隨著非線性負載在電網應用中的不斷增加,給電網造成的諧波污染日益嚴重,已成為影響電能質量的重要因素之一。與無源濾波器相比,有源濾波器具有濾波特性好,受電網阻抗影響小,可同時補償諧波和無功等優點,所以,有源電力濾波裝置作為一項有效措施,被廣泛地研究和應用。 本文首先介紹了諧波產生及其嚴重的危害性,綜述了國內外電力系統諧波抑制技術的發展概況以及有源電力濾波器在諧波抑制中的應用前景。闡明了以DSP為核心控制芯片的有源電力濾波器數字控制系統的特點。介紹了有源電力濾波器的結構和工作原理,在瞬時無功功率理論的基礎上設計了諧波電流的檢測方案,提出了有源電力濾波器全數字化控制系統的實施方案,包括信號調理、過零檢測、交流采樣、鎖相和濾波等,同時給出部分程序框圖及程序和程序運行結果。為了進行更加深入的理論分析,本文在MATLAB的SIMULINK仿真環境下建立了有源電力濾波器系統的仿真模型,并對諧波電流檢測方法進行了仿真對比。同時,重點進行了軟件設計,包括數字鎖相環、低通濾波器等,程序運行結果取得了令人滿意的效果。 本文以三相并聯有源電力濾波器為研究對象,設計了基于DSP芯片的數字化控制方案,該方案用一片DSP芯片TMS320F2812實現諧波指令電流計算和控制環節。并詳細介紹了該控制方案的軟件設計。 從目前國外的研究和使用情況來看,有源電力濾波器具有廣闊的應用前景。本題目今后的重點發展方向是進行實用化研究。
上傳時間: 2013-04-24
上傳用戶:lifangyuan12
隨著采煤自動化技術的發展,對煤礦井下供電系統可靠性、安全性和連續性的要求越來越高的要求,因此對礦用隔爆型高壓開關智能綜合保護系統的研究具有重要的理論和應用價值。隨著微機保護的發展,一些新的保護原理和方案,受到越來越多的關注,并逐步得到實際應用。然而這些新方法在改善保護性能的同時也對微機保護裝置的計算精度、速度和尋址空間等提出了更高的要求,因而也對構成微機保護裝置的硬件平臺提出了更高的要求。針對以上問題本文提出了一種新的微機保護設計方案,設計了一種基于DSP 和單片機雙CPU 結構的微機保護系統,并應用于高壓開關裝置當中DSP 作為主CPU 芯片主要完成數據采集、數據處理和保護等功能,8051 作為從CPU 主要完成鍵盤處理、液晶顯示處理和通訊等人機對話功能。此雙核結構具有并行工作,分工明確的優點,既保證了繼電保護的速動性,選擇性、靈敏性和可靠性,又實現了實施測量的高精度。 本文首先根據礦井高壓電網的實際情況,從理論上分析了礦井高壓電網常見故障的電氣特征,并參照相關標準制定了相應的保護原理和動作指標,尤其是針對礦井供電系統中普遍采用中性點不接地的情況,采用了“基于零序功率方向型”的選擇性漏電保護原理。然后分析了交流采樣、直流采樣方法的優缺點,確定了高壓防爆開關保護系統的采樣方式。 保護系統的硬件是實現保護原理的平臺,其穩定性和可靠性直接影響到保護功能的實現。本微機保護系統是基于DSP 和單片機的雙CPU 微機線路綜合保護測控裝置,DSP 的采用大大提高了保護裝置的數據處理速度,雙CPU 結構大大提高了裝置的可靠性。另外,該裝置不僅可以完成繼電保護功能,而且緊隨當前電力系統自動化發展的需要,還可以完成測量、控制、數據通訊的功能,亦即實現保護、控制、測量、數據通訊一體化。
上傳時間: 2013-05-17
上傳用戶:2007yqing
