隨著自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展和城市化進(jìn)程的加快，照明用電占人類總發(fā)電量的比重也越來越大，對電子鎮(zhèn)流器的要求也越來越高，即功率因數(shù)高低的要求更加明確，功率因數(shù)高低已成為綜合衡量整流設(shè)備的一個(gè)重要指標(biāo)。 本次課題采用功率因數(shù)控制芯片UC3854為核心，設(shè)計(jì)了一種較寬電壓輸入范圍、固定電壓輸出的250W的AC/DC變換器。對該變換器所用的有源功率因數(shù)校正（APFC）系統(tǒng)與UC3854芯片的原理和結(jié)構(gòu)做了詳細(xì)的分析與討論，介紹了UC3854的管腳排列及功能。所設(shè)計(jì)的以UC3854為核心的有源功率因數(shù)校正器能在90V～220V的寬電壓輸入范圍內(nèi)得到穩(wěn)定的380V直流電壓輸出，并使功率因數(shù)達(dá)到0.99以上。 MATLAB強(qiáng)大的信號分析處理能力對高效地設(shè)計(jì)APFC系統(tǒng)及整定各個(gè)環(huán)節(jié)的參數(shù)帶來了極大便利。本文同時(shí)也采用MATLAB設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了一個(gè)有源功率因數(shù)校正器的仿真，用SIMULINK已有模塊模擬了UC3854的控制過程，給出了仿真電路和波形。 本文創(chuàng)新性的將系統(tǒng)工程引入APFC電路中，將系統(tǒng)工程中的建模分析和狀態(tài)空間法應(yīng)用到此次設(shè)計(jì)的系統(tǒng)中，使得此次工程設(shè)計(jì)提升到了抽象的數(shù)學(xué)概念上。用數(shù)學(xué)模型可以表達(dá)出主電路的工作原理，從狀態(tài)空間法中找出了改變系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能的相應(yīng)參數(shù)，為此類電路的設(shè)計(jì)提供了理論依據(jù)。
標(biāo)簽： 有源功率因數(shù) 校正技術(shù)
上傳時(shí)間： 2013-05-24
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作為新一代直流輸電技術(shù)，基于電壓源換流器的高壓直流輸電憑借其獨(dú)特的技術(shù)優(yōu)點(diǎn)取得了飛速的發(fā)展，并已在新能源發(fā)電系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)、電網(wǎng)非同步互聯(lián)、無源系統(tǒng)供電、無功補(bǔ)償?shù)葓龊系玫綄?shí)際工程應(yīng)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(shù)的數(shù)學(xué)建模和控制策略的研究。論文的主要工作和取得的創(chuàng)新性成果如下： 1．建立了系統(tǒng)標(biāo)么值模型，分析了VSC-HVDC的運(yùn)行原理和穩(wěn)態(tài)功率特性。明確了系統(tǒng)主電路參數(shù)對運(yùn)行特性的影響，在此基礎(chǔ)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(shù)設(shè)計(jì)方法。 2．設(shè)計(jì)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(tǒng)存在的VSC電壓輸出能力限制、PI控制器積分飽和現(xiàn)象和離散采樣時(shí)間延遲問題，提出了相應(yīng)的解決方法，推導(dǎo)了其電流內(nèi)環(huán)控制器與功率外環(huán)離散控制器的設(shè)計(jì)原則。 3．推導(dǎo)了換流站網(wǎng)側(cè)與VSC交流側(cè)功率節(jié)點(diǎn)以及換流電抗與損耗電阻上的瞬時(shí)功率方程，在此基礎(chǔ)上提出了一種換流站網(wǎng)側(cè)功率節(jié)點(diǎn)控制并補(bǔ)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(shè)計(jì)了該控制策略下的雙序矢量控制器模型。