超聲波電機(jī)(Ultrasonic Motor簡(jiǎn)稱USM)是八十年代發(fā)展起來(lái)的新型微電機(jī)。本文針對(duì)超聲波電機(jī)及其控制技術(shù)的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì),以我國(guó)研究技術(shù)相對(duì)比較成熟并有產(chǎn)業(yè)化前景的行波超聲波電機(jī)(Traveling-wave Ultrasonic Motor簡(jiǎn)稱TUSM)的伺服控制技術(shù)為研究對(duì)象,以直徑60mm的行波超聲波電機(jī)TUSM60為研究實(shí)例,在特性測(cè)試、動(dòng)穩(wěn)態(tài)性能分析,辨識(shí)模型建立、控制策略與控制算法的選擇與實(shí)現(xiàn)等方面展開(kāi)研究。本論具體的研究?jī)?nèi)容為： 在分析超聲波電機(jī)研究歷史和現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上,結(jié)合國(guó)內(nèi)外超聲波電機(jī)特別是行波超聲波電機(jī)控制技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì),重點(diǎn)論述了行波超聲波電機(jī)及其驅(qū)動(dòng)控制技術(shù)的研究進(jìn)展。 介紹行波超聲波電機(jī)的基本結(jié)構(gòu),并從該電機(jī)的主要理論基礎(chǔ)--壓電原理、行波合成、接觸模型出發(fā),分析了行波超聲波電機(jī)定子質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)方程.并結(jié)合定轉(zhuǎn)子摩擦接觸特點(diǎn),分析了行波超聲波電機(jī)的運(yùn)行機(jī)理。 根據(jù)對(duì)行波超聲波電機(jī)測(cè)試和高精度控制的要求,研制出基于雙DSP和FPGA的超聲波電機(jī)高性能測(cè)試控制平臺(tái)。其中控制核心采用了雙DSP結(jié)構(gòu),可以在對(duì)行波超聲波電機(jī)進(jìn)行控制的同時(shí),將必要的參數(shù)讀取出來(lái)進(jìn)行分析和研究。為行波超聲波電機(jī)瞬態(tài)特性分析以及控制策略、控制算法的深入研究打下了基礎(chǔ)。 對(duì)電機(jī)的瞬態(tài)、穩(wěn)態(tài)特性進(jìn)行的測(cè)試,可以分析驅(qū)動(dòng)頻率、電壓以及相位差等調(diào)節(jié)量對(duì)電機(jī)輸出的影響。在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步對(duì)行波超聲波電機(jī)的調(diào)節(jié)方式、控制算法選擇方面進(jìn)行分析,并得到相應(yīng)結(jié)論。 通過(guò)對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的總結(jié)和歸納,利用系統(tǒng)辨識(shí)中的非參數(shù)方法,建立在特定頻率條件下的近似線性模型。在行波超聲波電機(jī)工作范圍內(nèi),辨識(shí)若干組不同頻率條件下的近似線性模型,將這些模型的參數(shù)進(jìn)行二維或三維擬合,可以得到一個(gè)關(guān)于行波超聲波電機(jī)傳遞函數(shù)的模型。辨識(shí)模型的建立為合理的選擇和優(yōu)化控制參數(shù),控制效果的驗(yàn)證等提供了行之有效的手段。 在對(duì)行波超聲波電機(jī)的速度控制、位置控制展開(kāi)的研究中.