本文介紹了埋弧焊的特點(diǎn)、發(fā)展過程、國(guó)內(nèi)外的研究現(xiàn)狀；分析了軟開關(guān)逆變式主回路的優(yōu)點(diǎn)、模擬電路控制系統(tǒng)和數(shù)字化控制系統(tǒng)的優(yōu)缺點(diǎn)，指出數(shù)字化控制是逆變埋弧焊機(jī)控制的發(fā)展方向；對(duì)埋弧焊接工作原理和埋弧焊機(jī)控制系統(tǒng)進(jìn)行分析，介紹了交流方波埋弧焊的優(yōu)點(diǎn)；論述了變動(dòng)送絲電弧控制系統(tǒng)的原理及影響因素，并且分析了變動(dòng)送絲情況下焊接電弧的穩(wěn)定性，為逆變式交流方波埋弧焊系統(tǒng)的設(shè)計(jì)提供了理論依據(jù)。 在分析傳統(tǒng)交流方波埋弧焊主回路的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了主回路結(jié)構(gòu)，對(duì)主回路中一次、二次逆變回路的軟開關(guān)工作方式進(jìn)行分析并做了簡(jiǎn)單仿真。IGBT是逆變電源的核心部件，文中論述了IGBT功率器件的選型和各種保護(hù)措施以保證系統(tǒng)的可靠工作。焊機(jī)工作發(fā)熱量很大，本文介紹了整機(jī)和關(guān)鍵器件的熱設(shè)計(jì)。 數(shù)字化控制方式是逆變埋弧焊機(jī)控制的發(fā)展方向，本文采用“MCU+DSP”的控制結(jié)構(gòu)，對(duì)埋弧焊的整個(gè)焊接過程進(jìn)行精確控制。文中詳細(xì)介紹了主控制板的設(shè)計(jì)思路和電源、電流與電壓反饋、控制芯片最小系統(tǒng)、通信與保護(hù)工作電路。焊機(jī)的工作中，各種干擾不可避免，對(duì)各種可能干擾分析的基礎(chǔ)上在硬件電路設(shè)計(jì)和PCB板的制作中采取了相應(yīng)的抗干擾措施。軟件設(shè)計(jì)是焊接穩(wěn)定進(jìn)行的關(guān)鍵因素，文中介紹了控制系統(tǒng)中關(guān)鍵步驟的軟件設(shè)計(jì)思路和流程并在軟件的實(shí)現(xiàn)中采用抗干擾措施。 最后，對(duì)采用本控制系統(tǒng)的埋弧焊機(jī)進(jìn)行初步實(shí)驗(yàn)，結(jié)果表明本文所設(shè)計(jì)的埋弧焊機(jī)控制系統(tǒng)能夠滿足逆變埋弧自動(dòng)焊的要求，具有電路簡(jiǎn)單，控制精度高，抗干擾能力強(qiáng)、操作方便、工作穩(wěn)定可靠等優(yōu)點(diǎn)，提高了焊機(jī)的綜合性能及自動(dòng)化程度。 本課題所設(shè)計(jì)的逆變式交流方波埋弧焊電源具有良好的輸出特性和控制性能，可滿足埋弧自動(dòng)焊和手工焊的要求。采用交流方波的焊接波形、對(duì)焊接整個(gè)過程進(jìn)行實(shí)時(shí)軟件控制，電弧穩(wěn)定，焊接效果好。 關(guān)鍵詞：埋弧焊；交流方波；逆變；軟開關(guān)
上傳時(shí)間： 2013-06-08
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在太陽能路燈控制系統(tǒng)中，引入最大功率跟蹤技術(shù)（簡(jiǎn)稱為MPPT），不僅降低了成本，還提高了太陽能路燈的可靠性。太陽能路燈的控制系統(tǒng)采用C8051F330D作為核心器件。其主電路為Buck電路，采用MPPT技術(shù)，增強(qiáng)了太陽能光伏電池的轉(zhuǎn)換效率。本論文著重對(duì)太陽能路燈控制系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計(jì)，并設(shè)置MPPT技術(shù)電路的主要器件的參數(shù)，對(duì)整個(gè)路燈控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)流程進(jìn)行了分析。 論文綜述了太陽能光伏發(fā)電及控制技術(shù)以及我國(guó)在路燈照明應(yīng)用方面的發(fā)展情況。對(duì)太陽能光伏電池的輸入-輸出特性，在不同外界環(huán)境的太陽能電池板的輸出狀況進(jìn)行了分析對(duì)比，結(jié)合整個(gè)系統(tǒng)的工作能力，對(duì)負(fù)載選用依據(jù)及所選負(fù)載參數(shù)、蓄電池充放電控制原理進(jìn)行分析。對(duì)采用MPPT技術(shù)的小功率光伏發(fā)電路燈控制系統(tǒng)做了較為詳細(xì)的介紹，主要包括MPPT的硬件電路原理及電路中各元器件的參數(shù)的選定，以及控制系統(tǒng)中防反接保護(hù)、過流保護(hù)、信號(hào)采集、CPU控制、功率管驅(qū)動(dòng)電路及電源電路等電路設(shè)計(jì)，還有其它器件的選定和控制器的散熱等。