同時(shí)針對傳統(tǒng)dq軟件鎖相環(huán)在電壓不平衡時(shí)鎖相速度慢的缺點(diǎn)，提出了一種基于前置相序分解的頻率自適應(yīng)dq鎖相環(huán)，提高了不平衡控制算法的動(dòng)態(tài)性能與穩(wěn)態(tài)特性。 4．對VSC閥在交流電網(wǎng)低電壓故障下的過流現(xiàn)象進(jìn)行分析并提出了一種考慮正負(fù)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(chǔ)上提出一種結(jié)合正負(fù)序指令電流限制器與控制模式切換的交流電網(wǎng)低電壓穿越控制方法，從而解決交流電網(wǎng)低電壓故障時(shí)系統(tǒng)穩(wěn)定與VSC過流問題。 5．在分析現(xiàn)有VSC-HVDC拓?fù)涞幕A(chǔ)上，從降低電力電子器件直接串聯(lián)數(shù)目、器件開關(guān)頻率和簡化主電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)三個(gè)方面出發(fā)，將傳統(tǒng)直流輸電中常用的變壓器隔離式多模塊結(jié)構(gòu)引入VSC-HVDC系統(tǒng)，并針對該模塊級聯(lián)式拓?fù)涮岢鲆环N系統(tǒng)協(xié)調(diào)控制與模塊獨(dú)立運(yùn)行相結(jié)合的新型控制策略。針對該拓?fù)湎滤投苏敬嬖诘母髂K直流側(cè)電容電壓均衡問題，提出了一種基于有功分量調(diào)節(jié)的直流側(cè)電壓控制方法。
上傳時(shí)間： 2013-06-03
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變頻器在各行各業(yè)中的各種設(shè)備上迅速普及應(yīng)用，已成為當(dāng)今節(jié)電、改造傳統(tǒng)工業(yè)、改善工藝流程、提高生產(chǎn)過程自動(dòng)化水平、提高產(chǎn)品質(zhì)量以及推動(dòng)技術(shù)進(jìn)步的主要手段之一，是國民經(jīng)濟(jì)和生活中普遍需要的新技術(shù)。但是現(xiàn)有變頻器的調(diào)制算法尚存在一些缺點(diǎn)，如開關(guān)損耗大和共模電流大等，因此有必要研究和設(shè)計(jì)高性能調(diào)制算法的變頻控制器。鑒于此，開展了以下工業(yè)變頻器高性能調(diào)制算法為對象的研究內(nèi)容： 在闡述了工業(yè)變頻器系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、調(diào)制算法、調(diào)速算法的基礎(chǔ)上，結(jié)合數(shù)學(xué)模型，分析了共模電壓產(chǎn)生的原理、共模電流其影響和危害，給出了共模電壓和共模電流的關(guān)系。總結(jié)其他的抑制共模電壓的方案基礎(chǔ)上，提出一種新的共模電壓抑制SVPWM；還闡述了死區(qū)產(chǎn)生的原因及其影響，以及死區(qū)補(bǔ)償?shù)脑聿⑸鲜鰞蓚€(gè)調(diào)制算法利用MATLAB/SIMULINK軟件對該系統(tǒng)給予了全面的仿真分析。 變頻器硬件部分設(shè)計(jì)包括整流濾波電路、逆變器功率電路、上電保護(hù)電路、DSP控制系統(tǒng)及其外圍電路、IGBT驅(qū)動(dòng)及保護(hù)電路以及反激式開關(guān)電源，對于傳感器檢測濾波電路的具體電路參數(shù)設(shè)計(jì)，是在PSPICE上仿真基礎(chǔ)上得出。并在考慮成本、EMC、效率等因素后考慮完成了所有硬件相關(guān)的原理圖繪制和PCB繪制； 變頻器軟件部分設(shè)計(jì)包括主程序、鍵盤掃描程序、系統(tǒng)狀態(tài)處理程序、PWM發(fā)送中斷程序、電機(jī)啟動(dòng)函數(shù)、電壓調(diào)整程序、AD采樣中斷程序以及故障保護(hù)中斷程序。在實(shí)現(xiàn)一般SVPWM的基礎(chǔ)上，根據(jù)之前理論和仿真得到的共模電壓抑制SVPWM、以及死區(qū)補(bǔ)償算法，將這兩個(gè)對SVPWM進(jìn)行改進(jìn)的調(diào)制算法在硬件平臺上實(shí)現(xiàn)。 