礦井高壓電網多以6KV 供電為主,高壓防爆開關成為了井下供電系統的最為關鍵的設備之一。近年來,由于煤礦開采中因電氣保護失控而引發事故的增長,國家對井下供電系統的可靠性、安全性的要求越來越高,因而采用現代化新技術對礦井下高壓控制設備進行技術改造和創新被提到了一個重要的高度。隨著微機技術的應用與發展,以單片機為核心的高壓開關智能綜合保護技術,能夠較好地完成對多路信號進行處理,增強和增加了保護的功能,其應用對于提高供電質量、保證人身安全、完善電網保護都具有很重要的現實意義。本文設計了一個雙CPU 的保護控制系統,雙CPU 結構就是采用16 位DSP(Digital SignalProcessing)芯片TMS320LF2407A 和增強型51 單片機STC89C58RD+進行分工合作并行處理,前者作為從CPU 完成各種保護功能,后者作為主CPU 完成參數的整定、顯示、數據下放以及PROFIBUS 通訊擴展。既能充分利用DSP 的高速數據處理性能,提高保護動作特性; 同時,在不影響數據處理的情況下又擴展了人機界面和總線通訊功能。 本文從理論上分析了礦井高壓電網中性點不接地系統的主要故障的電氣特征,并有針對性地提出了零序電流方向型選擇性漏電保護、相敏短路保護和絕緣監視保護,然后分析了采樣原理和算法,確定了同步交流采樣和全波傅立葉算法相結合的采樣計算方法。此外,針對系統可能遇到的各種干擾,在硬件、軟件兩方面進行了抗干擾設計。最后通過試驗數據驗證了系統對線路故障具有可靠的動作特性。 該保護控制系統性能穩定、動作可靠,簡單的按鍵操作和醒目的液晶顯示給工作人員帶來了極大方便,實現了檢測、保護、控制和通訊的一體化。 本課題是圍繞著天津市科技攻關立項項目“礦用高壓隔爆開關智能控制系統的開發”來進行地研究。
上傳時間: 2013-06-11
上傳用戶:xiangwuy
電壓源型PWM逆變器在當前的工業控制中應用越來越廣泛,在其應用領域中,交流電動機的運動控制是其很重要的組成部分。在PWM逆變器的控制過程中,設置死區是為了避免逆變器的同一橋臂的兩個功率開關器件發生直通短路。盡管死區時間很短,然而當開關頻率很高或輸出電壓很低時,死區將使逆變器輸出電壓波形發生很大畸變,進而導致電動機的電流發生畸變,電機附加損耗增加,轉矩脈動加大,最終導致系統的控制性能降低,甚至可能導致系統不穩定。為此,需要對逆變器的死區進行補償。本文針對連續空間矢量調制提出了一種改進的減小零電流鉗位和寄生電容影響的死區效應補償方法;針對斷續空間矢量調制提出了通過改變空間矢量作用時間,來改變驅動信號脈沖寬度的補償方法,并對這兩種方法進行了理論分析和仿真研究。 本文首先詳細分析了死區時間對逆變器輸出電壓和電流的影響,以及功率開關器件寄生電容對輸出電壓的影響。其次對已提出的減小零電流鉗位和寄生電容影響的死區效應補償方法進行了理論分析,該方法先計算出補償電壓,再對由零電流鉗位現象引起的補償電壓極性錯誤進行校正,極性校正的參考量為d軸補償電壓的幅值,然而補償電壓的大小隨電流的變化而變化,因此該方法存在電壓極性校正時參考量為變化量的缺點,而且該方法只適用于id=0的控制方式,適用性較差。針對這些問題,本文提出了改進的減小零電流鉗位和寄生電容影響的補償方法,改進后的方法是先對由零電流鉗位現象引起的電流極性錯誤進行校正,然后再計算補償電壓的大小,電流極性校正時的參考量為三相電流極性函數轉化到γ-坐標系的函數sγ的幅值,sγ的幅值與補償電壓大小無關為恒定值,而且適用于任何控制方式,適應性強。再次把改進的減小零電流鉗位和寄生電容影響的死區效應補償方法應用到PMSM矢量控制系統中,采用MATLAB和Pspice兩種方法進行了仿真研究,仿真結果驗證了補償方法的有效性。對兩種仿真結果的對比分析,表明PSpice模型能更好的模擬逆變器的非線性特性。 最后,文章分析了連續空間矢量調制和斷續空間矢量調制的輸出波形的區別和死區對兩種波形影響的不同。針對DSP芯片TMS320LF2407A硬件產生的斷續SVPWM波,提出了根據電壓矢量和電流矢量的相位關系,通過改變空間矢量作用時間,來改變驅動信號脈沖寬度,對其進行死區補償的方法。給出了基本空間矢量作用時間調整的實現方法,并建立了MATLAB仿真模型,進行仿真研究,仿真結果驗證了補償方法的正確性和有效性。
上傳時間: 2013-06-04
上傳用戶:330402686
