本文設(shè)計(jì)的變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)由上位機(jī)、PLC、變頻器、壓力變送器等組成。本系統(tǒng)包含三臺(tái)水泵電動(dòng)機(jī)，采用通用變頻器來實(shí)現(xiàn)對(duì)三相水泵電動(dòng)機(jī)組的軟啟動(dòng)和變頻調(diào)速，運(yùn)行切換采用“先開先停”的原則。壓力變送器檢測當(dāng)前水壓信號(hào)，送入PLC與設(shè)定值經(jīng)PID比較運(yùn)算，從而控制變頻器的輸出電壓和頻率，進(jìn)而改變水泵電動(dòng)機(jī)組的轉(zhuǎn)速來改變供水量，最終保持管網(wǎng)壓力恒定在設(shè)定值附近。把模糊控制算法引入到控制系統(tǒng)中，從而改善了系統(tǒng)的靜動(dòng)態(tài)特性。 模糊控制是一種不依賴于被控過程數(shù)學(xué)模型的仿人思維的控制技術(shù)。它可以利用領(lǐng)域?qū)＜业牟僮鹘?jīng)驗(yàn)或知識(shí)建立被控系統(tǒng)的模糊規(guī)則，有較好的知識(shí)表達(dá)能力。但傳統(tǒng)的模糊控制同PID算法一樣，均為“事后調(diào)節(jié)”，因而對(duì)大遲延對(duì)象的控制效果不是很理想。預(yù)測控制的核心是不僅注意過去及現(xiàn)在的目標(biāo)值，而且注意將來的目標(biāo)值，使受控量和目標(biāo)值的偏差盡可能地小，從而提高系統(tǒng)的控制性能。預(yù)測控制和模糊控制是各自獨(dú)立發(fā)展起來的兩類控制方法，在二者充分發(fā)展的基礎(chǔ)上，提出將預(yù)測的思想和模糊的思想結(jié)合起來，形成一種新的控制方法——模糊預(yù)測控制FPC。 本文將FPC技術(shù)應(yīng)用于供水系統(tǒng)，設(shè)計(jì)出自調(diào)整修正因子模糊PID控制器，克服了傳統(tǒng)PID控制設(shè)計(jì)中的參數(shù)調(diào)整困難的問題。模糊PID控制是在大誤差范圍內(nèi)采用模糊控制，以提高動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度；在小誤差范圍內(nèi)采用PID控制，引入積分控制作用以消除靜態(tài)誤差，提高控制精度。本設(shè)計(jì)通過變頻調(diào)速實(shí)現(xiàn)恒水壓控制，并針對(duì)系統(tǒng)的時(shí)滯特點(diǎn)采用Smith預(yù)估控制器進(jìn)行補(bǔ)償。利用Matlab對(duì)其模型進(jìn)行仿真，仿真結(jié)果與傳統(tǒng)控制算法相比較，該算法具有魯棒性好，實(shí)現(xiàn)簡單，易于在線調(diào)整等優(yōu)點(diǎn)，系統(tǒng)響應(yīng)曲線沒有超調(diào)，系統(tǒng)的建立時(shí)間比較短，抗干擾能力強(qiáng)。 通過對(duì)上位機(jī)和PLC之間通信的分析和研究，完成了上、下位機(jī)的通信設(shè)置，給出了上位機(jī)監(jiān)控程序編寫方法，通過通信模塊實(shí)現(xiàn)了對(duì)供水系統(tǒng)的遠(yuǎn)程監(jiān)控及故障報(bào)警。 所開發(fā)的系統(tǒng)將FPC與PLC相結(jié)合，克服了傳統(tǒng)的調(diào)節(jié)器的缺點(diǎn)，充分發(fā)揮了PLC控制靈活、編程方便、適應(yīng)性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)，提高了控制的精確度。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該系統(tǒng)能對(duì)異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速實(shí)現(xiàn)精確控制，實(shí)用性強(qiáng)，具有一定的推廣價(jià)值。
標(biāo)簽： PLC FPC 變頻調(diào)速系統(tǒng)
上傳時(shí)間： 2013-05-19
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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)用場合，較之VSR，在經(jīng)濟(jì)和技術(shù)上更具優(yōu)勢。 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，簡化了控制器結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)網(wǎng)側(cè)電流的無差跟蹤。 