也對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)予以闡述，從CPU的性能、開發(fā)工具、主控制程序、MPPT技術(shù)控制程序、濾波、穩(wěn)壓、定時(shí)、蓄電池充放電控制等程序具體設(shè)計(jì)逐一分析。論文最后對(duì)全文的工作做了總結(jié)，對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行了比較分析，并對(duì)太陽能路燈的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行概括。并對(duì)設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果、實(shí)用性進(jìn)行了總結(jié)，并指出本設(shè)計(jì)中優(yōu)點(diǎn)與不足，為后續(xù)研究提供了參考方向。
標(biāo)簽： MPPT 光伏 路燈控制系統(tǒng)
上傳時(shí)間： 2013-06-15
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多電平逆變器中每個(gè)功率器件承受的電壓相對(duì)較低，因此可以用低耐壓功率器件實(shí)現(xiàn)高壓大容量逆變器，且采用多電平變換技術(shù)可以顯著提高逆變器輸出電壓的質(zhì)量指標(biāo)。因此，隨著功率器件的不斷發(fā)展，采用多電平變換技術(shù)將成為實(shí)現(xiàn)高壓大容量逆變器的重要途徑和方法。本文選取其中一種極具優(yōu)勢(shì)的多電平拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)一級(jí)聯(lián)多電平變頻器作為研究對(duì)象，完成了其拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、控制策略及測(cè)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。 @@ 首先，對(duì)多電平變頻器的研究意義，國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀進(jìn)行了分析，比較了三種成熟拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，得出了級(jí)聯(lián)型多電平變頻器的優(yōu)點(diǎn)，從而將其作為研究對(duì)象。對(duì)比分析了四種調(diào)制策略，確定載波移相二重化的調(diào)制方法和恒壓頻比的控制策略，進(jìn)行數(shù)學(xué)分析和理論仿真，得出了選擇的正確性及可行性。并指出了級(jí)聯(lián)單元個(gè)數(shù)與載波移相角的關(guān)系和調(diào)制比對(duì)輸出電壓的影響；完成了級(jí)聯(lián)變頻器數(shù)學(xué)模型的建立和死區(qū)效應(yīng)的分析。 @@ 其次，完成了相關(guān)硬件的設(shè)計(jì)，包括DSP、CPLD、IPM的選型，系統(tǒng)電源的設(shè)計(jì)、檢測(cè)(轉(zhuǎn)速、電流、電壓、故障)電路的設(shè)計(jì)、通信電路的設(shè)計(jì)等。用Labwindows/CVI實(shí)現(xiàn)了上位機(jī)界面的編寫，實(shí)現(xiàn)了開關(guān)機(jī)、設(shè)定轉(zhuǎn)速、通信配置、電壓電流轉(zhuǎn)速檢測(cè)、電流軟件濾波、諧波分析。編寫了下位機(jī)DSP的串口通信、AD轉(zhuǎn)換、轉(zhuǎn)速檢測(cè)(QEP)以及部分控制程序。 @@ 最后，在實(shí)驗(yàn)臺(tái)上完成硬件和軟件的調(diào)試，成功的實(shí)現(xiàn)了變頻器載波移相SPWM的多電平輸出，并驅(qū)動(dòng)異步電機(jī)進(jìn)行了空載變頻試驗(yàn)，測(cè)控界面能準(zhǔn)確的與下位機(jī)進(jìn)行通信，快捷的給定各種控制命令，并能實(shí)時(shí)的顯示變頻器的輸出頻率、輸出電壓和輸出電流，為實(shí)驗(yàn)調(diào)試增加了方便性，提高了工作效率。 @@關(guān)鍵詞：級(jí)聯(lián)多電平逆變器；載波移相；IPM；DSP；Labwindows/CVI；測(cè)控界面
標(biāo)簽： 級(jí)聯(lián) 電平變頻器 測(cè)控系統(tǒng)