隨著電力電子技術的發展,各類電力電子裝置應運而生,這些產品在出廠前需要根據不同的需要進行相應的測試和校驗。傳統的負載測試存在著能耗大、靈活性差等諸多缺點,已經越來越不能滿足各種測試場合的要求,特別是一些要求用動態變化的負載、非線性負載、具有負阻特性的負載以及有源負載等測試場合。因此針對這一問題,本文利用電力電子技術結合計算機技術、控制技術等設計了一種通用的交流電子負載模擬裝置,以滿足各種測試場合的要求。 @@ 交流電子負載是一種可以模擬真實負載的電力電子裝置,它不但可以模擬傳統的線性負載,也可以模擬各種非線性負載、有源負載等其他形式的負載。目前國內外對電子負載的研究還不成熟,有些是使交流電源按照一定的功率放電,但是輸出電流卻與真實負載測試下的電流有較大的差別;而有些雖然能夠準確控制電源的放電電流取得和真實負載一樣的效果,但試驗電能完全被消耗掉,造成很大的浪費。本文研究的新型交流電子負載克服了以上電子負載方案的缺點,可以滿足各種試驗場合的測試需求,能夠在很大程度上減少能量浪費,豐富試驗樣式且節約試驗成本。 @@ 本文分析了能饋式交流電子負載的模擬原理,確定了采用中間直流環節的交-直-交主電路結構,其一端接待測交流電源,另一端接低壓交流電網。前級負載模擬環節和后級能量回饋環節均采用可四象限運行的電壓型PWM(Pulse Width Modulation)變換器。負載模擬環節直接與待測電源連接,采用電流滯環瞬時值比較方式,使電源輸出的實際電流信號準確、快速的跟蹤其指令電流信號值,使得電子負載對待測電源呈現設定的負載形式,完成電子負載的模擬功能;能量回饋環節與電網連接,通過控制輸出電流與電網電壓同頻、同相位,實現試驗電能的單位功率因數回饋電網的目的,變換器的控制采用常規的雙閉環控制方式,電流內環控制實際電流跟蹤指令值的變化,電壓外環通過控制輸出電流的大小使直流側母線電壓穩定為設定指令值。 @@ 電子負載系統在負載模擬部分通過人機接口設定具體負載形式和負載屬性,為了更加準確快速的得到電流指令信號值,文中采用更加直接的數值計算方 法,由數字信號處理器實時計算出該給定負載模式下的指令電流值。使用交流小信號分析法得到了系統的頻域方塊圖,并對主電路元件參數以及調節器進行了優化設計。針對大功率開關管開關頻率存在的限制,本文提出了幾種提高電流跟蹤精度的改進方法,取得了良好的效果。整個系統在PSIM平臺上進行了不同工作模式下的仿真,仿真結果表明方案切實可行。最后依據仿真方案設計基于TMS320F2812的控制系統和功率電路,使用PROTEL軟件進行了原理圖的繪制。@@關鍵詞:電子負載;能量回饋;電壓型變換器;滯環PWM電流控制;雙閉環;PWM整流器
上傳時間: 2013-05-26
上傳用戶:saharawalker
作為新一代直流輸電技術,基于電壓源換流器的高壓直流輸電憑借其獨特的技術優點取得了飛速的發展,并已在新能源發電系統聯網、電網非同步互聯、無源系統供電、無功補償等場合得到實際工程應用。在我國,VSC-HVDC的研究尚處于起步階段。本論文著重開展了VSC-HVDC技術的數學建模和控制策略的研究。論文的主要工作和取得的創新性成果如下: 1.建立了系統標么值模型,分析了VSC-HVDC的運行原理和穩態功率特性。明確了系統主電路參數對運行特性的影響,在此基礎上提出了一種功率定義下的換流電抗、直流電壓和直流電容以及頻域下的交流濾波器參數設計方法。 2.設計了一種基于無差拍控制的VSC-HVDC直接電流離散控制器。針對控制系統存在的VSC電壓輸出能力限制、PI控制器積分飽和現象和離散采樣時間延遲問題,提出了相應的解決方法,推導了其電流內環控制器與功率外環離散控制器的設計原則。 3.推導了換流站網側與VSC交流側功率節點以及換流電抗與損耗電阻上的瞬時功率方程,在此基礎上提出了一種換流站網側功率節點控制并補償換流電抗與損耗電阻消耗二倍頻功率的不平衡控制策略,設計了該控制策略下的雙序矢量控制器模型。