本課題是國(guó)家自然科學(xué)基金重點(diǎn)資助項(xiàng)目“微型燃?xì)廨啓C(jī)一高速發(fā)電機(jī)分布式發(fā)電與能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)研究”(50437010)的部分研究?jī)?nèi)容。高速電機(jī)的體積小、功率密度大和效率高，正在成為電機(jī)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)之一。高速電機(jī)的主要特點(diǎn)有兩個(gè)：一是轉(zhuǎn)子的高速旋轉(zhuǎn)，二是定子繞組電流和鐵心中磁通的高頻率，由此決定了不同于普通電機(jī)的高速電機(jī)特有的關(guān)鍵技術(shù)。本文針對(duì)高速永磁電機(jī)的機(jī)械與電磁特性及其關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了深入地研究，主要包括以下內(nèi)容： 首先，進(jìn)行了高速永磁電機(jī)轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與強(qiáng)度分析。根據(jù)永磁體抗壓強(qiáng)度遠(yuǎn)大于抗拉強(qiáng)度的特點(diǎn)，提出了一種采用整體永磁體外加非導(dǎo)磁高強(qiáng)度合金鋼護(hù)套的新型轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)。永磁體與護(hù)套之間采用過(guò)盈配合，用護(hù)套對(duì)永磁體施加的靜態(tài)預(yù)壓力抵消高速旋轉(zhuǎn)離心力產(chǎn)生的拉應(yīng)力，使永磁體高速旋轉(zhuǎn)時(shí)仍承受一定的壓應(yīng)力，從而保證永磁轉(zhuǎn)子的安全運(yùn)行。基于彈性力學(xué)厚壁筒理論與有限元接觸理論，建立了新型高速永磁轉(zhuǎn)子應(yīng)力計(jì)算模型，確定了護(hù)套和永磁體之間的過(guò)盈量，計(jì)算了永磁體和護(hù)套中的應(yīng)力分布。該種轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)和強(qiáng)度計(jì)算方法已應(yīng)用于高速永磁電機(jī)的樣機(jī)設(shè)計(jì)。 其次，進(jìn)行了高速永磁轉(zhuǎn)子的剛度分析和磁力軸承—轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的臨界轉(zhuǎn)速計(jì)算。基于電磁場(chǎng)理論分析了磁力軸承支承的各向同性，利用氣隙靜態(tài)偏置磁通密度計(jì)算了磁力軸承的線性支承剛度，在對(duì)高速電機(jī)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)離散化的基礎(chǔ)上建立了磁力軸承—轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)方程，采用有限元法計(jì)算了高速永磁電機(jī)轉(zhuǎn)子的臨界轉(zhuǎn)速。利用該計(jì)算方法設(shè)計(jì)的1臺(tái)采用磁力軸承的高速電機(jī)，已成功實(shí)現(xiàn)60000r/min的運(yùn)行。 再次，進(jìn)行了高速永磁電機(jī)的定子設(shè)計(jì)，提出了一種新型環(huán)形繞組結(jié)構(gòu)。環(huán)型繞組線圈的下層邊放在定子鐵心的6個(gè)槽中，而上層邊分布在定子鐵心軛部外緣的24個(gè)槽中，不但增加了定子表面的通風(fēng)散熱面積，使冷卻氣流直接冷卻定子繞組，更為重要的是，解決了傳統(tǒng)2極電機(jī)繞組端部軸向過(guò)長(zhǎng)的難題，使轉(zhuǎn)子軸向長(zhǎng)度大為縮短，從而增加了高速永磁電機(jī)轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的剛度。 然后，采用場(chǎng)路耦合以及解析與實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的方法，分析計(jì)算了高速永磁電機(jī)的損耗和溫升，并對(duì)高速永磁發(fā)電機(jī)的電磁特性進(jìn)行了仿真。高速電機(jī)的優(yōu)點(diǎn)是體積小和功率密度大，然而隨之而來(lái)的缺點(diǎn)是單位體積的損耗大，以及因散熱面積小造成的散熱困難。