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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逆變器廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)的各個(gè)方面，數(shù)字控制具有方便實(shí)現(xiàn)復(fù)雜算法、抗干擾性強(qiáng)和產(chǎn)品容易升級(jí)等優(yōu)點(diǎn)，已成為未來逆變器的發(fā)展趨勢(shì)。使用數(shù)字技術(shù)控制設(shè)計(jì)逆變器，控制器的性能決定了逆變系統(tǒng)系統(tǒng)的性能。然而在很多高頻應(yīng)用的場(chǎng)合，目前常用的控制器的速度往往不能完全達(dá)到要求。與傳統(tǒng)單片機(jī)和DSP芯片相比，F(xiàn)PGA器件具有更高的處理速度。同時(shí)FPGA應(yīng)用在數(shù)字化逆變器設(shè)計(jì)中，還可以大大簡(jiǎn)化控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，并可實(shí)現(xiàn)多種高速算法，具有較高的性價(jià)比。在逆變器的全數(shù)字化控制領(lǐng)域，F(xiàn)PGA具有很好的應(yīng)用價(jià)值。 論文首先介紹了SPWM基本原理及其控制方式，SPWM的生成方法，并結(jié)合本課題給出了查表法生成SPWM波的一般方法，且以單相全橋逆變器為例進(jìn)行了仿真。分析其的電路特點(diǎn)，建立PWM逆變器的統(tǒng)一電路模型、連續(xù)狀態(tài)空間以及離散狀態(tài)空間模型，在此數(shù)學(xué)模型基礎(chǔ)上，針對(duì)逆變器研究分析了目前用于逆變器設(shè)計(jì)的各種數(shù)字控制技術(shù)、控制方案，討論了其控制方法的優(yōu)缺點(diǎn)，相關(guān)控制器設(shè)計(jì)的一般問題，最后比較了其優(yōu)缺點(diǎn)，指出其存在的共性問題，總結(jié)了使用FPGA設(shè)計(jì)逆變器數(shù)字控制器的優(yōu)勢(shì)。然后以單相電壓型PWM逆變器為控制模型采用新型模數(shù)結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列FPGA實(shí)現(xiàn)數(shù)字化控制器的方案，給出了純正正弦波逆變器的設(shè)計(jì)方案。 論文詳細(xì)論述了采用模數(shù)混合型FPGA作為主控芯片的高頻逆變器設(shè)計(jì)方法與實(shí)現(xiàn)過程。系統(tǒng)主控芯片采用Fusion系列AFS600，世界上首個(gè)模數(shù)混合型FPGA。主要設(shè)計(jì)要點(diǎn)包括：逆變器硬件電路設(shè)計(jì)以及SPWM數(shù)字控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)。外圍強(qiáng)電電路的設(shè)計(jì)的難點(diǎn)在于用于前端升壓的高頻變壓器的設(shè)計(jì)以及輸出端LC濾波電感與電容的選取。另外，SPWM“H”字全橋逆變電路中的高懸浮電壓也是設(shè)計(jì)中需要值得注意的重要環(huán)節(jié)。在控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)方面，采用FPGA自上而下的設(shè)計(jì)方法，對(duì)其控制系統(tǒng)進(jìn)行了功能劃分，完成了SPWM產(chǎn)生器以及加入死區(qū)補(bǔ)償?shù)腜WM發(fā)生器、和反饋等模塊的設(shè)計(jì)。 論文的結(jié)束部分給出了設(shè)計(jì)結(jié)果，并指出了進(jìn)一步的工作的思路和方向。
標(biāo)簽： 逆變器 數(shù)字控制 技術(shù)研究
上傳時(shí)間： 2013-05-19
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隨著電力系統(tǒng)的迅速發(fā)展和電力電子技術(shù)的廣泛應(yīng)用，電能污染日益嚴(yán)重，電能質(zhì)量問題已經(jīng)成為電力部門及電力用戶越來越關(guān)注的問題。電能質(zhì)量的各項(xiàng)指標(biāo)若偏離正常水平過大，會(huì)給發(fā)電、輸變電和用電設(shè)備帶來不同程度的危害。電能質(zhì)量的好壞直接關(guān)系到國(guó)民經(jīng)濟(jì)的總體效益，因此對(duì)電能質(zhì)量進(jìn)行檢測(cè)和分析從而提高和改善電能質(zhì)量具有非常重要的意義。 本文首先介紹了電能質(zhì)量的基本概念，對(duì)各種電能質(zhì)量問題的分類、特征及產(chǎn)生原因和危害作了詳細(xì)的闡述。