數據結構的同步補償方案;此外,論文提出基于實時高速電力電子系統同絡(RT-PES-Net)的同步方案,研究適合變流器實時控制的網絡結構和相應的硬件配置。根據應用控制和通信系統所需的各種操作,論文對實時網絡的管理進行了討論,研究了信息幀管理和相應的硬件設置,并對各種工作模式下所需的通信時間進行了計算和比較。基于實時網絡系統及其管理方案,論文給出了組構以PEBB為基礎的變流系統的方案。 論文對基于RT-PES-Net的模塊化軟件方案進行了研究。首先,將控制軟件與功率硬件進行解耦,使得軟件設計與硬件部分分離。在分析電力電子軟件特性的前提下,論文提出基于棧操作的模塊化軟件方案,增加子程序實時構件的內聚性;對軟件模塊化的通用性進行研究,分析模塊接口參數和變量的申明和配置,并研究參數的定標,對構件進行分類;分析子程序實時構件在執行速度上的優點。論文對電力電子系統控制軟件(Powerr Electronics System Control Software,PES-CS)的組構和集成進行研究,簡化軟件主框架。 最后,論文分別對RT-PES-Net和模塊化軟件方案進行了相應的實驗研究和分析。論文對提出的實時電力電子系統網絡(RT-PES-Net)進行了通信實驗,將新網絡拓撲對變流系統的延時影響與舊網絡系統的延時影響進行比較,總結新網絡系統在控制實時性、提高開關頻率、網絡可擴展性和管理靈活度等方面的優勢。論文針對RT-PES-Net進行應用研究,驗證該網絡可解決網絡通信失步所造成的問題。論文對基于通用型實時構件和棧操作的模塊化軟件方案進行實驗驗證,為標準化軟件庫的建立和系統級集成提供參考方案。 網絡化的控制結構研究是復雜電力電子系統級集成研究的關鍵。本課題針對復雜變流系統提出了實時電力電子系統網絡(RT-PES-Net),并以該網絡為基礎對分布式控制結構及相應的網絡化管理方案和模塊化軟件方案展開一系列研究,為電力電子控制系統提供標準化、開放式的網絡參考體系,并以此結構來快速構建終端復雜變流系統,為實現標準的應用系統組構提供參考方案,有助于解決電力電子標準化推廣所面臨的難題。論文為應用系統的即插即用和動態重構提供了研究基礎,從而為最終實現復雜變流器的應用系統級集成提供系統化的理論和方法依據。同時,論文的研究開拓了電力電子系統集成和標準化研究的一個新方向。
上傳時間: 2013-06-15
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H.264/AVC規范是由國際電聯(ITU-T)和國際標準化組織(ISO)聯合制定的新一代視頻編解碼標準。它具有如下四個特點:低碼流,和MPEG2等壓縮技術相比,在同等圖像質量下,采用H.264技術壓縮后的數據量只有MPEG2的1/8;高圖象質量,復雜的算法保證了低碼流條件下圖像仍能保留豐富的細節;容錯能力強,提供了解決在不穩定網絡環境下容易發生的丟包等錯誤的必要工具;網絡適應性強,提供了網絡適應層,數據能在不同網絡上傳輸。但由此帶來的代價是復雜度極高的編碼過程,尤其是在嵌入式系統中實現具有很大的挑戰性。 本文主要介紹了基于H.264標準的開源代碼T264向DM642平臺的移植和優化。優化綜合運用了上層和底層的實現方法實現。上層的方法例如使用CCS提供的條件優化代碼優化功能,使用IMGLIB中高度優化的函數等,其特點是簡便易行,效果良好;底層的實現方法例如使用DM642特有的內聯函數,用線性匯編的方式實現算法等,特點是提高了代碼運行的并行性,但需要對DM642和H.264有很深刻的理解。 目前本設計已成功完成H.264.算法在DM642開發板上的運行,壓縮QCIF格式視頻的速度隨圖像復雜度的不同達到了35-50幀每秒。此后本設計還繼續使用優化后的編碼器實現了監控用視頻服務器的原型,使得攝像頭采集的視頻數據在DM642開發板上壓縮后傳輸至PC機,且能夠在PC端用配套的程序成功解碼并播放。
上傳時間: 2013-06-23
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隨著對電能應用高效率的要求,基于電力電子技術的非線性負載等開關設備的應用越來越普遍,這些開關設備造成的諧波成分對電網的污染也越來越嚴重。這些諧波會影響其它電氣設備的正常工作,危及電網安全。電力有源濾波器由于能對頻率和幅值都變化的諧波進行跟蹤補償,得到了廣泛的研究。 本文是在課題組380V、260kVA純有源電力濾波器項目方案的論證階段,為提高大容量單臺純有源濾波器的效率和動、穩態性能而做的分析、設計和仿真驗證工作。論文首先介紹了通過LCL濾波器與電網相連的并聯電力有源濾波器的主電路結構,進而分析了這種主電路結構在大容量和低開關頻率場合對開關紋波衰減的優勢。