損耗和溫升的準(zhǔn)確計(jì)算對(duì)高速電機(jī)的安全運(yùn)行至關(guān)重要。為了準(zhǔn)確計(jì)算高速電機(jī)的高頻鐵耗，對(duì)定子鐵心所采用的各向異性冷軋電工鋼片制作的試件，進(jìn)行了不同頻率和不同軋制方向的導(dǎo)磁性能和損耗系數(shù)測(cè)定。然后采用場(chǎng)路耦合的方法，分析計(jì)算了高速電機(jī)的定子鐵耗和銅耗、轉(zhuǎn)子護(hù)套和永磁體內(nèi)的高頻附加損耗以及轉(zhuǎn)子表面的風(fēng)磨損耗。在損耗分析的基礎(chǔ)上，計(jì)算了高速電機(jī)的溫升。最后，設(shè)計(jì)制造了一臺(tái)額定轉(zhuǎn)速為60000r/min的高速永磁電機(jī)試驗(yàn)樣機(jī)，并進(jìn)行了初步的試驗(yàn)研究。測(cè)量了電機(jī)在不同轉(zhuǎn)速下空載運(yùn)行時(shí)的定、轉(zhuǎn)子溫升及定子繞組的反電動(dòng)勢(shì)波形。通過(guò)與仿真結(jié)果的對(duì)比，部分驗(yàn)證了高速永磁電機(jī)理論分析和設(shè)計(jì)方法的正確性。在此基礎(chǔ)上，提出一種高速永磁電機(jī)的改進(jìn)設(shè)計(jì)方案，為進(jìn)一步的研究工作打下了基礎(chǔ)。
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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準(zhǔn)確計(jì)算電機(jī)鐵耗一直是困擾電機(jī)設(shè)計(jì)者的一個(gè)難題。傳統(tǒng)方法是假設(shè)電機(jī)內(nèi)部磁場(chǎng)僅是交變磁化的，根據(jù)鐵磁材料在交變磁化條件下測(cè)量的數(shù)據(jù)，計(jì)算電機(jī)齒部和軛部由基波磁場(chǎng)造成的損耗，對(duì)于計(jì)算值與實(shí)測(cè)值之間的誤差通過(guò)經(jīng)驗(yàn)系數(shù)來(lái)修正。這種方法對(duì)于已經(jīng)長(zhǎng)期制造和使用的電機(jī)而言勉強(qiáng)適用，對(duì)于近年來(lái)發(fā)展很快的永磁電機(jī)、高速電機(jī)和其他新結(jié)構(gòu)電機(jī)，由于缺乏合適的經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，導(dǎo)致此方法難以適用。眾多研究人員的成果已經(jīng)證明電機(jī)的鐵耗有相當(dāng)一部分是由旋轉(zhuǎn)磁化導(dǎo)致的，因此顧及旋轉(zhuǎn)磁化的電機(jī)鐵耗計(jì)算模型是本文的一個(gè)重要內(nèi)容。 本文從鐵磁材料的鐵耗入手，先研究鐵磁材料在交變磁化和旋轉(zhuǎn)磁化方式下的計(jì)算和測(cè)量方法，目的是得到鐵耗分立模型中磁滯損耗、渦流損耗和異常損耗的計(jì)算系數(shù)。本文提出并實(shí)現(xiàn)了數(shù)字式的25cm愛潑斯坦方圈測(cè)試系統(tǒng)，它可以測(cè)量在任何頻率和波形電源供電下硅鋼片的損耗，本文還在二維鐵耗測(cè)試系統(tǒng)中對(duì)硅鋼片在圓形旋轉(zhuǎn)磁化條件下的損耗進(jìn)行了測(cè)量。結(jié)果表明，在同樣頻率和磁密的條件下，旋轉(zhuǎn)磁化下的損耗要比交變磁化下的損耗大。本文提出了基于磁密軌跡的電機(jī)鐵耗計(jì)算模型，它只采用較容易獲得的交變磁化損耗系數(shù)，但又能顧及到旋轉(zhuǎn)磁化帶來(lái)的影響。通過(guò)實(shí)際電機(jī)的計(jì)算和測(cè)試，表明軌跡法的計(jì)算結(jié)果在未經(jīng)任何系數(shù)修正的情況下就具有很好的精度，適合推廣使用。 軟磁復(fù)合材料是一種新型的粉末金屬材料，它具有渦流損耗小和易制造成具有復(fù)雜結(jié)構(gòu)電機(jī)等特點(diǎn)。為了探索這種材料在高頻領(lǐng)域中的應(yīng)用和驗(yàn)證本文提出的鐵耗計(jì)算模型，本文成功地設(shè)計(jì)和制造了一臺(tái)采用軟磁復(fù)合材料的爪極式永磁電機(jī)，由于結(jié)構(gòu)復(fù)雜，本文通過(guò)三維有限元分析，對(duì)該電機(jī)的磁通、磁鏈、電感、轉(zhuǎn)矩和鐵耗等參數(shù)和性能的計(jì)算提出了計(jì)算方法。