同時針對傳統dq軟件鎖相環在電壓不平衡時鎖相速度慢的缺點,提出了一種基于前置相序分解的頻率自適應dq鎖相環,提高了不平衡控制算法的動態性能與穩態特性。 4.對VSC閥在交流電網低電壓故障下的過流現象進行分析并提出了一種考慮正負序分量影響的指令電流限制器,保證了故障限流效果。分析比較了VSC閥電流裕度穿越法和指令電流限制器穿越法的特性,在此基礎上提出一種結合正負序指令電流限制器與控制模式切換的交流電網低電壓穿越控制方法,從而解決交流電網低電壓故障時系統穩定與VSC過流問題。 5.在分析現有VSC-HVDC拓撲的基礎上,從降低電力電子器件直接串聯數目、器件開關頻率和簡化主電路拓撲結構三個方面出發,將傳統直流輸電中常用的變壓器隔離式多模塊結構引入VSC-HVDC系統,并針對該模塊級聯式拓撲提出一種系統協調控制與模塊獨立運行相結合的新型控制策略。針對該拓撲下送端站存在的各模塊直流側電容電壓均衡問題,提出了一種基于有功分量調節的直流側電壓控制方法。
上傳時間: 2013-06-03
上傳用戶:lw4463301
當今高新技術不斷發展,越來越多的高精度儀器設備對輸入電源,特別是對輸入交流電源的穩壓精度要求越來越高。與此同時,隨著我國經濟的發展和用電負載的急劇增加,電壓波動和波形畸變等供電質量問題日趨突出,不能滿足高精度儀器設備的需要,因而就需要在電網和這些設備之間增加高穩壓精度、寬穩壓范圍的交流穩壓電源。基于Delta逆變技術的交流穩壓電源既能進行瞬時的交流電壓穩定補償,又能提高整流輸入端的功率因數,減少諧波對電網的污染,因而具有重要的實際意義和研究價值。 本文采取串聯補償型變換器作為主電路的拓撲結構,并從能量雙向傳輸方面對主電路進行了詳細闡述。針對Delta逆變器工作特點對交流穩壓電源的工作原理進行了分析,并提出一種正向補償采取整流加高頻斬波,負向補償采取有源箝位Buck變換器的工作模式。建立Delta逆變器與電網相互作用的等效電路模型,得出了理想補償電壓與實際補償電壓定量關系式,分析了逆變輸出濾波器的結構、位置對濾波效果的影響和電氣參數對實際補償效果的作用規律。完成了逆變器的輸出濾波器、補償變壓器的設計和PWM整流器電容參數的計算。 針對穩壓系統中Delta逆變器和PWM整流器兩個主體環節,對Delta逆變器的前饋、反饋控制特性和PWM整流器的間接、直接電流控制特性分別進行了綜合比較,并應用MATLAB軟件建立了改進前饋控制與直接電流控制的仿真模型,對Delta逆變交流穩壓速度和精度進行了系統仿真分析,給出了仿真波形,驗證了文中所述控制策略的可行性。
上傳時間: 2013-07-10
上傳用戶:1047385479
隨著現代電機技術、現代電力電子技術、微電子技術、控制技術及計算機技術等支撐技術的快速發展,先前困擾著交流伺服系統的電機控制復雜、調速性能差等問題取得了突破性的進展。交流伺服系統的性能日漸提高,價格趨于合理。交流伺服系統取代直流伺服系統尤其是在高精度、高性能要求的伺服驅動領域成了現代伺服控制系統的一個發展趨勢。由于感應電機具有結構堅固,制造容易,價格低廉等優勢,因而感應電機伺服系統具有很好的發展前景,代表了將來交流伺服技術的發展方向。 首先,本文結合大量的文獻資料,總結和分析了當前交流伺服系統的發展現狀,明確了加強開發交流感應電機伺服系統的意義。 其次,深入研究了矢量控制的坐標變換理論和交流感應電機的數學模型。在此基礎闡述了基于轉子磁場定向的矢量控制原理,建立其相應的控制方程。結合空間矢量脈寬調制(SVPWM)的原理,提出了交流伺服系統的控制方案。 再次,本研究以DSP TMS320F2812A為核心控制單元,以一體化智能功率模塊(ASIPM)為功率電路主體,基于模塊化設計原則設計和實現了一臺軟、硬件結合的全數字化控制系統;并對設計中的一些關鍵環節進行了理論研究和實踐探索。 最后,對感應電機伺服系統進行了試驗研究。本文通過實驗分析,驗證了系統設計方案的有效性和可行性,并指出了系統進一步的改進方向。