在硬件電路完成設(shè)計(jì)的各個(gè)階段，逐漸編制相應(yīng)的控制程序，并進(jìn)行調(diào)試，并完成整個(gè)程序的編制和調(diào)試。此外，還調(diào)試了系統(tǒng)所需的反激式開關(guān)電源。整個(gè)系統(tǒng)調(diào)試中遇到了很多問題，如鍵盤消除抖動(dòng)問題、共模電壓抑制SVPWM出現(xiàn)的直通現(xiàn)象等。最終完成了工業(yè)變頻器樣機(jī)，并且采用的是文章中研究的調(diào)制算法，效果良好，達(dá)到設(shè)計(jì)的目的； 提出了一種將有源功率因數(shù)校正(PFC)技術(shù)引用到串級調(diào)速中來提高定子側(cè)功率因數(shù)的新方法。通過建立電動(dòng)機(jī)折算到轉(zhuǎn)子側(cè)的等值電路，重點(diǎn)分析了有源PFC技術(shù)代替?zhèn)鹘y(tǒng)串級調(diào)速系統(tǒng)中的不控整流橋后，系統(tǒng)可以等效為轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速。得到了等效串電阻的計(jì)算公式和變化趨勢，對電動(dòng)機(jī)功率因數(shù)、電磁轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)也進(jìn)行了分析，發(fā)現(xiàn)能夠比傳統(tǒng)串級調(diào)速時(shí)有所提升。鑒于電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子側(cè)電勢頻率非常低，分析了有源PFC的具體實(shí)現(xiàn)的特殊考慮和參數(shù)選取方法，并基于對稱平衡的Scott變壓器和兩個(gè)單相有源PFC電路實(shí)現(xiàn)了繞線電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子側(cè)的三相有源低頻PFC，得到超低紋波的直流輸出電壓。利用MATLAB建立了完整的仿真平臺，所得結(jié)果驗(yàn)證了理論分析的正確性。
上傳時(shí)間： 2013-07-09
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Sigma-Delta A/D轉(zhuǎn)換器利用過采樣，噪聲整形和數(shù)字濾波技術(shù)，有效衰減了輸出信號帶內(nèi)的量化噪聲，提高了信噪比。與傳統(tǒng)的Nyquist轉(zhuǎn)換器相比，它降低了對模擬電路性能指標(biāo)和元件精度的要求，簡化了模擬電路的設(shè)計(jì)，降低了生產(chǎn)成本。 本論文在對Sigma-Delta A/D轉(zhuǎn)換器原理研究的基礎(chǔ)上，基于TSMC0．18um工藝，采用1．8V工作電源，128倍的過采樣率，6．4MHz的采樣頻率，設(shè)計(jì)了一個(gè)主要應(yīng)用于音頻信號處理的Sigma-Delta A/D轉(zhuǎn)換器，分辨率達(dá)到16位。在調(diào)制器的設(shè)計(jì)中，本文采用了多級噪聲整形MASH（2-1）級聯(lián)調(diào)制器結(jié)構(gòu)，同時(shí)，考慮了各種非理想因素對系統(tǒng)性能的影響，在SDtoolbox工具的幫助下使用Simulink進(jìn)行調(diào)制器系統(tǒng)設(shè)計(jì)。并使用Cadence Spectre對模塊電路進(jìn)行設(shè)計(jì)仿真，包括運(yùn)放，比較器，帶隙基準(zhǔn)電壓源，CMOS開關(guān)，非交疊時(shí)鐘產(chǎn)生電路等。在數(shù)字抽取濾波器的設(shè)計(jì)中，采用了分級抽取技術(shù)，使用MATLAB軟件中的SPTool和FDATool工具對各級抽取濾波器進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。并在原有的濾波器算法的基礎(chǔ)上，采用了CIC濾波器和半帶濾波器，設(shè)計(jì)出了運(yùn)算量和存儲(chǔ)量都相對少的三級抽取濾波器系統(tǒng)，大大降低了功耗和面積。 論文的仿真結(jié)果表明，所設(shè)計(jì)的Sigma-Delta A/D轉(zhuǎn)換器信噪比達(dá)到102．3dB，滿足系統(tǒng)需要的16位精度要求。 關(guān)鍵詞：Sigma-Ddta； 信噪比； 多級噪聲整形； 數(shù)字抽取濾波器