通過對(duì)電能質(zhì)量各項(xiàng)指標(biāo)（供電電壓偏差、頻率偏差、公用電網(wǎng)諧波、三相電壓不平衡度、電壓波動(dòng)與閃變）的分析，以傳統(tǒng)的傅立葉變換理論為基礎(chǔ)，針對(duì)目前電能質(zhì)量分析的難點(diǎn)即對(duì)突變的、暫態(tài)的、非平穩(wěn)的信號(hào)的檢測(cè)與分類，提出了基于快速傅立葉變換的暫態(tài)電能質(zhì)量分析方法。 在系統(tǒng)的研究了電能質(zhì)量分析的相關(guān)理論和檢測(cè)技術(shù)的基礎(chǔ)上，針對(duì)電能質(zhì)量分析系統(tǒng)中需要支持復(fù)雜算法和保持實(shí)時(shí)性的特殊要求，研制了基于DSP與ARM構(gòu)架的嵌入式電能質(zhì)量分析系統(tǒng)的硬件平臺(tái)和軟件系統(tǒng)。重點(diǎn)分析了DSP與ARM的選型依據(jù)、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、具體應(yīng)用等。并且詳細(xì)的介紹了硬件平臺(tái)的各部分組成和電路原理圖。隨后，提出了該裝置軟件部分設(shè)計(jì)思想，其中重點(diǎn)介紹了DSP部分的FFT算法設(shè)計(jì)、ARM部分的UC/OS-II操作系統(tǒng)移植和MiniGUI圖形界面開發(fā)。最后對(duì)論文的主要工作進(jìn)行了總結(jié)，對(duì)以后可深入研究的方向進(jìn)行了展望。 關(guān)鍵詞：電能質(zhì)量；傅立葉變換；快速傅立葉變換；UC/OS-Ⅱ；MiniGUI
上傳時(shí)間： 2013-06-15
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直接轉(zhuǎn)矩控制技術(shù)是繼矢量控制技術(shù)之后交流調(diào)速領(lǐng)域中新興的控制技術(shù)，它采用空間矢量的分析方法，在定子坐標(biāo)系下計(jì)算并控制轉(zhuǎn)矩和磁鏈，以獲得轉(zhuǎn)矩的高動(dòng)態(tài)性能。比較于矢量控制，它省去了復(fù)雜的矢量變換，克服了對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)子參數(shù)的依賴性，具有轉(zhuǎn)矩響應(yīng)快的優(yōu)點(diǎn)。然而，異步電動(dòng)機(jī)的直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)存在轉(zhuǎn)矩、電流和磁鏈脈動(dòng)較大，開關(guān)頻率不恒定的問題。本文在傳統(tǒng)直接轉(zhuǎn)矩控制的基礎(chǔ)上，針對(duì)其存在的缺點(diǎn)提出了基于空間矢量脈寬調(diào)制的直接轉(zhuǎn)矩控制策略。 這種新型的直接轉(zhuǎn)矩控制策略使空間矢量脈寬調(diào)制技術(shù)和直接轉(zhuǎn)矩控制技術(shù)相結(jié)合。把電動(dòng)機(jī)和PWM逆變器看成一體，使電動(dòng)機(jī)獲得賦值恒定的近似理想的圓形磁場(chǎng)，解決其轉(zhuǎn)矩、電流、磁鏈脈動(dòng)大，開關(guān)頻率不恒定的問題。在論文撰寫的過程中做了如下工作： 根據(jù)電機(jī)原理和坐標(biāo)變換理論，建立定子正交α—β兩相靜止坐標(biāo)系下的異步電動(dòng)機(jī)的數(shù)學(xué)模型，包括電機(jī)的磁鏈模型、轉(zhuǎn)矩模型和運(yùn)動(dòng)方程。 設(shè)計(jì)PI控制器，該控制器把轉(zhuǎn)矩和磁鏈誤差信號(hào)轉(zhuǎn)換成參考電壓，然后通過坐標(biāo)變換把參考電壓變換成SVPWM模塊所需的指令電壓，對(duì)SVPWM模塊進(jìn)行控制。 設(shè)計(jì)SVPWM控制模塊，其中設(shè)計(jì)了期望電壓空間矢量的合成方法，矢量區(qū)段的判斷，計(jì)算了開關(guān)器件的導(dǎo)通時(shí)間和時(shí)刻。 通過理論分析和設(shè)計(jì)各個(gè)模塊，組成了控制系統(tǒng)逆變器部分的仿真模型。在MATLAB/SIMULINK仿真工具箱中搭建仿真模型，通過設(shè)置合理的仿真參數(shù)、電機(jī)參數(shù)、給定量參數(shù)以及PI控制器的控制參數(shù)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行仿真研究，從而在理論上驗(yàn)證系統(tǒng)設(shè)計(jì)的正確性。 仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明了這種基于空間矢量脈寬調(diào)制的直接轉(zhuǎn)矩控制方法可以有效改善直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)的性能。減小傳統(tǒng)直接轉(zhuǎn)矩控制中的磁鏈和轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)，并使逆變器工作在恒定的開關(guān)頻率。最后總結(jié)論文所做的研究工作，并展望了今后的研究重點(diǎn)和方向。