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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21世紀(jì)，人類面臨著實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)和社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的重大挑戰(zhàn)，能源問題越來越突出，太陽能等可再生能源逐漸成為人類關(guān)注的焦點(diǎn)。時(shí)至今日，人類對(duì)光伏系統(tǒng)的研究越來越深入廣泛，但在光伏系統(tǒng)的研發(fā)過程中，太陽能電池由于受日照強(qiáng)度、環(huán)境溫度影響較大，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)成本過高，研發(fā)周期變長。太陽能電池陣列模擬器便能較好地解決這一問題。 @@ 本文首先對(duì)比了模擬式太陽能電池模擬器和數(shù)字式太陽能電池模擬器的優(yōu)缺點(diǎn)，選取了數(shù)字式太陽能電池陣列模擬器作為研究對(duì)象，并對(duì)研究太陽能電池陣列模擬器的實(shí)際意義作了闡述。隨后描述了太陽能電池的輸出特性，討論了適合工程計(jì)算的太陽能電池陣列數(shù)學(xué)物理模型。 @@ 本文研究的太陽能電池陣列模擬器由功率電路和控制電路兩部分組成。功率電路選取了半橋型DC/DC電路作為主電路拓?fù)洌瑢?duì)其工作過程進(jìn)行了分析，并對(duì)各部分電路進(jìn)行了設(shè)計(jì)。然后設(shè)計(jì)了電壓電流雙閉環(huán)調(diào)節(jié)器，在此基礎(chǔ)之上用PSIM仿真軟件對(duì)所設(shè)計(jì)的太陽能電池陣列模擬器進(jìn)行了仿真，包括靜態(tài)工作點(diǎn)的仿真以及動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度的仿真，通過仿真驗(yàn)證了模擬器能夠達(dá)到所要求指標(biāo)。 @@ 控制電路板是整個(gè)模擬器的核心控制部分，通過控制運(yùn)算提供輸出電壓的參考值，進(jìn)而提供控制功率管開通關(guān)斷的PWM信號(hào)。本文選取了microchip公司的dsPIC30F2023作為主控制芯片，分析了該型號(hào)微處理芯片的性能特點(diǎn)，介紹了模擬信號(hào)采樣電路、232通訊電路、人機(jī)交互界面電路等外圍電路的硬件設(shè)計(jì)，調(diào)節(jié)器采用了數(shù)字PID控制。 @@ 在MPLAB集成開發(fā)環(huán)境中進(jìn)行了軟件方案的設(shè)計(jì)，主要包括主程序、生成PWM程序、AD采樣、故障處理、人機(jī)交互程序等，介紹了各個(gè)模塊的程序流程。 @@ 軟硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)完成后，最終實(shí)現(xiàn)了太陽能電池陣列模擬器，可以為光伏系統(tǒng)的研究提供一個(gè)良好的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。 @@關(guān)鍵詞：太陽能電池陣列模擬器；半橋型DC/DC變換器；dsPIC30F2023
上傳時(shí)間： 2013-07-28
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隨著環(huán)境污染和能源短缺問題的日趨嚴(yán)重，尋找一種儲(chǔ)備大、無污染的新能源已經(jīng)上升到世界各國的議事日程。太陽能作為當(dāng)今最理想環(huán)保的能源之一，已經(jīng)得到了人類越來越廣泛的應(yīng)用。本文以光伏（Photovoltaic—PV）并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)為研究對(duì)象，以最大限度利用太陽能、無污染回饋電網(wǎng)為主要目標(biāo)，開展了光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的理論研究和仿真，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。光伏并網(wǎng)逆變器是光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)中必不可少的設(shè)備之一，其效率的高低、可靠性的好壞將直接影響整個(gè)光伏發(fā)電系統(tǒng)的性能和投資。本文主要研究適用于并網(wǎng)型光伏發(fā)電系統(tǒng)的逆變器。 本文以一個(gè)完整的光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)為研究對(duì)象，重點(diǎn)對(duì)單相光伏并網(wǎng)系統(tǒng)進(jìn)行了全面的分析，并從并網(wǎng)系統(tǒng)的主電路拓?fù)洹⒖刂撇呗浴⒐聧u效應(yīng)以及系統(tǒng)的可靠性分析幾個(gè)方面做了詳細(xì)的分析和仿真實(shí)驗(yàn)。 