標(biāo)簽： SigmaDelta 音頻 模數(shù)轉(zhuǎn)換器
上傳時(shí)間： 2013-06-27
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以諧波抑制，無功補(bǔ)償為主要功能的有源電力濾波器的基本理論已經(jīng)成熟，但是市場尚無成熟的諧波有源抑制產(chǎn)品，同時(shí)電網(wǎng)諧波問題日益突出，因此需要對有源電力濾波器進(jìn)行產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用研究。并聯(lián)有源電力濾波器以其安裝、維護(hù)方便，成為商用化產(chǎn)品的主流。所以本文針對并聯(lián)有源電力濾波器，展開產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用研究。 本文研究工作首先由如下工程問題引出：并聯(lián)有源電力濾波器在補(bǔ)償辦公樓電氣負(fù)載產(chǎn)生的諧波電流時(shí)，會(huì)出現(xiàn)諧波放大現(xiàn)象。辦公樓電氣負(fù)載主要是計(jì)算機(jī)、開關(guān)電源、不間斷電源、電壓型變頻器等，這些都是電壓型諧波源．本文以電容濾波型整流電路（電壓型諧波源）的分析作為切入點(diǎn)，基于“分段線性化”方法，對并聯(lián)有源電力濾波器補(bǔ)償電容濾波型整流負(fù)載進(jìn)行了穩(wěn)態(tài)分析，得到系統(tǒng)的電流和電壓波形，進(jìn)而獲得其頻譜特性。通過本文所述穩(wěn)態(tài)分析方法，可以從理論上理解并聯(lián)有源電力濾波器補(bǔ)償電容濾波型整流負(fù)載的工作過程，對有源電力濾波器的應(yīng)用研究具有重要的理論和實(shí)際意義。 本文在分析辦公樓負(fù)載電氣特性的基礎(chǔ)上，建立了有源電力濾波器補(bǔ)償容性負(fù)載的簡化模型，依據(jù)該模型分析了負(fù)載中容性元件的電容值與諧波電流放大之間的關(guān)系；為了克服諧波放大現(xiàn)象，本文首先通過負(fù)載電流采樣環(huán)節(jié)后加裝濾波器的方式，將電流諧振頻率分量從采樣值中濾除，雖然達(dá)到了抑制諧波放大的目的，但是由于延時(shí)的引入，使得補(bǔ)償后網(wǎng)側(cè)電流畸變率（THD）急劇升高；然后根據(jù)這一思路，采用基于快速傅立葉變換（FFT）的有選擇諧波補(bǔ)償方法將電流諧振頻率分量從負(fù)載電流采樣值中濾除，使得系統(tǒng)在諧振頻率處變?yōu)殚_環(huán)控制，使系統(tǒng)穩(wěn)定。經(jīng)過對辦公樓負(fù)載的實(shí)際并網(wǎng)諧波補(bǔ)償實(shí)驗(yàn)證明基于FFT的有選擇諧波補(bǔ)償方法對于抑制諧波放大是有效的。本創(chuàng)新點(diǎn)的研究工作對于實(shí)際工程應(yīng)用具有參考價(jià)值。 為了滿足大容量的諧波抑制要求，本文提出了模塊化有源電力濾波器并聯(lián)補(bǔ)償方案，該方案的特點(diǎn)是模塊化結(jié)構(gòu)及N+1冗余并聯(lián)控制策略、主從總線結(jié)構(gòu)及主機(jī)產(chǎn)生、負(fù)載電流檢測方案以及并聯(lián)均流策略。主機(jī)產(chǎn)生及負(fù)載電流檢測是這一并聯(lián)方案的突出特點(diǎn)，體現(xiàn)了本文的創(chuàng)新性工作。本文還對多模塊并聯(lián)系統(tǒng)進(jìn)行了建模和穩(wěn)定性研究；依據(jù)模塊化并聯(lián)補(bǔ)償方案，在省科技計(jì)劃重點(diǎn)項(xiàng)目的支持下，對有源電力濾波器進(jìn)行產(chǎn)業(yè)化研究，從項(xiàng)目方案、設(shè)計(jì)、器件選型，樣機(jī)調(diào)試、滿功率運(yùn)行及性能檢測、樓宇負(fù)載與工業(yè)負(fù)載的實(shí)際并網(wǎng)實(shí)驗(yàn)，直至工業(yè)樣機(jī)定型，對有源電力濾波器的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用研究起了較大的推進(jìn)作用，支撐項(xiàng)目目前已經(jīng)有定型的工業(yè)化產(chǎn)品推出。 