標(biāo)簽： SVPWM 異步電動(dòng)機(jī) 直接轉(zhuǎn)矩
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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世界能源危機(jī)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(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展成為人類當(dāng)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(jìn)步，光伏發(fā)電技術(shù)和產(chǎn)業(yè)不僅是當(dāng)今能源的一個(gè)重要補(bǔ)充，更具備成為未來主要能源的潛力。當(dāng)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(dú)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(duì)光伏發(fā)電應(yīng)用形式和并網(wǎng)逆變器的分類進(jìn)行了闡述，綜合考慮可靠性、工作效率和成本，選擇兩級(jí)全橋結(jié)構(gòu)逆變器作為研究對(duì)象，該拓?fù)浣Y(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(hào)。根據(jù)系統(tǒng)具體情況，在不同的運(yùn)行模式下應(yīng)用不同的控制策略。并網(wǎng)運(yùn)行時(shí)，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(dú)立運(yùn)行時(shí)，逆變器采用電流電壓閉環(huán)控制輸出電壓。并利用MATLAB Simulink對(duì)兩種模式下工作的單相和三相逆變器進(jìn)行仿真。依據(jù)瞬時(shí)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(shí)候，容易對(duì)負(fù)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(xì)分析了獨(dú)立模式和并網(wǎng)模式之間切換過程，并對(duì)不同的切換順序進(jìn)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(duì)單相和三相逆變器兩種模式間切換過程進(jìn)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(duì)部分硬件設(shè)計(jì)進(jìn)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(yùn)行；獨(dú)立運(yùn)行；無縫切換
標(biāo)簽： 太陽能光伏發(fā)電 雙模式 逆變器
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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近年來，電源技術(shù)無論在理論研究，還是生產(chǎn)應(yīng)用方面都取得了許多成果和長(zhǎng)足的進(jìn)步。開關(guān)電源的研究涉及電力電子、自動(dòng)控制等技術(shù)領(lǐng)域，軟開關(guān)、高效率是開關(guān)電源的重要研究方向。因此，PFC技術(shù)和軟開關(guān)PWM技術(shù)作為成熟的技術(shù)，近些年來在中、小功率乃至大功率開關(guān)電源中得到普遍的應(yīng)用。 本文研究設(shè)計(jì)了一種具有功率因數(shù)校正和軟開關(guān)技術(shù)的高效率開關(guān)電源。該開關(guān)電源主要分為兩個(gè)部分，前一部分為單相有源功率因數(shù)校正電路，后一部分為采用移相控制軟開關(guān)技術(shù)的全橋變換器。 論文首先介紹了開關(guān)電源技術(shù)的發(fā)展以及涉及到的技術(shù)領(lǐng)域，然后闡述了現(xiàn)階段幾種提高開關(guān)電源技術(shù)的新方法，最后詳細(xì)敘述了整個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。