首先，介紹了國內(nèi)外光伏并網(wǎng)發(fā)電產(chǎn)業(yè)的現(xiàn)狀，并對(duì)光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)、優(yōu)缺點(diǎn)、發(fā)展趨勢及光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)對(duì)逆變器的要求做了簡單介紹，對(duì)光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)建立了總體認(rèn)識(shí)。 其次，討論研究了逆變器主電路的拓?fù)湫问剑⒏鶕?jù)實(shí)際情況，選擇了無變壓器的兩級(jí)結(jié)構(gòu)，即前級(jí)DC/DC變換器和后級(jí)DC/AC逆變器，兩部分通過DClink連接。前級(jí)的DC/DC模塊采用Boost拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，后級(jí)的DC/AC逆變器采用逆變?nèi)珮驅(qū)崿F(xiàn)逆變，向電網(wǎng)輸送功率。討論確定了逆變器輸出電流的控制方式，并最終確定了光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的總體方案。高性能的數(shù)字信號(hào)處理器芯片（Digital Signal Processor—DSP）的出現(xiàn)，使得一些先進(jìn)的控制策略應(yīng)用于光伏并網(wǎng)的控制成為可能。本文以TI公司的數(shù)字信號(hào)處理器芯片TMS320F2812為核心，設(shè)計(jì)了控制電路并給出了驅(qū)動(dòng)電路、保護(hù)電路的設(shè)計(jì)以及系統(tǒng)的電磁兼容設(shè)計(jì)思想。應(yīng)用MATLAB/Simulink中的工具箱搭建了整個(gè)電路模型，進(jìn)行了仿真實(shí)驗(yàn)研究。 再次，我們已經(jīng)知道孤島效應(yīng)問題關(guān)系到光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的安全問題。本文分析了孤島效應(yīng)產(chǎn)生的原因、對(duì)電網(wǎng)的危害和目前各種常用的被動(dòng)和主動(dòng)及外部孤島效應(yīng)的檢測方法。根據(jù)本文涉及的光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的特點(diǎn)，采用了電壓前饋正反饋檢測孤島的方法，然后詳細(xì)介紹了該方法的原理和實(shí)現(xiàn)過程， 并給出了逆變器的反孤島效應(yīng)模型和仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果。仿真結(jié)果證明，該方法是可行的，并且達(dá)到了IEEE Std．2000—929標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。 光伏系統(tǒng)的可靠性研究對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行乃至投資決策產(chǎn)生了重要影響。本論文以光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的基本組成為線索，對(duì)各部分進(jìn)行可靠性分析，對(duì)滿足一定可靠性水平的光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)進(jìn)行分析，從而對(duì)其的推廣使用起到了理論指導(dǎo)作用。 關(guān)鍵詞：光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)；逆變器；孤島效應(yīng)；DSP；可靠性分析
標(biāo)簽： 光伏并網(wǎng) 逆變器 可靠性分析
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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隨著“節(jié)能環(huán)保”概念的提出，以解決電力緊張，環(huán)境污染等問題為目的的新能源利用方案得到迅速的推廣，使得分布式發(fā)電備受關(guān)注，即將成為世界各國重要的發(fā)電形式。帶有分布式電源的配電網(wǎng)及電力電子裝置的大量應(yīng)用致使電能質(zhì)量下降，如何將分布式發(fā)電系統(tǒng)的能量回饋至電網(wǎng)的同時(shí)有效改善電能質(zhì)量是一個(gè)重要的問題，因此在分布式發(fā)電系統(tǒng)中起電能變換作用的逆變器成為研究的一個(gè)熱點(diǎn)。