全文圍繞上述三個(gè)方面展開，章節(jié)分排如下：（1）第一章從實(shí)際應(yīng)用角度，總結(jié)闡述了有源電力濾波技術(shù)在諧波檢測、電流跟蹤控制、拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)三個(gè)方面的研究進(jìn)展；（2）第二章對并聯(lián)有源電力濾波器補(bǔ)償電容濾波型整流負(fù)載進(jìn)行了穩(wěn)態(tài)分析；（3）第三章分析了有源電力濾波器補(bǔ)償容性負(fù)載時(shí)出現(xiàn)的諧波放大現(xiàn)象，并利用FFT方法使得系統(tǒng)在諧振頻率處變?yōu)殚_環(huán)控制，達(dá)到抑制諧波放大的目的；（4）第四章、第五章提出有源電力濾波器模塊化并聯(lián)方案，并詳細(xì)說明了模塊化并聯(lián)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)；（5）第六章對全文進(jìn)行了總結(jié)，并對今后的研究工作進(jìn)行了展望。
標(biāo)簽： 并聯(lián) 工程 關(guān)鍵技術(shù)
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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有源電力濾波器（Active Power Filter，簡稱 APF）是近年來治理電力系統(tǒng)諧波污染的非常有效的裝置。眾所周知，電力電子裝置和非線性負(fù)載的廣泛使用，使諧波電流和無功電流大量注入電網(wǎng)，嚴(yán)重威脅電網(wǎng)和電氣設(shè)備的安全運(yùn)行與正常使用，并且產(chǎn)生大量的能源浪費(fèi)。隨著我國“十一五”規(guī)劃中關(guān)于建設(shè)節(jié)約型社會(huì)的戰(zhàn)略方針的提出，應(yīng)用APF進(jìn)行諧波和無功治理的研究工作將會(huì)有很廣闊的應(yīng)用前景。 本文闡述了有源電力濾波器的基本原理，介紹了當(dāng)前主要的幾種APF的分類以及電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，分別對三相三線和三相四線制APF的結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，建立了兩種數(shù)學(xué)模型，指出三相三線制APF在實(shí)際供電系統(tǒng)中應(yīng)用的局限性。本文介紹了三種當(dāng)前廣泛采用的電流控制方法和一種比較先進(jìn)的空間矢量控制方法。對于APF系統(tǒng)的核心--諧波檢測，本文介紹了三種諧波檢測理論，著重對本文設(shè)計(jì)的APF所采用的瞬時(shí)無功功率理論進(jìn)行詳細(xì)的理論分析，在MATLAB軟件中建立一個(gè)三相四線制基于瞬時(shí)無功功率理論的APF系統(tǒng)仿真模型，驗(yàn)證瞬時(shí)無功功率理論的可行性。 在進(jìn)行大量理論分析和驗(yàn)證的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)一臺采用單片機(jī)和DSP雙CPU的有源電力濾波器。硬件上設(shè)計(jì)單片機(jī)的時(shí)鐘電路、仿真器接口電路；設(shè)計(jì)DSP的時(shí)鐘電路，外接存儲(chǔ)器擴(kuò)展電路；設(shè)計(jì)APF系統(tǒng)的電壓周期檢測電路，電流絕對值轉(zhuǎn)換電路等等。軟件上編寫單片機(jī)的主程序和中斷程序、DSP的主程序和啟動(dòng)搬運(yùn)程序，調(diào)試并給電進(jìn)行實(shí)際測試和實(shí)驗(yàn)分析。
標(biāo)簽： 并聯(lián)型 仿真 有源電力濾波器
