多電平逆變器在大容量、高壓場合得到了廣泛的應(yīng)用。在多電平逆變器的多種控制策略中，空間矢量脈寬調(diào)制(SVPWM)算法具有調(diào)制比大、能夠優(yōu)化輸出電壓波形、易于數(shù)字實現(xiàn)、母線電壓利用率高等優(yōu)點，成為人們關(guān)注的熱點。 本文首先對電力電子技術(shù)的發(fā)展前景和多電平逆變器控制技術(shù)的發(fā)展狀況進行了綜述。在分析兩電平逆變器工作原理的基礎(chǔ)上對三電平逆變器進行了研究，綜合比較了三電平逆變電路三種典型拓撲結(jié)構(gòu)的優(yōu)缺點；介紹了二極管箝位型三電平逆變器，分析了二極管箝位型三電平逆變器相對于傳統(tǒng)兩電平逆變器的優(yōu)點，體現(xiàn)了課題研究的重要意義。其次，本文以中點箝位式三電平逆變器的基本拓撲結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)，著重分析了三電平空間電壓矢量調(diào)制基本原理，提出了一種將最近的三個矢量合成參考矢量的空間矢量脈寬調(diào)制算法，給出大扇區(qū)和小三角形區(qū)域判斷規(guī)則以及合成參考電壓矢量的相應(yīng)輸出作用順序，并優(yōu)化了開關(guān)矢量的作用順序，利于實現(xiàn)對中點電壓的控制，使算法易于實現(xiàn)。再次，論文分析了三電平逆變器直流側(cè)電容電壓不平衡產(chǎn)生的原因，分析了大、中、小矢量對中點電位的影響，提出了能夠影響中點電位波動的關(guān)鍵矢量，并通過分配成對小矢量的作用時間實現(xiàn)了對中點電位的控制。最后，采用MATLAB軟件對所推導(dǎo)的三電平逆變器SVPWM調(diào)制算法進行了仿真分析，結(jié)果證明了算法的可行性。
上傳時間： 2013-08-01
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斷路器是電力系統(tǒng)中重要的控制和保護設(shè)備，對維護電力系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定和可靠運行起著重要的作用。如何使斷路器高度智能化，并且更安全和可靠，是電力系統(tǒng)保護的發(fā)展要求，也是本論文研究的目的。 本文在深入研究了智能斷路器國內(nèi)外發(fā)展狀況的基礎(chǔ)上，精心設(shè)計了以數(shù)字信號處理器DSP和復(fù)雜可編程邏輯器件CPLD為核心的系統(tǒng)硬件。DSP是智能斷路器測控單元的核心器件，它實現(xiàn)斷路器的各種保護、報警、顯示與控制功能。CPLD完成狀態(tài)量的監(jiān)測，以及各種邏輯信號的輸出。兩種器件相互配合使得斷路器系統(tǒng)更加智能化。研究了斷路器測控單元的測量原理及保護算法，并進行了具體的硬件和軟件模塊的設(shè)計，旨在實現(xiàn)斷路器的智能保護、遠程控制和集中管理。本設(shè)計以TI公司的DSP芯片TMS320LF2407為核心。硬件設(shè)計主要包括信號調(diào)理模塊設(shè)計、信號采樣模塊設(shè)計、保護執(zhí)行模塊設(shè)計、CPLD模塊設(shè)計和輸入輸出模塊設(shè)計。并且利用TMS320LF2407本身具有的CAN2.0模塊，通過CAN總線實現(xiàn)斷路器和上位機的通信，實現(xiàn)遙測、遙調(diào)、遙控、遙信等“四遙”功能。軟件采用模塊化設(shè)計，每一個模塊相對獨立，完成某個特定功能，便于維護和添加新功能，并且調(diào)試靈活方便。文中給出了主程序及各個子程序的流程圖，其中子程序有數(shù)據(jù)采集子程序、FFT計算子程序、液晶顯示子程序、短路瞬時保護子程序、過載長延時保護子程序、接地故障保護子程序和短路短延時保護子程序等。并且設(shè)計中充分考慮了斷路器工作環(huán)境的惡劣性，分析了各種干擾的來源，并針對各種干擾采取了對應(yīng)的軟件和硬件的抗干擾措施。最后，為了驗證全波傅氏算法能否滿足電網(wǎng)數(shù)據(jù)處理精度的要求，利用MATLAB搭建仿真平臺，對其進行了仿真。結(jié)果表明全波傅氏算法能達到系統(tǒng)的要求。