本篇主要以電壓型并網(wǎng)逆變器為研究對(duì)象，對(duì)并網(wǎng)逆變器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、控制策略、參數(shù)的選擇、并網(wǎng)實(shí)驗(yàn)等方面作出了詳細(xì)的分析和研究。 首先根據(jù)帶有分布式發(fā)電的配電網(wǎng)的特點(diǎn)提出一種新的諧波治理思路，即將改善電能質(zhì)量的有源濾波技術(shù)結(jié)合到分布式逆變電源中，設(shè)計(jì)一種新型的多功能并網(wǎng)逆變器。用開關(guān)函數(shù)法建立了并網(wǎng)逆變器小信號(hào)數(shù)學(xué)模型，確定了以PI閉環(huán)調(diào)節(jié)為核心的復(fù)合控制策略，同時(shí)為了使輸出電流控制達(dá)到更好的效果，采用電網(wǎng)電壓前饋補(bǔ)償方法抵消電網(wǎng)電壓擾動(dòng)對(duì)并網(wǎng)電流的影響；基于瞬時(shí)無功功率的id-iq諧波電流檢測算法能精確檢測和分離所需要的有功和諧波分量；基于DSP的軟件鎖相控制算法能實(shí)現(xiàn)并網(wǎng)電流與電網(wǎng)電壓同頻同相。 其次對(duì)并網(wǎng)逆變器控制系統(tǒng)的軟硬件進(jìn)行了分塊設(shè)計(jì)：對(duì)逆變系統(tǒng)的A/D轉(zhuǎn)換電路、逆變驅(qū)動(dòng)電路、PWM信號(hào)發(fā)生電路等電路進(jìn)行了詳細(xì)地分析和說明。利用DSP主控芯片TMS320LF2407A內(nèi)部的SCI異步串行通信接口實(shí)現(xiàn)了逆變器的人機(jī)交互功能，利用其內(nèi)嵌的CAN控制模塊實(shí)現(xiàn)了逆變器的并機(jī)通信功能；同時(shí)在TI DSP2000的運(yùn)行環(huán)境下給出控制系統(tǒng)的主程序和周期中斷子程序流程。 最后開發(fā)了以功率器件IPM構(gòu)成的三相PWM變流橋主電路的多功能逆變電源實(shí)驗(yàn)平臺(tái)和相關(guān)配套輔助電路，完成了逆變電源的輸出有功功率及消除諧波的實(shí)驗(yàn)并給出了裝置樣機(jī)的實(shí)物圖以及實(shí)驗(yàn)波形圖。驗(yàn)證了逆變器工作原理分析的正確性和系統(tǒng)設(shè)計(jì)思路的可行性。 本文所做工作拓寬了帶有分布式發(fā)電的配電網(wǎng)諧波治理的思路，對(duì)推動(dòng)我國節(jié)能供電、新能源的利用以及改善電網(wǎng)電能質(zhì)量等方面具有一定的理論意義和較強(qiáng)的實(shí)用價(jià)值。
標(biāo)簽： 諧波抑制 分布式發(fā)電 并網(wǎng)逆變器
上傳時(shí)間： 2013-06-06
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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。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
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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永磁同步電機(jī)是同步電機(jī)的一個(gè)重要類型，其轉(zhuǎn)子一般采用稀土永磁材料做激磁磁極，與傳統(tǒng)同步電機(jī)相比，體積和重量大為減小，而且結(jié)構(gòu)簡單，運(yùn)行可靠，維護(hù)更方便。現(xiàn)代電氣傳動(dòng)控制的發(fā)展趨勢之一是開發(fā)新的交流調(diào)速與伺服系統(tǒng)。無論在矢量控制還是標(biāo)量控制中，轉(zhuǎn)速與位置的閉環(huán)控制都需要在電機(jī)軸上安裝一個(gè)速度傳感器，但是由于速度傳感器的引進(jìn)不僅增加了成本，降低了系統(tǒng)可靠性，還存在安裝問題，效果并不十分理想。因此高性能無速度傳感器控制成為近年來電機(jī)研究的熱點(diǎn)。 本文在系統(tǒng)介紹卡爾曼濾波器的基礎(chǔ)上，將其引入到永磁同步電機(jī)無速度傳感器狀態(tài)觀測中。由于永磁同步電機(jī)是一個(gè)強(qiáng)耦合的多階非線性系統(tǒng)，本文采用了工程實(shí)際中普遍采用的泰勒展開式截?cái)嗟姆椒ǎ瑢?duì)電機(jī)方程線性化處理，將卡爾曼濾波算法推廣至非線性系統(tǒng)，并加入了反映電機(jī)系統(tǒng)模型誤差和環(huán)境干擾的系統(tǒng)噪聲和測量噪聲模型，形成擴(kuò)展卡爾曼濾波算法。擴(kuò)展卡爾曼濾波器將電機(jī)轉(zhuǎn)子位置與轉(zhuǎn)速作為系統(tǒng)狀態(tài)變量進(jìn)行實(shí)時(shí)估算，并將所得信息反饋到永磁同步電機(jī)控制系統(tǒng)中。