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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近年來，以電池作為電源的微電子產(chǎn)品得到廣泛使用，因而迫切要求采用低電源電壓的模擬電路來降低功耗。目前低電壓、低功耗的模擬電路設(shè)計(jì)技術(shù)正成為微電子行業(yè)研究的熱點(diǎn)之一。 在模擬集成電路中，運(yùn)算放大器是最基本的電路，所以設(shè)計(jì)低電壓、低功耗的運(yùn)算放大器非常必要。在實(shí)現(xiàn)低電壓、低功耗設(shè)計(jì)的過程中，必須考慮電路的主要性能指標(biāo)。由于電源電壓的降低會(huì)影響電路的性能，所以只實(shí)現(xiàn)低壓、低功耗的目標(biāo)而不實(shí)現(xiàn)優(yōu)良的性能(如高速)是不大妥當(dāng)?shù)摹?論文對國內(nèi)外的低電壓、低功耗模擬電路的設(shè)計(jì)方法做了廣泛的調(diào)查研究，分析了這些方法的工作原理和各自的優(yōu)缺點(diǎn)，在吸收這些成果的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了一個(gè)3.3 V低功耗、高速、軌對軌的CMOS/BiCMOS運(yùn)算放大器。在設(shè)計(jì)輸入級時(shí)，選擇了兩級直接共源一共柵輸入級結(jié)構(gòu)；為穩(wěn)定運(yùn)放輸出共模電壓，設(shè)計(jì)了共模負(fù)反饋電路，并進(jìn)行了共模回路補(bǔ)償；在偏置電路設(shè)計(jì)中，電流鏡負(fù)載并不采用傳統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)共源-共柵結(jié)構(gòu)，而是采用適合在低壓工況下的低壓、寬擺幅共源-共柵結(jié)構(gòu)；為了提高效率，在設(shè)計(jì)時(shí)采用了推挽共源極放大器作為輸出級，輸出電壓擺幅基本上達(dá)到了軌對軌；并采用帶有調(diào)零電阻的密勒補(bǔ)償技術(shù)對運(yùn)放進(jìn)行頻率補(bǔ)償。 采用標(biāo)準(zhǔn)的上華科技CSMC 0.6μpm CMOS工藝參數(shù)，對整個(gè)運(yùn)放電路進(jìn)行了設(shè)計(jì)，并通過了HSPICE軟件進(jìn)行了仿真。結(jié)果表明，當(dāng)接有5 pF負(fù)載電容和20 kΩ負(fù)載電阻時(shí)，所設(shè)計(jì)的CMOS運(yùn)放的靜態(tài)功耗只有9.6 mW，時(shí)延為16.8ns，開環(huán)增益、單位增益帶寬和相位裕度分別達(dá)到82.78 dB，52.8 MHz和76°，而所設(shè)計(jì)的BiCMOS運(yùn)放的靜態(tài)功耗達(dá)到10.2 mW，時(shí)延為12.7 ns，開環(huán)增益、單位增益帶寬和相位裕度分別為83.3 dB、75 MHz以及63°，各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)都達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。
標(biāo)簽： CMOSBiCMOS 低壓 低功耗
上傳時(shí)間： 2013-06-29
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RS-232／RS-485 無源轉(zhuǎn)換電路設(shè)計(jì)
上傳時(shí)間： 2013-06-30
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隨著對電能應(yīng)用高效率的要求，基于電力電子技術(shù)的非線性負(fù)載等開關(guān)設(shè)備的應(yīng)用越來越普遍，這些開關(guān)設(shè)備造成的諧波成分對電網(wǎng)的污染也越來越嚴(yán)重。這些諧波會(huì)影響其它電氣設(shè)備的正常工作，危及電網(wǎng)安全。電力有源濾波器由于能對頻率和幅值都變化的諧波進(jìn)行跟蹤補(bǔ)償，得到了廣泛的研究。 本文是在課題組380V、260kVA純有源電力濾波器項(xiàng)目方案的論證階段，為提高大容量單臺純有源濾波器的效率和動(dòng)、穩(wěn)態(tài)性能而做的分析、設(shè)計(jì)和仿真驗(yàn)證工作。