在詳細(xì)分析和研究單相有源功率因數(shù)校正原理的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)出有源功率因數(shù)校正電路，并給出電路中升壓電感的設(shè)計(jì)方法。同時(shí)，設(shè)計(jì)出了大功率移相控制全橋軟開關(guān)PWMDC/DC變換器，詳細(xì)的研究了實(shí)現(xiàn)ZVS的條件。最后研制出了實(shí)驗(yàn)樣機(jī)，并給出了實(shí)驗(yàn)樣機(jī)的功率因數(shù)校正電路和移相全橋軟開關(guān)變換電路的實(shí)驗(yàn)波形。
標(biāo)簽： 功率因數(shù)校正 軟開關(guān)技術(shù) 開關(guān)電源設(shè)計(jì)
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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數(shù)字技術(shù)、電力電子技術(shù)以及控制論的進(jìn)步推動(dòng)弧焊電源從模擬階段發(fā)展到數(shù)字階段。數(shù)字化逆變弧焊電源不僅可靠性高、控制精度高而且容易大規(guī)模集成、方便升級(jí)，成為焊機(jī)的發(fā)展方向，推動(dòng)了焊接產(chǎn)業(yè)的巨大發(fā)展。針對(duì)傳統(tǒng)的埋弧焊電源存在的體積大、控制電路復(fù)雜、可靠性差等問題，本文提出了雙逆變結(jié)構(gòu)的焊機(jī)主電路實(shí)現(xiàn)方法和基于“MCU+DSP”的數(shù)字化埋弧焊控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案。 本文詳細(xì)介紹了埋弧焊的特點(diǎn)和應(yīng)用，從主電源、控制系統(tǒng)兩個(gè)方面闡述了數(shù)字化逆變電源的發(fā)展歷程，對(duì)數(shù)字化交流方波埋弧焊的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀進(jìn)行了深入探討，設(shè)計(jì)了雙逆變結(jié)構(gòu)的數(shù)字化焊接系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了穩(wěn)定的交流方波輸出。 根據(jù)埋弧焊的電弧特點(diǎn)和交流方波的輸出特性，本文采用雙逆變結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)焊機(jī)主電路，一次逆變電路選用改進(jìn)的相移諧振軟開關(guān)，二次逆變電路選用半橋拓?fù)湫问剑⒀芯苛藘纱文孀冞^程的原理和控制方式，進(jìn)行了相關(guān)參數(shù)計(jì)算。根據(jù)主電路電路的設(shè)計(jì)要求，電流型PWM控制芯片UC3846用于一次逆變電路的控制并抑制變壓器偏磁，選擇集成驅(qū)動(dòng)芯片EXB841作為二次逆變電路的驅(qū)動(dòng)。 本課題基于“MCU+DSP”的雙機(jī)主控系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)焊接電源的控制。其中主控板單片機(jī)ATmega64L主要負(fù)責(zé)送絲機(jī)和行走小車的速度反饋及閉環(huán)PI運(yùn)算、電機(jī)PWM斬波控制以及過壓、過流、過熱等保護(hù)電路的控制。DSP芯片MC56F8323則主要負(fù)責(zé)焊接電流、焊接電壓的反饋和閉環(huán)PI運(yùn)算以及控制焊接時(shí)序，以確保良好的電源外特性輸出。外部控制箱通過按鍵、旋轉(zhuǎn)編碼器進(jìn)行焊接參數(shù)和焊接狀態(tài)的給定，預(yù)置和顯示各種焊接參數(shù)，快速檢測(cè)焊機(jī)狀態(tài)并加以保護(hù)。 主控板芯片之間通過SPI通訊，外部控制箱和主控板之間則通過RS—485協(xié)議交換數(shù)據(jù)。通過軟件設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)焊接參數(shù)的PI調(diào)節(jié)，精確控制了焊接過程，并進(jìn)行了抗干擾設(shè)計(jì)，解決了影響數(shù)字化埋弧焊電源穩(wěn)定運(yùn)行的電磁兼容問題。 系統(tǒng)分析了交流方波參數(shù)的變化對(duì)焊接效果的影響，通過對(duì)焊接電流、焊接電壓的波形分析，證明了本課題設(shè)計(jì)的埋弧焊電源能夠精確控制引弧、焊接、 收弧等焊接時(shí)序，并可以有效抑制功率開關(guān)器件的過流和變壓器的偏磁問題，取得了良好的焊接效果。 最后，對(duì)數(shù)字化交流方波埋弧焊的控制系統(tǒng)和焊接試驗(yàn)進(jìn)行了總結(jié)，分析了系統(tǒng)存在的問題和不足，并指出了新的研究方向。 關(guān)鍵詞：埋弧焊；交流方波；數(shù)字化；逆變；軟開關(guān)技術(shù)