上傳時間: 2013-06-01
上傳用戶:ligong
各類交流電源在產品開發過程中都需要進行長時間的帶載測試,以檢驗其電氣性能。傳統使用電阻、電感和電容這類無源元件作為負載的測試方法存在參數調節不方便、發熱量大、耗能等諸多缺點。為克服傳統測試方法的不足,本文研究了一種帶能量回饋功能的交流電子負載裝置,采用交直交變換結構,由具有公共直流母線的兩級電壓型PWM整流器組成。通過控制前級PWM整流器的輸入功率因數,在其輸入端模擬不同阻抗特性的負載;后級PWM整流器工作在并網逆變狀態,將被測試電源發出的電能回饋至電網進行循環利用。 交流電子負載屬于一種測試設備,需要實現用戶交互、通訊、監控等功能,因此采用了以DSP芯片為核心的數字控制方案。本文首先探討了數字控制技術對變換器性能的影響,重點討論了當數字脈寬調制器精度不足時會引起輸出產生極限環振蕩的問題。分析了極限環振蕩產生的原因,并以BUCK、BOOST和BUCK-BOOST三種基本變換器的數字控制器設計為例,推導出了為避免極限環振蕩,數字脈寬調制器應滿足的最小精度要求。在MATLAB中建立了數字控制器的仿真模型,設計了一臺數字控制BUCK變換器實驗樣機,仿真和實驗結果驗證了理論分析的正確性。 根據處理電能方式的不同,交流電子負載可分為能量消耗型和能量回饋型兩大類。本文首先針對交流電源產品的功能性測試應用場合,提出了一種新的能量消耗型交流電子負載結構和相應的控制方法。然后重點介紹了能量回饋型交流電子負載的工作原理及其控制策略。分析了功率電路中主要元件參數的選取方法。其中,對工作在任意功率因數情況下的單相PWM整流器中交流濾波電感的取值作了重點討論。在Saber軟件中建立了系統的仿真模型,設計了一臺以TMS320F2812 DSP芯片為控制核心的能量回饋型交流電子負載原理樣機,仿真和實驗結果驗證了系統方案的可行性和正確性。最后針對交流電子負載的并網能量回饋功能,初步分析了一種基于正反饋思想的并網系統孤島檢測方法,并進行了仿真驗證。
上傳時間: 2013-07-29
上傳用戶:zlf19911217
比例-積分-微分(PID)是過程控制中最常用的一種控制算法。算法簡單而且容易理解,應用十分廣泛。但由于應用領域的不同,功能上差別很大,系統的控制要求及關心的控制對象也不相同。數字PID控制比連續PID控制更為優越,因為計算機程序的靈活性,很容易克服連續PID控制中存在的問題,經修正而得到更完善的數字PID算法。本文以三相全控整流橋阻性負載為實際電路,控制主電路電壓,旨在提出一種智能數字PID控制系統的設計思路,并給出了詳細的硬件設計及初步軟件設計思路。 PID控制系統采用高性能、低功耗的ARM微處理器S3C44BO作為核心處理單元,內部的10位ADC作為信號采集模塊,采用了矩陣鍵盤和640*480的液晶作為人機接口;串口作為通信模塊實現了上位機的監控。采用芯片內部自帶的PWM模塊,輸出16M Hz PWM信號并經過一階低通濾波器得到0~5V的控制信號用于觸發主電路控制器,實現PID整定。 軟件方面,分析和研究了uC/OSⅡ的內核源碼,實現了其在32位微處理器上的移植,作為管理各個子程序執行的系統軟件。選用了圖形處理軟件uC/GUI用于完成LCD顯示及控制。PID算法采用了增量式數字PID算法,采用規一化算法進行參數選取。上位機部分采用了C#語言進行編寫。另外,采用了RTC(Real Time Clock)作為系統時鐘,可以實現系統的定時運行、定時模式切換等。在上位機上也可以方便的控制程序的執行,實現遠程監控。 在論文的最后詳細的介紹了智能PID控制系統在三相全控橋主電路中的具體應用。總結了調試中遇到的問題,對今后工作中需要進一步改善和探索的地方進行了展望。
上傳時間: 2013-08-01
上傳用戶:lvzhr