論文首先介紹了通過LCL濾波器與電網(wǎng)相連的并聯(lián)電力有源濾波器的主電路結(jié)構(gòu)，進(jìn)而分析了這種主電路結(jié)構(gòu)在大容量和低開關(guān)頻率場合對開關(guān)紋波衰減的優(yōu)勢。通過比較PI控制和狀態(tài)反饋控制，選取全狀態(tài)反饋來達(dá)到對系統(tǒng)的穩(wěn)定控制。 將電網(wǎng)處理為擾動(dòng)輸入，對LCL主電路在靜止abc坐標(biāo)系中進(jìn)行了建模，然后選取系統(tǒng)閉環(huán)期望極點(diǎn)設(shè)計(jì)了控制系統(tǒng)。為消除電網(wǎng)這個(gè)外部輸入對指令電流跟蹤的影響，引入了電壓前饋，并從理論上推導(dǎo)了前饋的具體關(guān)系式。之后引入了觀測器，并把對電網(wǎng)輸入的建模考慮進(jìn)了觀測器，消除了電網(wǎng)輸入對狀態(tài)估計(jì)和補(bǔ)償輸出造成的偏差。在電力有源濾波器實(shí)際安裝時(shí)，電網(wǎng)進(jìn)線和變壓器的電感是不確定的，其會(huì)加在LCL的網(wǎng)側(cè)電感上，從而使對系統(tǒng)基于狀態(tài)空間的建模產(chǎn)生偏差，因此文章研究了所設(shè)計(jì)的控制器對LCL網(wǎng)側(cè)電感變化的適應(yīng)性。為保證電力有源濾波器的穩(wěn)態(tài)指標(biāo)，對狀態(tài)反饋后的系統(tǒng)設(shè)計(jì)了重復(fù)控制器。 最后，基于設(shè)計(jì)的控制器在MATLAB/Simulink環(huán)境下建立了對1MW不控整流負(fù)載進(jìn)行補(bǔ)償?shù)碾娏τ性礊V波器系統(tǒng)模型，進(jìn)行了仿真；并對動(dòng)靜態(tài)性能進(jìn)行了分析，驗(yàn)證了設(shè)計(jì)和理論分析的正確性。
上傳時(shí)間： 2013-06-20
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近幾十年來,由于大功率電力電子裝置的廣泛應(yīng)用,使公用電網(wǎng)受到諧波電流和諧波電壓的污染日益嚴(yán)重,功率因數(shù)低,電能利用率低。為了抑制電網(wǎng)的諧波,提高功率因數(shù),人們通常采用無功補(bǔ)償、有源、無源濾波器等對電網(wǎng)環(huán)境進(jìn)行改善。近年來,功率因數(shù)校正技術(shù)作為抑制諧波電流,提高功率因數(shù)的行之有效的方法,備受人們的關(guān)注。 本文在參閱國內(nèi)外大量文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上,綜述了近年來國內(nèi)外功率因數(shù)校正的發(fā)展?fàn)顩r,簡要分析了無源功率因數(shù)與有源功率因數(shù)的優(yōu)、缺點(diǎn),并詳細(xì)分析了有源功率因數(shù)校正的基本原理和控制方法。在通過對主電路拓?fù)渑c控制方法的優(yōu)、缺點(diǎn)比較后,選擇BOOST變換器作為主電路拓?fù)?采用基于平均電流控制的UC3854控制器,設(shè)計(jì)了容量為300W的兩級有源功率因數(shù)校正電路的前一級電路,計(jì)算了主電路與控制電路的元件參數(shù)。根據(jù)此參數(shù),基于MATLAB環(huán)境下對功率因數(shù)校正前、后的電路進(jìn)行了仿真,通過仿真波形的分析。最后搭建實(shí)驗(yàn)電路進(jìn)行實(shí)驗(yàn),采集實(shí)驗(yàn)波形,對實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析,進(jìn)-步驗(yàn)證了本設(shè)計(jì)參數(shù)的正確性與準(zhǔn)確性。 本文功率因數(shù)校正電路的設(shè)計(jì),使電路的功率因數(shù)得到了明顯的改善,達(dá)到了設(shè)計(jì)要求,同時(shí)電路的總諧波畸變因數(shù)控制在了一定的范圍,減少了對電網(wǎng)的污染。并且電路的輸出電壓穩(wěn)定,為后一級的電路設(shè)計(jì)奠定了基礎(chǔ)。
標(biāo)簽： 3854 UC 有源功率因數(shù)
上傳時(shí)間： 2013-05-22
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