標簽： 智能斷路器 關(guān)鍵技術(shù)
上傳時間： 2013-04-24
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隨著信息技術(shù)的發(fā)展，通信和計算機等領(lǐng)域的DC/DC電源變換技術(shù)在電源行業(yè)占有很重要的市場。為了能滿足電源系統(tǒng)良好的性能和可靠性，分布電源系統(tǒng)(DPS)被廣泛應(yīng)用于電信、計算機等領(lǐng)域。DPS具有模塊化，可靠性和維護性等優(yōu)點。 本文討論了軟開關(guān)技術(shù)的種類和發(fā)展趨勢，介紹了三種傳統(tǒng)的軟開關(guān)諧振變換器，通過理論分析和仿真，總結(jié)了三種傳統(tǒng)諧振變換器的優(yōu)缺點。在此基礎(chǔ)上，設(shè)計了一種新型的LLC串聯(lián)諧振變換器。此變換器可實現(xiàn)原邊開關(guān)管在零電壓條件下開通、輸出端的整流管零電流條件下關(guān)斷，因而可實現(xiàn)極高的轉(zhuǎn)換效率。由于電路充分地利用了變壓器的勵磁電感和開關(guān)管的寄生參數(shù)，可使變換器在寬輸入電壓范圍和全負載下實現(xiàn)軟開關(guān)。此外，利用變壓器漏感和功率MOS管的寄生電容進行諧振，可有效地降低輸出整流管的電壓應(yīng)力，提高抗EMI的性能。因此，在相同的設(shè)計規(guī)格下，LLC諧振變換器可以選取電壓和電流等較低的功率開關(guān)管和整流二極管，進而減小開發(fā)成本。 結(jié)合PSPICE仿真和實驗調(diào)試，論文詳細介紹了LLC串聯(lián)諧振變換器工作原理，詳細討論了諧振參數(shù)、輸入電壓和負載對變換器性能的影響；根據(jù)參數(shù)設(shè)計步驟和特性分析，設(shè)計了LLC串聯(lián)諧振變換器各組成電路；最后設(shè)計了24V/8A-200KHz的DC/DC電源模塊，通過實驗，其結(jié)果驗證了該拓撲在全負載下均能實現(xiàn)軟開關(guān)，效率高等良好特性。
上傳時間： 2013-05-20
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近些年來，隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，電力電子系統(tǒng)集成受到越來越多的關(guān)注，其中標準化模塊的串并聯(lián)技術(shù)成為研究熱點之一。輸入并聯(lián)輸出串聯(lián)型(Input-Parallel and Output-Series，IPOS)組合變換器適用于大功率高輸出電壓的場合。 要保證IPOS組合變換器正常工作，必須保證其各模塊的輸出電壓均衡。本文首先揭示了IPOS組合變換器中每個模塊輸入電流均分和輸出電壓均分之間的關(guān)系，在此基礎(chǔ)上提出一種輸出均壓控制方案，該方案對系統(tǒng)輸出電壓調(diào)節(jié)沒有影響。選擇移相控制全橋(Full-Bridge，F(xiàn)B)變換器作為基本模塊，對n個全橋模塊組成的IPOS組合變換器建立小信號數(shù)學(xué)模型，推導(dǎo)出采用輸出均壓控制方案的IPOS-FB系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，該模型證明各模塊輸出均壓閉環(huán)不影響系統(tǒng)輸出電壓閉環(huán)的調(diào)節(jié)，給出了模塊輸出均壓閉環(huán)和系統(tǒng)輸出電壓閉環(huán)的補償網(wǎng)絡(luò)參數(shù)設(shè)計。對于IPOS組合變換器，采用交錯控制，由于電流紋波抵消效應(yīng)，輸入濾波電容容量可大大減小；由于電壓紋波抵消作用，在相同的系統(tǒng)輸出電壓紋波下，各模塊的輸出濾波電容可大大減小，由此可以提高變換器的功率密度。 根據(jù)所提出的輸出均壓控制策略，在實驗室研制了一臺由兩個1kW全橋模塊組成的IPOS-FB原理樣機，每個模塊輸入電壓為270V，輸出電壓為180V。并進行了仿真和實驗驗證，結(jié)果均表明本控制方案是正確有效的。
上傳時間： 2013-06-17