首先利用遺傳算法對(duì)常規(guī)PI恒轉(zhuǎn)速控制的控制參數(shù)整定及修正方法進(jìn)行了研究；利用神經(jīng)元的在線自學(xué)習(xí)能力,研究和設(shè)計(jì)單神經(jīng)元PID-PI轉(zhuǎn)速控制器,提高控制系統(tǒng)對(duì)電機(jī)非線性和時(shí)變性的適應(yīng)能力；為了消除在伺服控制中,單一調(diào)節(jié)量(驅(qū)動(dòng)頻率)情況下,低轉(zhuǎn)速的跳躍問(wèn)題,研究和討論了多調(diào)節(jié)量分段控制方法,并利用模糊控制對(duì)控制方法的有效性進(jìn)行了驗(yàn)證；在位置控制中,利用轉(zhuǎn)速控制研究的結(jié)果,研究和設(shè)計(jì)了位置--速度雙環(huán)(串級(jí))控制器,實(shí)現(xiàn)了電機(jī)高精度位置伺服控制。 通過(guò)對(duì)已有控制系統(tǒng)的改進(jìn)和簡(jiǎn)化,設(shè)計(jì)和研制了具有實(shí)用化價(jià)值行波超聲波電機(jī)控制器：并將研究成果應(yīng)用于針對(duì)核磁成像設(shè)備而設(shè)計(jì)的行波超聲波電機(jī)隨動(dòng)控制系統(tǒng)中,同時(shí)嘗試了將該控制器用于高精度X-Y兩維定位平臺(tái)。
上傳時(shí)間： 2013-07-13
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本課題來(lái)源于重點(diǎn)航空研究項(xiàng)目——某型飛機(jī)電動(dòng)舵機(jī)用雙余度隔槽嵌放式稀土永磁直流無(wú)刷電機(jī)的研制,進(jìn)行雙余度無(wú)刷直流電機(jī)的控制技術(shù)及性能研究具有理論意義、工程意義和顯著的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益.論文介紹以AT89C51單片機(jī)與SG3525脈寬調(diào)制控制器為核心的雙余度稀土永磁無(wú)刷直流電機(jī)試驗(yàn)器的系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu),并對(duì)PWM調(diào)速控制、功率驅(qū)動(dòng)輸出及GAL邏輯綜合等電路進(jìn)行分析,提出并設(shè)計(jì)了電流截止負(fù)反饋電路實(shí)現(xiàn)電機(jī)堵轉(zhuǎn)和起動(dòng)時(shí)的電流限制功能.在控制器軟件需求分析的基礎(chǔ)上,介紹了基于KeilC51的RTXTiny實(shí)時(shí)多任務(wù)操作系統(tǒng)的軟件工程化技術(shù).按照控制設(shè)計(jì)、編程、測(cè)試、試驗(yàn)等規(guī)范,建立了完整的文檔,提高軟件的易讀性、易理解性,以達(dá)到軟件的高可靠性和強(qiáng)壯性.無(wú)刷直流電機(jī)是典型的強(qiáng)電與弱電相結(jié)合的系統(tǒng),并且飛機(jī)系統(tǒng)的電磁環(huán)境復(fù)雜,本文對(duì)系統(tǒng)的干擾源、傳播途徑等問(wèn)題進(jìn)行了研究,并提出相應(yīng)的軟、硬抗干擾措施使系統(tǒng)性能達(dá)到總體設(shè)計(jì)要求.
標(biāo)簽： 無(wú)刷直流電機(jī) 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 性能
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本文在參考了國(guó)內(nèi)外已有多自由度球電機(jī)的基礎(chǔ)上,提出了正交圓柱結(jié)構(gòu)的兩自由度電機(jī),它是獨(dú)立設(shè)計(jì)的一種創(chuàng)新結(jié)構(gòu).此電機(jī)可分解為兩個(gè)獨(dú)立的兩相混合式步進(jìn)電機(jī):分別為內(nèi)層小電機(jī)(外轉(zhuǎn)子兩相混合式步進(jìn)電機(jī))和外層大電機(jī)(扇形結(jié)構(gòu)的兩相混合式步進(jìn)電機(jī)).本文以兩自由度電機(jī)為對(duì)象,采用"齒層比磁導(dǎo)法",對(duì)電機(jī)的矩角特性進(jìn)行計(jì)算和分析,用得到的矩角特性與設(shè)計(jì)要求相比較,從而為優(yōu)化尺寸設(shè)計(jì)提供參考.