通過仿真，與電機(jī)實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行比較，證明了擴(kuò)展卡爾曼濾波具有良好的動(dòng)態(tài)跟蹤能力和抗噪聲能力。 針對(duì)擴(kuò)展卡爾曼濾波算法在無速度傳感器控制中存在的不足，本文給出了降階線性卡爾曼濾波算法。降階線性卡爾曼濾波算法重新選擇了系統(tǒng)狀態(tài)變量，建立新的完全線性化的系統(tǒng)方程，并且卡爾曼濾波算法中的系統(tǒng)協(xié)方差矩陣成為時(shí)不變序列，因此可以直接應(yīng)用線性卡爾曼濾波算法。仿真結(jié)果證明，與擴(kuò)展卡爾曼濾波算法相比，新的算法更加簡單，減輕了繁重的參數(shù)調(diào)節(jié)任務(wù)，易于數(shù)字化實(shí)現(xiàn)，不僅具備擴(kuò)展卡爾曼濾波算法的優(yōu)勢，而且在某些性能方面超越了擴(kuò)展卡爾曼濾波算法。 通過分析得知，由于將系統(tǒng)模型不確定性與測量噪聲體現(xiàn)在系統(tǒng)方程中，因此卡爾曼濾波算法在狀態(tài)估算方面具有良好的性能。本文以降階線性卡爾曼濾波 算法為理論基礎(chǔ)，以永磁同步電機(jī)為對(duì)象，以數(shù)字信號(hào)處理器（DSP）為核心，設(shè)計(jì)了電機(jī)狀態(tài)觀測系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案。整個(gè)方案在不增加成本的基礎(chǔ)上，充分利用數(shù)字信號(hào)處理器（DSP）豐富的資源和強(qiáng)大的運(yùn)算能力，通過檢測電機(jī)相電流，實(shí)時(shí)估算出電機(jī)轉(zhuǎn)子位置與轉(zhuǎn)速。本系統(tǒng)可以代替?zhèn)鹘y(tǒng)速度傳感器，為電機(jī)控制系統(tǒng)提供轉(zhuǎn)子位置和轉(zhuǎn)速反饋信息。本文的下一步主要工作便是將此系統(tǒng)付諸實(shí)踐，應(yīng)用于實(shí)際工程中，對(duì)卡爾曼濾波算法在永磁同步電機(jī)無速度傳感器控制方面的性能進(jìn)行進(jìn)一步研究。關(guān)鍵詞：永磁同步電機(jī)；無速度傳感器；卡爾曼濾波
標(biāo)簽： 卡爾曼 濾波算法 永磁同步電機(jī)
上傳時(shí)間： 2013-04-24
上傳用戶：lifangyuan12
隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，高壓換流設(shè)備在工業(yè)應(yīng)用中日益廣泛。其核心元件晶閘管（SCR）的電壓與電流越來越高（已達(dá)到10KV/10KA以上），應(yīng)用場合要求也越來越高。在國際上，晶閘管的光控技術(shù)發(fā)展日益成熟。根據(jù)對(duì)國內(nèi)晶閘管技術(shù)發(fā)展前景和需求的展望，本文采用自供電驅(qū)動(dòng)技術(shù)與光控技術(shù)相結(jié)合，研發(fā)光控自供電晶閘管驅(qū)動(dòng)控制板，然后與晶閘管本體相結(jié)合即形成光控晶閘管工程化實(shí)現(xiàn)模型，其可作為光控晶閘管的替代技術(shù)。 在工程應(yīng)用中，光控晶閘管的典型應(yīng)用場合為四象限高壓變頻器和國家大型直流輸變電系統(tǒng)等。隨著國家節(jié)能工程的實(shí)施，高壓變頻器的應(yīng)用范圍越來越廣泛，已成為工業(yè)節(jié)能中的重要環(huán)節(jié)。高壓直流換流系統(tǒng)難度大，技術(shù)復(fù)雜，要求高，本論文研究的光控晶閘管替代技術(shù)只作為其儲(chǔ)備技術(shù)之一。本論文以電流源型高壓變頻器作為該光控晶閘管替代技術(shù)的應(yīng)用背景重點(diǎn)闡述。 電流源型高壓變頻器為了提高單機(jī)容量，通常是數(shù)個(gè)SCR串聯(lián)使用。隨著系統(tǒng)容量越來越大，裝置對(duì)高壓開關(guān)器件的要求也越來越高。如果一組串聯(lián)SCR中某一個(gè)SCR該導(dǎo)通時(shí)沒有導(dǎo)通，那么加在該組SCR上的電壓都將加到該SCR上形成過電壓，造成該器件的擊穿損壞，甚至于一組串聯(lián)SCR都被燒壞。為了克服上述問題，保證高壓變頻器中串聯(lián)晶閘管能夠安全可靠的工作，提高系統(tǒng)可靠性，有必要為晶閘管配備后備驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。本文提出了給SCR驅(qū)動(dòng)電路增設(shè)自供電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)——SPDS （Self—Powered Drive System）的解決辦法。SPDS基本功能是通過高位取能電路利用RC緩沖電路中的能量為監(jiān)測電路和后備觸發(fā)電路提供正常工作所需要的能量。