對(duì)該種電機(jī)的熱分析，本文提出了熱網(wǎng)絡(luò)法和磁熱耦合有限元法。由于鐵耗在高速電機(jī)總損耗中占有很大比例，因此在有限元方法中，本文通過(guò)映射剖分法，使磁場(chǎng)和熱場(chǎng)模型中的單元總數(shù)、大小和順序保持完全一致，軌跡法計(jì)算得到的各單元鐵耗直接耦合進(jìn)熱場(chǎng)進(jìn)行計(jì)算，得到了電機(jī)準(zhǔn)確的溫度分布。本文還進(jìn)行了高速電機(jī)轉(zhuǎn)子的模態(tài)分析，合理地調(diào)整轉(zhuǎn)子的直徑、長(zhǎng)度和軸承位置，使轉(zhuǎn)子的自然共振頻率遠(yuǎn)離電機(jī)的工作頻率范圍。本文構(gòu)建了一測(cè)試平臺(tái)對(duì)樣機(jī)進(jìn)行了發(fā)電機(jī)狀態(tài)測(cè)試，并通過(guò)假轉(zhuǎn)子法測(cè)量了電機(jī)鐵耗，實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明了本文所用方法的可行性，得到的結(jié)論對(duì)軟磁復(fù)合材料的應(yīng)用及爪極式電機(jī)的設(shè)計(jì)與分析都具有很好的參考價(jià)值。
上傳時(shí)間： 2013-06-27
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裝備多個(gè)電機(jī)的分布式驅(qū)動(dòng)電動(dòng)車，由于其特殊的布置形式而在提高汽車操縱穩(wěn)定性方面具有令人矚目的潛力。本課題針對(duì)雙電機(jī)分布式驅(qū)動(dòng)電動(dòng)車中速度位置傳感器信號(hào)的處理，以及實(shí)施車體穩(wěn)定性控制的上位機(jī)與電機(jī)控制器間信息交換開展了研究。 雙電機(jī)分布式驅(qū)動(dòng)電動(dòng)車中使用了旋轉(zhuǎn)變壓器作為電機(jī)轉(zhuǎn)子(車輪)速度位置傳感器。本文采用旋轉(zhuǎn)變壓器/數(shù)字轉(zhuǎn)換器(RDC)芯片AD2S90實(shí)現(xiàn)旋變信號(hào)的解調(diào)，此方案成功應(yīng)用在分布式驅(qū)動(dòng)電動(dòng)車永磁同步電機(jī)控制系統(tǒng)中；同時(shí)提出了使用TMS320F2812，運(yùn)用過(guò)采樣、數(shù)字濾波技術(shù)直接解調(diào)旋變信號(hào)的軟件方案，此方案的優(yōu)點(diǎn)在于省去了RDC芯片的成本，同時(shí)可以方便的改變算法參數(shù)，在系統(tǒng)硬件、軟件算法時(shí)間耗費(fèi)和濾波特性之間做出靈活的選擇。 采用CAN總線通訊技術(shù)實(shí)現(xiàn)上位機(jī)與兩電機(jī)控制器間的轉(zhuǎn)矩和速度信息交換。課題進(jìn)行了車體CAN通訊軟硬件設(shè)計(jì)。基于CAN總線的分布式驅(qū)動(dòng)電動(dòng)車運(yùn)行穩(wěn)定，電機(jī)轉(zhuǎn)矩響應(yīng)迅速。CAN通訊滿足了車體穩(wěn)定性控制的實(shí)時(shí)性和可靠性要求，同時(shí)具有極佳的擴(kuò)展能力。
標(biāo)簽： 電動(dòng)車 分布式 信號(hào)采集
上傳時(shí)間： 2013-07-07
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本文對(duì)高性能、大容量可調(diào)AC-DC直流開關(guān)電源進(jìn)行了研究。文章詳細(xì)分析了高性能、大容量可調(diào)AC-DC直流開關(guān)電源的工作原理，并提出了主電路和控制電路的詳細(xì)設(shè)計(jì)方案。在此基礎(chǔ)上，完成了整個(gè)系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計(jì)和軟件程序的編制，并對(duì)電源裝置的硬件和軟件進(jìn)行了調(diào)試和修改。在分析原理的基礎(chǔ)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(huán)節(jié)對(duì)該系統(tǒng)的主電路進(jìn)行了闡述，同時(shí)探討了該電源系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)大容量的解決方案，即采用多個(gè)電源模塊并聯(lián)運(yùn)行。