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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本文以單元機(jī)組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)為研究對(duì)象，在分析了協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)特性的基礎(chǔ)上，總結(jié)了實(shí)際運(yùn)行的協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)中存在的問題和影響控制效果的原因。把汽包鍋爐單元機(jī)組簡(jiǎn)化為一個(gè)具有雙輸入、雙輸出的被控對(duì)象以及做了一些合理假設(shè)的前提下對(duì)協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)建立的動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型進(jìn)行分析。 從快速滿足電網(wǎng)負(fù)荷指令的需求，抑制各種干擾，保證機(jī)組的穩(wěn)定運(yùn)行的中心任務(wù)出發(fā)，首次提出采用智能PID控制器作為汽機(jī)的主控制器，解決常規(guī)單自由度PID控制器不能兼顧目標(biāo)跟蹤特性和抗干擾特性的問題，并在一定程度上解決了協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)對(duì)鍋爐前饋回路過分依賴的問題。 針對(duì)鍋爐對(duì)象大遲延特性，利用模糊預(yù)估策略對(duì)過程的輸出進(jìn)行預(yù)測(cè)。補(bǔ)償了鍋爐側(cè)純延遲帶來的不利影響；而且還具備了模糊控制不依賴于系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，具有對(duì)系統(tǒng)參數(shù)變化不敏感，對(duì)于非線性、時(shí)變時(shí)滯等特性，呈現(xiàn)出較好的魯棒性等特點(diǎn)，當(dāng)出現(xiàn)較大的誤差時(shí)，可以把系統(tǒng)從很大的偏離中拉回來，提高了系統(tǒng)的響應(yīng)速度和安全性。仿真試驗(yàn)表明采用模糊預(yù)估能夠降低系統(tǒng)的超調(diào)，取得較好的控制效果。 由于單元機(jī)組中的鍋爐與汽機(jī)為強(qiáng)耦合系統(tǒng)，為了實(shí)現(xiàn)一對(duì)一的單一控制，決定采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)多變量解禍控制，通過仿真證明，達(dá)到了很好的解耦效果。 為了從全局上優(yōu)化系統(tǒng)的控制行為，采用模糊控制策略對(duì)鍋爐和汽機(jī)的指令進(jìn)行智能化的調(diào)整和約束。根據(jù)不同的負(fù)荷階段、主要參數(shù)的變化情況及時(shí)調(diào)整有關(guān)的指令，使協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)向著有利于全局優(yōu)化的方向調(diào)節(jié)。 本文將神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、模糊控制思想引入?yún)f(xié)調(diào)控制系統(tǒng)，并在此基礎(chǔ)上構(gòu)造神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、模糊自適應(yīng)控制的智能PID控制方案。通過理論分析和仿真實(shí)驗(yàn)證明了這一控制方法在電廠協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)中的實(shí)用價(jià)值，和傳統(tǒng)的PID控制比較，這種智能控制算法有效的提高了負(fù)荷的響應(yīng)速率，保證了系統(tǒng)的品質(zhì)，取得了很好的控制效果。
標(biāo)簽： 火電廠 單元機(jī)組 協(xié)調(diào)控制
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