它的優(yōu)點(diǎn)是由于緩沖電路與晶閘管同電位，自供電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)要求的電壓隔離水平可以從幾千伏降低到幾百伏，節(jié)省了高壓隔離變壓器，節(jié)省了成本和體積，提高了系統(tǒng)可靠性。國外對(duì)相關(guān)內(nèi)容已經(jīng)有了深入研究，并將其應(yīng)用在高壓變頻器產(chǎn)品中。在國內(nèi)，目前還沒有查到相關(guān)文獻(xiàn)。本文為基于晶閘管的電流源型高壓變頻器設(shè)計(jì)了一種高壓晶閘管自供電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，填補(bǔ)了國內(nèi)空白，為自供電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的推廣應(yīng)用和其他高壓開關(guān)器件自供電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的研制提供了參考。 本文詳細(xì)介紹了串聯(lián)高壓晶閘管驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的要求和RC緩沖電路的工作特 點(diǎn)，進(jìn)而提出了SPDS的工作原理和具體實(shí)現(xiàn)方式，闡述了SPDS各部分組成及其功能。SPDS的核心技術(shù)是取能回路和觸發(fā)方式的設(shè)計(jì)。本文在比較各種高壓取能方式和觸發(fā)方式優(yōu)缺點(diǎn)的基礎(chǔ)上，選擇采用RC緩沖取能方式和光纖觸發(fā)方式。 論文基于Multisim10仿真軟件，結(jié)合高壓晶閘管自供電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)取能電路的原理，對(duì)高壓晶閘管自供電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的核心部分——SPDS取能電路進(jìn)行了仿真。通過搭建帶SPDS取能電路的單相晶閘管仿真電路和電流源型高壓變頻器前側(cè)變流電路的仿真模型，詳細(xì)討論了影響RC取能回路正常工作的各種因素。同時(shí)，通過設(shè)定仿真電路的參數(shù)，分析了其工作狀況。根據(jù)得到的仿真波形圖，證明了高壓晶閘管自供電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)可以達(dá)到有效觸發(fā)晶閘管導(dǎo)通的設(shè)計(jì)目標(biāo)，具有可行性。 為考察SPDS的實(shí)際工作性能，本文搭建了簡易的SPDS低壓硬件實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，為其高壓條件下的工程化應(yīng)用打好了基礎(chǔ)。 在論文的最后，對(duì)高壓晶閘管自供電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的發(fā)展方向進(jìn)行了展望。 關(guān)鍵詞：高壓變頻器；晶閘管驅(qū)動(dòng)；自供電系統(tǒng)；高壓換流；光控晶閘管
上傳時(shí)間： 2013-05-26
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光伏陣列是光伏系統(tǒng)的重要組成部分，它決定了光伏系統(tǒng)的發(fā)電量，同時(shí)也是光伏系統(tǒng)成本的主要部分。因此合理配置光伏陣列，提高光伏陣列的利用效率一直是光伏系統(tǒng)設(shè)計(jì)的研究重點(diǎn)，也是降低光伏系統(tǒng)發(fā)電成本的重要措施。本文采用了可變電子負(fù)載現(xiàn)場測試方法，設(shè)計(jì)并研制出基于Philips公司的LPC2214的光伏陣列測試儀樣機(jī)。本文主要工作及創(chuàng)新在于： 1.在基于LPC2214測試控制部分的硬件電路設(shè)計(jì)中，為電壓和電流的采樣各設(shè)置了四路不同量程的采樣通道。采樣時(shí)系統(tǒng)自動(dòng)選擇最合適的量程，提高電壓和電流大范圍測量時(shí)的精度； 2.通過對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行一次預(yù)采樣來確定光伏陣列的開路電壓和短路電流。預(yù)采樣的方法只需要使可變電子負(fù)載完成一次由阻值為零到阻值為無窮大的操作； 3.對(duì)測試得到的數(shù)據(jù)首先將電壓值進(jìn)行從小到大的升序重組，其對(duì)應(yīng)的電流值采用lagrange中值法對(duì)進(jìn)行數(shù)字濾波處理，從而消除由于偶然出現(xiàn)的脈沖性干擾所引起的采樣值偏差； 4.