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高壓直流電源廣泛應(yīng)用于醫(yī)用X射線機，工業(yè)靜電除塵器等設(shè)備。傳統(tǒng)的工頻高壓直流電源體積大、重量重、變換效率低、動態(tài)性能差，這些缺點限制了它的進一步應(yīng)用。而高頻高壓直流電源克服了前者的缺點，已成為高壓大功率電源的發(fā)展趨勢。本文對應(yīng)用在高輸出電壓大功率場合的開關(guān)電源進行研究，對主電路拓撲、控制策略、工藝結(jié)構(gòu)等方面做出詳細討論，提出實現(xiàn)方案。 高壓變壓器由于匝比很大，呈現(xiàn)出較大的寄生參數(shù)，如漏感和分布電容，若直接應(yīng)用在PWM變換器中，漏感的存在會產(chǎn)生較高的電壓尖峰，損壞功率器件，分布電容的存在會使變換器有較大的環(huán)流，降低了變換器的效率。本文選用具有電容型濾波器的LCC諧振變換器為主電路拓撲，它可以利用高壓變壓器中漏感和分布電容作為諧振元件，減少了元件的數(shù)量，從而減小了變換器的體積。 LCC諧振變換器采用變頻控制策略，可以工作在電感電流連續(xù)模式(CCM)和電感電流斷續(xù)模式(DCM)，本文對這兩種工作模式進行詳細討論。針對CCM下的LCC諧振變換器，本文分析其工作原理，用基波近似法推導(dǎo)出變換器的穩(wěn)態(tài)模型，給出一種詳盡的設(shè)計方法，可以保證所有開關(guān)管在全負載范圍內(nèi)實現(xiàn)零電壓開關(guān)，減小電流應(yīng)力和開關(guān)頻率的變化范圍，并進行仿真驗證。基于該變換器，研制出輸出電壓為41kV，功率為23kW的高頻高壓電源，實驗結(jié)果驗證了分析與設(shè)計的正確性。 針對DCM下的LCC諧振變換器，本文分析其工作原理，該變換器可以實現(xiàn)零電流開關(guān)，有效地減小IGBT拖尾電流造成的關(guān)斷損耗。論文通過電路狀態(tài)方程推導(dǎo)出變換器的電壓傳輸比特性，在此基礎(chǔ)上對主電路參數(shù)進行設(shè)計，并進行仿真驗證。基于該變換器，研制出輸出電壓為66kV，功率為72kW的高頻高壓電源，實驗結(jié)果表明了方案的可行性。
上傳時間： 2013-04-24
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本文以感應(yīng)加熱電源為研究對象，闡述了感應(yīng)加熱電源的基本原理及其發(fā)展趨勢。對感應(yīng)加熱電源常用的兩種拓撲結(jié)構(gòu)--電流型逆變器和電壓型逆變器做了比較分析，并分析了感應(yīng)加熱電源的各種調(diào)功方式。在對比幾種功率調(diào)節(jié)方式的基礎(chǔ)上，得出在整流側(cè)調(diào)功有利于高頻感應(yīng)加熱電源頻率和功率的提高的結(jié)論，選擇了不控整流加軟斬波器調(diào)功的感應(yīng)加熱電源作為研究對象。針對傳統(tǒng)硬斬波調(diào)功式感應(yīng)加熱電源功率損耗大的缺點，采用軟斬波調(diào)功方式，設(shè)計了一種零電流開關(guān)準諧振變換器ZCS-QRCs(Zero-current-switching-Quasi-resonant)倍頻式串聯(lián)諧振高頻感應(yīng)加熱電源。介紹了該軟斬波調(diào)功器的組成結(jié)構(gòu)及其工作原理，通過仿真和實驗的方法研究了該軟斬波器的性能，從而得出該軟斬波器非常適合大功率高頻感應(yīng)加熱電源應(yīng)用場合的結(jié)論。同時設(shè)計了功率閉環(huán)控制系統(tǒng)和PI功率調(diào)節(jié)器，將感應(yīng)加熱電源的功率控制問題轉(zhuǎn)化為Buck斬波器的電壓控制問題。 針對目前IGBT器件頻率較低的實際情況，本文提出了一種新的逆變拓撲-通過IGBT的并聯(lián)來實現(xiàn)倍頻，從而在保證感應(yīng)加熱電源大功率的前提下提高了其工作頻率，并在分析其工作原理的基礎(chǔ)上進行了仿真，驗證了理論分析的正確性，達到了預(yù)期的效果。另外，本文還設(shè)計了數(shù)字鎖相環(huán)(DPLL)，使逆變器始終保持在功率因數(shù)近似為1的狀態(tài)下工作，實現(xiàn)電源的高效運行。