本文還探討了多個(gè)電源模塊并聯(lián)運(yùn)行時(shí)的自動(dòng)均流技術(shù),并詳細(xì)介紹了基于平均值的自動(dòng)均流電路。在電壓調(diào)節(jié)環(huán)節(jié)上，詳細(xì)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(guān)電源具有輸出電壓可調(diào)、輸出電流大、紋波小等特點(diǎn)，而且還具有換檔、遠(yuǎn)程控制等功能。它主要用于各種直流電機(jī)性能測(cè)試，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明它基本達(dá)到設(shè)計(jì)要求，從而驗(yàn)證了理論分析的正確性，具有廣闊的應(yīng)用前景。
上傳時(shí)間： 2013-07-31
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高性能伺服控制系統(tǒng)日益廣泛地應(yīng)用于現(xiàn)代工業(yè)、家用電器和國(guó)防等各個(gè)領(lǐng)域。采用先進(jìn)控制策略和全數(shù)字控制技術(shù)的永磁同步電機(jī)伺服系統(tǒng)，已成為高性能伺服系統(tǒng)發(fā)展的主流方向。應(yīng)用在交流伺服系統(tǒng)上的背景技術(shù)不斷進(jìn)步，同時(shí)市場(chǎng)對(duì)伺服系統(tǒng)性能、成本及自適應(yīng)能力的要求也不斷提高。 本文從詳細(xì)分析了永磁同步電機(jī)的數(shù)學(xué)模型和矢量控制的基本原理，選取了基于id=0轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)定向矢量控制方式，采用電壓空間矢量（SVPWM）調(diào)制技術(shù)，建立了位置、轉(zhuǎn)速、電流三閉環(huán)控制的永磁同步電機(jī)伺服系統(tǒng)。針對(duì)伺服系統(tǒng)在運(yùn)行過(guò)程中參數(shù)變化及負(fù)載擾動(dòng)等問(wèn)題，深入分析了連續(xù)與離散系統(tǒng)滑模變結(jié)構(gòu)控制器設(shè)計(jì)的基本原則和方法，將滑模變結(jié)構(gòu)控制與矢量控制相結(jié)合，改進(jìn)了基于趨近率的單段滑模面變結(jié)構(gòu)控制，設(shè)計(jì)了適用于矢量控制位置伺服系統(tǒng)的分段式滑模變結(jié)構(gòu)控制器。在Matlab/Simulink7．1仿真環(huán)境和以Freescale MC56F8346DSP為核心的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)平臺(tái)進(jìn)行了詳盡的仿真和實(shí)驗(yàn)研究。結(jié)果表明本系統(tǒng)滿足高性能伺服控制系統(tǒng)的基本要求，滑模變結(jié)構(gòu)控制能夠有效應(yīng)用于矢量控制伺服系統(tǒng)并提高其魯棒性。
標(biāo)簽： 滑模變結(jié)構(gòu) 控制 伺服系統(tǒng)
上傳時(shí)間： 2013-07-18
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新型8 通道24 位模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADS1216 及其應(yīng)用
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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微機(jī)電系統(tǒng)（MEMS）器件的構(gòu)成涉及微電子、微機(jī)械、微動(dòng)力、微熱力、微流體學(xué)、材料、物理、化學(xué)、生物等多個(gè)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(jì)帶來(lái)了較大的難度。由于靜電驅(qū)動(dòng)的原理簡(jiǎn)單使其成為MEMS器件中機(jī)械動(dòng)作的主要來(lái)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(jī)械加速度計(jì)、微機(jī)械陀螺儀、微鏡、微鑷、微泵等。