對(duì)輔助電源、測試控制電路和液晶顯示進(jìn)行了一體化的設(shè)計(jì)，使光伏陣列特性的測量和顯示可以在本測試儀上一次完成； 5.本測試儀樣機(jī)可以利用光伏陣列的數(shù)學(xué)模型以及測量的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)對(duì)光伏陣列的特性曲線進(jìn)行預(yù)估和分析。 通過對(duì)光伏陣列進(jìn)行實(shí)際測量，得到的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：該樣機(jī)測試系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定、攜帶方便、測量精度較高、一次完整的測試只需14ms左右，測試速度快，并且測量得到的伏安特性可以在液晶上直接以曲線的形式顯示，使測得的陣列特性更為直觀，能滿足工程應(yīng)用的需要。
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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風(fēng)能作為一種清潔可再生能源，迅速發(fā)展，已經(jīng)成為世界新能源最主要的發(fā)展方向之一。風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)按照容量可以分為小型風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)和大型風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，按照是否并網(wǎng)又分為離網(wǎng)系統(tǒng)和并網(wǎng)系統(tǒng)，文章著重研究小型并網(wǎng)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)。 本文在分析國內(nèi)外風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的現(xiàn)狀以及風(fēng)電產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，研究了風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)、風(fēng)力機(jī)的主要機(jī)型以及發(fā)電系統(tǒng)的分類。通過研究風(fēng)力機(jī)和永磁同步發(fā)電機(jī)各自的特性，基于它們的數(shù)學(xué)模型分別建立了各自的仿真模型。基于上述仿真模型，分別建立了整個(gè)電壓源型逆變器并網(wǎng)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)和電流源型逆變器并網(wǎng)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的仿真模型。 在風(fēng)力發(fā)電并網(wǎng)系統(tǒng)中，并網(wǎng)逆變器是核心部分，可以分為電流源型逆變器和電壓源型逆變器。本文研究了三相電壓源型逆變器實(shí)現(xiàn)并網(wǎng)所采用的控制方法，包括空間矢量調(diào)制法和鎖相環(huán)技術(shù)。針對(duì)電流源型并網(wǎng)逆變器風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，研究了PWM電流源型整流器的空間矢量調(diào)制和PWM電流源型逆變器的三種脈寬調(diào)制策略。 文中電壓源型逆變器并網(wǎng)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的仿真模型，采用BOOST變換器穩(wěn)定逆變器輸入直流電壓，采用SPWM方法控制電壓源型逆變器實(shí)現(xiàn)風(fēng)機(jī)的并網(wǎng)；在電流源型逆變器并網(wǎng)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)仿真模型中，用空間矢量調(diào)制方法控制PWM電流源型整流器和用SPWM控制電流源型逆變器的方法實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)的并網(wǎng)。本文對(duì)采用的控制方法進(jìn)行了仿真驗(yàn)證，比較了兩種并網(wǎng)系統(tǒng)的并網(wǎng)優(yōu)缺點(diǎn)，最后對(duì)兩種并網(wǎng)逆變器的區(qū)別進(jìn)行了總結(jié)。
標(biāo)簽： 并網(wǎng) 仿真研究 風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)
上傳時(shí)間： 2013-06-29
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