最后，分析并設(shè)計了IGBT的緩沖吸收電路。 本文第五章設(shè)計了一臺150kHz、10KW的倍頻式感應(yīng)加熱電源實驗樣機，其中斬波器頻率為20kHz，逆變器工作頻率為150kHz(每個IGBT工作頻率為75kHz)，控制核心采用TI公司的TMS320F2812DSP控制芯片，簡化了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。實驗結(jié)果表明，該倍頻式感應(yīng)加熱電源實現(xiàn)了斬波器和逆變器功率器件的軟開關(guān)，有效的減小了開關(guān)損耗，并實現(xiàn)了數(shù)字化，提高了整機效率。文章給出了整機的結(jié)構(gòu)設(shè)計，直流斬波部分控制框圖，逆變控制框圖，驅(qū)動電路的設(shè)計和保護電路的設(shè)計。同時，給出了關(guān)鍵電路的仿真和實驗波形。 實驗證明，以上分析和電路設(shè)計都是行之有效的，在實驗中取得很好的效果。
上傳時間： 2013-05-20
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本文主要以串聯(lián)諧振型感應(yīng)加熱電源為研究對象,通過分析其負載特性及調(diào)功控制方式,選擇不控整流加逆變移相調(diào)功控制方式,其中重點分析感性移相式PWM感應(yīng)加熱電源調(diào)功控制方式,及其在由自關(guān)斷器件MOSFET組成的串聯(lián)諧振逆變器中的應(yīng)用,并深入分析了感性移相式PWM控制方式調(diào)功特性。同時針對感應(yīng)加熱電源這個具有復(fù)雜的參數(shù)時變性,結(jié)構(gòu)非線性的工業(yè)控制對象,在MATLAB/Simulink環(huán)境下建立了感性移相PWM感應(yīng)加熱電源的系統(tǒng)閉環(huán)控制模型,進行了移相式感應(yīng)加熱電源系統(tǒng)仿真研究。 在理論分析的基礎(chǔ)上,設(shè)計了200W/100kHz感性移相式感應(yīng)加熱電源的主電路及控制電路。通過對移相諧振全橋軟開關(guān)控制器UC3879的學(xué)習(xí)和了解,設(shè)計并搭建一種區(qū)別以往的移相式感應(yīng)加熱電源的鎖相移相調(diào)功的控制平臺,即鎖相環(huán)電路和基于UC3879設(shè)計的移相調(diào)功電路相配合的方案。并設(shè)計了它激重復(fù)掃頻轉(zhuǎn)自激的啟動方法,大大提高了電源的啟動成功率。同時搭建了200W/100kHz移相式感應(yīng)加熱電源實驗平臺,完成了系統(tǒng)閉環(huán)控制,實驗結(jié)果驗證了本文理論分析的正確性及控制方案的可行性。
標簽： 3879 UC 高頻感應(yīng)
上傳時間： 2013-07-15
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隨著通訊技術(shù)和電力系統(tǒng)的發(fā)展，對通訊用電源和電力操作電源的性能、重量、體積、效率和可靠性都提出了更高的要求。而應(yīng)用于中大功率場合的全橋變換器與軟開關(guān)的結(jié)合解決了這一問題。因此，對其進行研究設(shè)計具有十分重要的意義。 首先，論文闡述PWM DC/DC變換器的軟開關(guān)技術(shù)，且根據(jù)移相控制PWM全橋變換器的主電路拓撲結(jié)構(gòu)，選定適合于本論文的零電壓開關(guān)軟開關(guān)技術(shù)的電路拓撲，并對其基本工作原理進行闡述，同時給出ZVS軟開關(guān)的實現(xiàn)策略。 其次，對選定的主電路拓撲結(jié)構(gòu)進行電路設(shè)計，給出主電路中各參量的設(shè)計及參數(shù)的計算方法，包括輸入、輸出整流橋及逆變橋的器件的選型，輸入整流濾波電路的參數(shù)設(shè)計、高頻變壓器及諧振電感的參數(shù)設(shè)計以及輸出整流濾波電路的參數(shù)設(shè)計。 然后，論述移相控制電路的形成，對移相控制芯片進行選擇，同時對移相控制芯片UC3875進行詳細的分析和設(shè)計。