通過比較PI控制和狀態反饋控制,選取全狀態反饋來達到對系統的穩定控制。 將電網處理為擾動輸入,對LCL主電路在靜止abc坐標系中進行了建模,然后選取系統閉環期望極點設計了控制系統。為消除電網這個外部輸入對指令電流跟蹤的影響,引入了電壓前饋,并從理論上推導了前饋的具體關系式。之后引入了觀測器,并把對電網輸入的建模考慮進了觀測器,消除了電網輸入對狀態估計和補償輸出造成的偏差。在電力有源濾波器實際安裝時,電網進線和變壓器的電感是不確定的,其會加在LCL的網側電感上,從而使對系統基于狀態空間的建模產生偏差,因此文章研究了所設計的控制器對LCL網側電感變化的適應性。為保證電力有源濾波器的穩態指標,對狀態反饋后的系統設計了重復控制器。 最后,基于設計的控制器在MATLAB/Simulink環境下建立了對1MW不控整流負載進行補償的電力有源濾波器系統模型,進行了仿真;并對動靜態性能進行了分析,驗證了設計和理論分析的正確性。
上傳時間: 2013-06-20
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工業生產過程中,時滯對象普遍存在,同時也是較難控制的,尤其是大時滯對象的控制一直都是一個難題。而很多溫度控制系統都是屬于大時滯系統,常見的智能溫度控制器雖然在溫度控制的實際應用中表現了比較理想的控制效果,但它仍然屬于將參數整定與系統控制分開處理的離線整定方法,如果工況發生變化就必須重新調整參數。針對這一問題,為了實現時滯系統參數自整定的控制,本文將神經網路控制、模糊控制和PID控制結合起來,設計了基于神經網路的模糊自適應PID控制器。 首先,本論文分析了時滯系統的特點,討論了幾種時滯系統較為成熟的常規控制算法:微分先行控制算法、史密斯預估控制算法、大林控制算法,并深入研究了它們的控制性能;并且通過仿真對這三種控制方法在溫控系統中的控制性能進行了比較。 其次,在分析PID參數自整定傳統方法的基礎上,設計了一種改進方法,并設計了相應的控制器。該控制器綜合了模糊控制、神經網絡控制和PID控制各自的長處,既具備了模糊控制簡單有效的控制作用以及較強的邏輯推理功能,也具備了神經網絡的自適應、自學習的能力,同時也具備了傳統PID控制的廣泛適應性。該方法不需要離線整定參數,實現了在線自整定參數。仿真實驗表明了該控制器對模型和環境都具有較好的適應能力和較強的魯棒性。 最后將基于神經網路的模糊自適應PID控制器應用于貝加萊PID溫控裝置,能夠出色地實現參數的在線自整定。理論分析、系統仿真、實驗結果都證實了這種控制策略能有效地減少系統超調量,并減少了調節時間,提高了系統的實時性和控制精度。
上傳時間: 2013-07-05
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隨著人們對數字電視和數字視頻信息的需求越來越大,數字電視廣播在中國迅速的發展起來。近幾年,數字電視傳輸系統技術逐漸成熟,數字電視地面廣播(DTTB)傳輸標準也于2006年8月30號正式出臺。此標準技術是由我國多家單位聯合研究的,具有自主知識產權的數字地面電視傳輸標準。DTTB系統標準的研究與仿真,具有巨大的實用價值和廣闊的市場前景。 @@ 本文首先研究了地面數字電視廣播標準中平方根升余弦(SRRC)濾波器(滾降系數為0.05)的結構設計,介紹了一種適合在FPGA中實現的高階高速FIR濾波器的并行流水線結構。在本設計中,以CSD數優化濾波器系數,并運用簡化加法器圖(Reduced Adder Graph,RAG)算法進行改進,最后采用并行處理的轉置型流水線結構實現。 @@ 接著研究數字電視地面傳輸標準采用的傳輸技術-OFDM的基本概念和技術特點,并研究了清華大學提出的DMB-T方案中TDS-OFDM信號幀的組成結構以及相關原理。 @@ 最后,本文針對OFDM調制所需要的3780點FFT處理器進行研究。為了保證OFDM信號的采樣率和時域導頻的采樣率相同,以達到較好的同步性能,采用了3780個正交子載波的設計方案。在實現過程中,分析比較了多種算法的計算復雜性,設計出在硬件實現復雜度上進行優化的3780點FFT處理器的數據流流水線算法。之后,通過定點仿真比較各模塊輸出的動態范圍和概率分布,設計出定點字長的優化方案,并分析計算了這一處理器的輸出信噪比與內部各模塊字長的關系,進一步降低了硬件實現復雜性。 @@關鍵字:數字電視地面廣播傳輸(DTTB);平方根升余弦濾波器(SRRC);正交頻分復用調制(OFDM);快速傅立葉變換(FFT); 3780
上傳時間: 2013-04-24
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