所以做為MEMS的重要驅(qū)動(dòng)方式和結(jié)構(gòu)形式，靜電驅(qū)動(dòng)梳齒結(jié)構(gòu)MEMS器件的耦合場(chǎng)仿真分析以及優(yōu)化設(shè)計(jì)對(duì)MEMS的開發(fā)具有很重要的意義。本課題的研究對(duì)靜電驅(qū)動(dòng)梳齒結(jié)構(gòu)MEMS器件的設(shè)計(jì)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(gè)方面： 1、采用降階宏建模技術(shù)快速求解靜電梳齒驅(qū)動(dòng)器靜電－結(jié)構(gòu)耦合問(wèn)題，降階建模被用于表示微諧振器的靜態(tài)動(dòng)態(tài)特性。論文采用降階建模方法詳細(xì)分析了靜電梳齒驅(qū)動(dòng)器的各參數(shù)對(duì)所產(chǎn)生靜電力以及驅(qū)動(dòng)位移的關(guān)系；并對(duì)靜電梳齒驅(qū)動(dòng)器梳齒電容結(jié)構(gòu)的靜電場(chǎng)進(jìn)行分析和模擬，深入討論了邊緣效應(yīng)的影響；還對(duì)微諧振器動(dòng)態(tài)特性的各個(gè)模態(tài)進(jìn)行仿真分析，并計(jì)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(zhǔn)確地實(shí)現(xiàn)多耦合域的求解。 2、從系統(tǒng)角度出發(fā)考慮了各個(gè)子系統(tǒng)對(duì)叉指式微機(jī)械陀螺儀特性的影響，系統(tǒng)詳細(xì)地分析了與叉指狀微機(jī)械陀螺儀性能指標(biāo)－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(duì)其進(jìn)行多學(xué)科優(yōu)化設(shè)計(jì)。將遺傳算法和差分進(jìn)化算法的全局尋優(yōu)與陀螺儀系統(tǒng)級(jí)優(yōu)化相結(jié)合，證實(shí)了遺傳算法和差分進(jìn)化算法在MEMS系統(tǒng)級(jí)優(yōu)化中的可行性，并比較遺傳算法和差分進(jìn)化算法的優(yōu)化結(jié)果，差分進(jìn)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(gè)子系統(tǒng)對(duì)梳齒式微加速度計(jì)特性的影響，在對(duì)梳齒式微加速度計(jì)各個(gè)學(xué)科的設(shè)計(jì)要素進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上，對(duì)各個(gè)子系統(tǒng)分別建立相對(duì)獨(dú)立的優(yōu)化模型，采用差分進(jìn)化算法和多目標(biāo)遺傳算法對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。證實(shí)了差分進(jìn)化算法和多目標(biāo)遺傳算法對(duì)多個(gè)子系統(tǒng)耦合的系統(tǒng)級(jí)優(yōu)化的可行性，并比較了將多目標(biāo)轉(zhuǎn)換為單目標(biāo)進(jìn)行優(yōu)化和采用多目標(biāo)進(jìn)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(shí)間： 2013-05-15
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近年來(lái)，由于能源危機(jī)和環(huán)境污染，世界各國(guó)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(dòng)態(tài)性能好壞，直接決定汽車動(dòng)力系統(tǒng)的響應(yīng)速度。本文主要致力于對(duì)DC/DC變換器在不同控制策略下的動(dòng)態(tài)性能進(jìn)行研究，并在保證其穩(wěn)態(tài)性能的前提下提高系統(tǒng)動(dòng)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(dòng)態(tài)性能。介紹了閉環(huán)控制系統(tǒng)在頻域和時(shí)域的動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)以及二者之間的關(guān)系。