對主功率管MOSFET的驅(qū)動電路進行分析和設(shè)計。 最后，基于理論計算，對系統(tǒng)主電路進行仿真，研究其各部分設(shè)計的參數(shù)是否合乎實際電路。搭建移相控制ZV SDC/DC全橋變換器的實驗平臺，在系統(tǒng)實驗平臺上做了大量的實驗。 實驗結(jié)果表明，論文所設(shè)計的DC/DC變換器能很好的實現(xiàn)軟開關(guān)，提高效率，使輸出電壓得到穩(wěn)定控制，最后通過調(diào)整移相控制電路，可實現(xiàn)直流輸出的寬范圍調(diào)整，具有很好的工程實用價值。
上傳時間： 2013-08-04
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近年來在運動控制領(lǐng)域三電平中壓變頻器的開發(fā)研究得到了廣泛關(guān)注，三電平逆變器使得電壓型逆變器的大容量化、高性能化成為可能，研究和開發(fā)三電平逆變器，無論在技術(shù)上還是在實際應(yīng)用上都有十分重要的意義。 本文首先論述了三電平逆變器的原理，詳細分析了一種控制策略—空間電壓矢量法，給出PWM波的計算公式和開關(guān)動作次序，并仿真出波形。 其次闡述了三電平逆變器的主電路構(gòu)成、功率器件MOSFET的驅(qū)動技術(shù)和基于DSP2407A控制系統(tǒng)硬件電路設(shè)計，并據(jù)此設(shè)計出了一套小容量三電平逆交器實驗裝置。 最后介紹了三電平空間電壓矢量控制算法的實現(xiàn)和軟件設(shè)計，給出了實驗裝置的運行結(jié)果，并分析了設(shè)計中存在的問題。
上傳時間： 2013-04-24
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隨著煤炭、石油和天然氣等化石燃料迅速消耗，以及由此帶來的能源危機與環(huán)境污染日益加劇，近年來世界各國都在積極尋找和開發(fā)新的、清潔、安全可靠的可再生能源。太陽能具有取之不盡、用之不竭和清潔安全等特點，是理想的可再生能源。20世紀70年代后，太陽能光伏發(fā)電在世界范圍內(nèi)受到高度重視并取得了長足進展。太陽能光伏發(fā)電技術(shù)作為太陽能利用的一個重要組成部分，并被認為是二十一世紀最具發(fā)展?jié)摿Φ囊环N發(fā)電方式。太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的研究對于緩解能源危機、減少環(huán)境污染以及減小溫室效應(yīng)具有重要的意義。 由于太陽能電池陣列是光伏發(fā)電系統(tǒng)的核心部件和能源供給部分，因此在光伏發(fā)電系統(tǒng)仿真模型的研究中，太陽電池陣列仿真模型的研究至關(guān)重要。本文根據(jù)硅太陽電池的工程用數(shù)學(xué)模型建立了太陽能電池陣列的MATLAB仿真模型，分析了太陽輻射強度和溫度對太陽電池陣列仿真模型精度的影響，提出了在不同太陽輻射強度時參數(shù)的優(yōu)化設(shè)計計算公式，并將仿真結(jié)果與實際太陽電池陣列的測量結(jié)果進行了比較。 基于太陽能電池陣列的仿真模型，本文建立了太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)最大功率點跟蹤MATLAB仿真模型，并對兩種常用最大功率點跟蹤方法進行了仿真比較研究，驗證了理論分析的正確性。 本文針對目前應(yīng)用廣泛的太陽能獨立光伏發(fā)電系統(tǒng)進行了研究，對系統(tǒng)中常用的DC/DC變換器拓撲及其優(yōu)缺點進行了總結(jié)，并研究了一種新的帶有雙向變換器的太陽能獨立光伏發(fā)電系統(tǒng)，對其主電路參數(shù)進行了設(shè)計，完成了基于TMS320F2812 DSP控制系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計和軟件設(shè)計。
標簽： DSP 太陽能 光伏發(fā)電系統(tǒng)
上傳時間： 2013-04-24
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