當(dāng)系統(tǒng)受到外部干擾較小時(shí)，采用頻域分析方法，對(duì)Buck和Boost變換器進(jìn)行了小信號(hào)建模，并對(duì)其在不同線性補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)控制作用下的動(dòng)態(tài)性能進(jìn)行對(duì)比分析。當(dāng)系統(tǒng)受到較大干擾時(shí)，采用時(shí)域分析方法，文中介紹了DC/DC變換器大信號(hào)建模方法，并對(duì)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(yīng)用線性控制策略不可避免地存在一定局限性—?jiǎng)討B(tài)性能和穩(wěn)態(tài)性能之間的矛盾。針對(duì)這一問(wèn)題，引入了模糊—PI控制，將其應(yīng)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(dòng)態(tài)性能。以Buck DC/DC變換器為例，詳細(xì)介紹了模糊-PI控制器的設(shè)計(jì)過(guò)程，并對(duì)設(shè)計(jì)的閉環(huán)控制系統(tǒng)用MATLAB進(jìn)行建模與仿真。最后，通過(guò)實(shí)驗(yàn)對(duì)比驗(yàn)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(dòng)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(dòng)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(guān)知識(shí)，推導(dǎo)了其應(yīng)用于Buck和Boost變換器的理論基礎(chǔ)。設(shè)計(jì)出針對(duì)不同被控對(duì)象和工作狀態(tài)的控制策略，對(duì)每種控制策略通過(guò)仿真分析驗(yàn)證其有效性。就滑模控制存在的靜差問(wèn)題、抖振問(wèn)題和變頻問(wèn)題均提出了行之有效的解決方案。快速響應(yīng)特性
上傳時(shí)間： 2013-08-01
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近年來(lái)，光伏發(fā)電技術(shù)取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步，太陽(yáng)能已經(jīng)成為當(dāng)今能源的一個(gè)重要補(bǔ)充。光伏并網(wǎng)發(fā)電是太陽(yáng)能大規(guī)模利用的必然趨勢(shì)。本文以光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的核心設(shè)備并網(wǎng)逆變器為研究對(duì)象，首先給出了單相光伏并網(wǎng)逆變器的詳細(xì)的硬件設(shè)計(jì)過(guò)程，然后對(duì)光伏陣列的最大功能點(diǎn)跟蹤、逆變器的特性及控制方法、并網(wǎng)系統(tǒng)的人機(jī)交互子系統(tǒng)等進(jìn)行了深入的研究。 并網(wǎng)逆變器的硬件設(shè)計(jì)是整個(gè)系統(tǒng)的基礎(chǔ)和難點(diǎn)之一。本文設(shè)計(jì)了1套額定功率為3KW的兩級(jí)式光伏并網(wǎng)逆變器，采用F2812DSP作為系統(tǒng)的控制核心。文章對(duì)整個(gè)硬件的設(shè)計(jì)過(guò)程和電路原理進(jìn)行了詳細(xì)分析。 為提高系統(tǒng)效率，光伏陣列都要求工作在最大功率點(diǎn)處。本文在分析了各種MPPT方法的優(yōu)缺點(diǎn)的基礎(chǔ)上，提出了基于移相全橋電路的電導(dǎo)增量法，給出了整個(gè)算法在DSP中的實(shí)現(xiàn)過(guò)程。 并網(wǎng)逆變器輸出級(jí)的跟蹤控制技術(shù)是系統(tǒng)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵點(diǎn)之一。本文詳細(xì)分析了逆變器輸出級(jí)的電路工作模式和數(shù)學(xué)模型，深入分析了T型輸出濾波器的原理及電網(wǎng)電壓對(duì)輸出電流的影響，提出了基于前饋補(bǔ)償?shù)臄?shù)字PI控制，并給出了其在DSP中的實(shí)現(xiàn)過(guò)程。 為完成對(duì)并網(wǎng)系統(tǒng)的監(jiān)控和設(shè)置，設(shè)計(jì)了人機(jī)交互子系統(tǒng)，該系統(tǒng)是一個(gè)小型嵌入式系統(tǒng)，用MODBUS協(xié)議實(shí)現(xiàn)了子系統(tǒng)和控制系統(tǒng)的通信。本文詳細(xì)分析了整個(gè)子系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計(jì)過(guò)程。 最后，對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，結(jié)果表明了系統(tǒng)方案的可行性，系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了穩(wěn)定可靠運(yùn)行。
標(biāo)簽： 單相 光伏并網(wǎng) 數(shù)字式
上傳時(shí)間： 2013-05-26
上傳用戶：88mao
隨著功率開關(guān)器件的進(jìn)步，大量的電力電子變流裝置在國(guó)民經(jīng)濟(jì)各領(lǐng)域獲得了廣泛應(yīng)用，但是這些變流裝置大部分都需要整流環(huán)節(jié)。傳統(tǒng)的不控整流或相控整流存在網(wǎng)側(cè)功率因數(shù)低、電流畸變嚴(yán)重等缺點(diǎn)。PWM整流器可實(shí)現(xiàn)正弦的網(wǎng)側(cè)電流、單位或可調(diào)的功率因數(shù)、能量的雙向流動(dòng)，是一種真正意義上的“綠色環(huán)保”電力電子裝置。PWM整流器可分為電壓型PWM整流器(Voltage—SourceRectifier，VSR)和電流型PWM整流器(Current—SourceRectifier，CSR)。CSR具有直接控制輸出電流、動(dòng)態(tài)響應(yīng)快、限流能力強(qiáng)等特點(diǎn)，在一些中、大功率應(yīng)用場(chǎng)合，較之VSR，在經(jīng)濟(jì)和技術(shù)上更具優(yōu)勢(shì)。 本文針對(duì)電網(wǎng)電壓平衡、不平衡情況、多模塊直接并聯(lián)幾個(gè)方面，對(duì)三相CSR及其控制策略展開了深入研究，論文的主要工作和取得的創(chuàng)新性成果如下： 1、在電網(wǎng)電壓平衡情況下，提出了三相CSR的直流電流非線性解耦控制策略和交流電流非線性解耦控制策略，實(shí)現(xiàn)了有功功率和無(wú)功功率的獨(dú)立、解耦控制，獲得了線性的動(dòng)態(tài)響應(yīng)。直流電流非線性解耦控制策略是直流電流控制和網(wǎng)側(cè)無(wú)功電流控制并行的控制策略，具有較快的直流電流響應(yīng)速度；交流電流非線性解耦控制策略是直流電流(或電壓)控制和網(wǎng)側(cè)電流控制級(jí)聯(lián)的控制策略，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，便于獨(dú)立設(shè)計(jì)直流和交流控制器的特點(diǎn)。 2、考慮了電網(wǎng)電壓不平衡和濾波器參數(shù)三相不對(duì)稱的情況，提出了基于瞬時(shí)有功功率調(diào)節(jié)的三相CSR的不平衡補(bǔ)償策略，消除了直流電流脈動(dòng)分量，實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)側(cè)可控的功率因數(shù)和正弦的交流電流；提出了基于滑模控制的交流電流控制策略，簡(jiǎn)化了控制器結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)網(wǎng)側(cè)電流的無(wú)差跟蹤。 3、建立了多模塊直接并聯(lián)CSR的環(huán)流模型；對(duì)任一并聯(lián)模塊，提出了總直流電流控制器外加2個(gè)均流控制器的直流側(cè)控制器結(jié)構(gòu)，保證了流過(guò)各模塊上、下橋臂的電流均相等，并且各模塊僅共享總直流電流控制器輸出信號(hào)，最大可能地保證了各模塊控制的獨(dú)立性。 4、建立了三相CSR實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，進(jìn)行了初步的實(shí)驗(yàn)研究。
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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