上傳時(shí)間： 2013-07-19
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近年來(lái)，由于能源危機(jī)和環(huán)境污染，世界各國(guó)均在投巨資發(fā)展燃料電池汽車(chē)。雙向DC/DC變換器作為燃料電池汽車(chē)的中重要部件，需要隨著行駛狀態(tài)的改變，頻繁地切換其工作狀態(tài)，其動(dòng)態(tài)性能好壞，直接決定汽車(chē)動(dòng)力系統(tǒng)的響應(yīng)速度。本文主要致力于對(duì)DC/DC變換器在不同控制策略下的動(dòng)態(tài)性能進(jìn)行研究，并在保證其穩(wěn)態(tài)性能的前提下提高系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能。 本文首先研究了線性控制策略下DC/DC變換器的動(dòng)態(tài)性能。介紹了閉環(huán)控制系統(tǒng)在頻域和時(shí)域的動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)以及二者之間的關(guān)系。當(dāng)系統(tǒng)受到外部干擾較小時(shí)，采用頻域分析方法，對(duì)Buck和Boost變換器進(jìn)行了小信號(hào)建模，并對(duì)其在不同線性補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)控制作用下的動(dòng)態(tài)性能進(jìn)行對(duì)比分析。當(dāng)系統(tǒng)受到較大干擾時(shí)，采用時(shí)域分析方法，文中介紹了DC/DC變換器大信號(hào)建模方法，并對(duì)PID參數(shù)在工程上整定方法加以分析。 DC/DC變換器是一非線性系統(tǒng)，應(yīng)用線性控制策略不可避免地存在一定局限性—?jiǎng)討B(tài)性能和穩(wěn)態(tài)性能之間的矛盾。針對(duì)這一問(wèn)題，引入了模糊—PI控制，將其應(yīng)用于DC/DC變換器，以在保持系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)性能不變的前提下，提高其動(dòng)態(tài)性能。以Buck DC/DC變換器為例，詳細(xì)介紹了模糊-PI控制器的設(shè)計(jì)過(guò)程，并對(duì)設(shè)計(jì)的閉環(huán)控制系統(tǒng)用MATLAB進(jìn)行建模與仿真。最后，通過(guò)實(shí)驗(yàn)對(duì)比驗(yàn)證了模糊—PI控制的有效性。 和線性控制策略相比，模糊—PI控制在一定程度上提高了系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能，但效果有限。本文引入了另一種非線性控制策略——滑模控制策略。滑模控制策略是目前動(dòng)態(tài)性能最好的控制策略之一，可以極佳地發(fā)揮系統(tǒng)的硬件潛能。 本文首先介紹了滑模控制相關(guān)知識(shí)，推導(dǎo)了其應(yīng)用于Buck和Boost變換器的理論基礎(chǔ)。設(shè)計(jì)出針對(duì)不同被控對(duì)象和工作狀態(tài)的控制策略，對(duì)每種控制策略通過(guò)仿真分析驗(yàn)證其有效性。就滑模控制存在的靜差問(wèn)題、抖振問(wèn)題和變頻問(wèn)題均提出了行之有效的解決方案。快速響應(yīng)特性
上傳時(shí)間： 2013-08-01
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三相電壓不平衡度是衡量電網(wǎng)電能質(zhì)量的一個(gè)重要指標(biāo)。在三相系統(tǒng)中，引起電壓不平衡的主要原因是發(fā)電機(jī)的輸出電壓不平衡和負(fù)載不平衡兩方面，電壓不平衡比較嚴(yán)重時(shí)，會(huì)給系統(tǒng)帶來(lái)諸多危害。近年來(lái)，STATCOM因其動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度快，電流諧波含量小，裝置體積小等優(yōu)點(diǎn)，在電壓不平衡補(bǔ)償中的應(yīng)用越來(lái)越廣。 首先本文研究了基于IGCT的STATCOM主電路。為了獲得更高的輸出電壓，通常需要將IGCT串聯(lián)使用。然而在器件串聯(lián)使用時(shí)，由于其特性的差異會(huì)產(chǎn)生暫態(tài)電壓分配不均衡，導(dǎo)致個(gè)別器件上產(chǎn)生過(guò)電壓而威脅器件的安全，嚴(yán)重時(shí)會(huì)燒毀器件。因此需要采用均壓電路來(lái)保證串聯(lián)結(jié)構(gòu)中電壓的平均分配。本文重點(diǎn)對(duì)IGCT串聯(lián)均壓電路和緩沖電路進(jìn)行了設(shè)計(jì)，在分析串聯(lián)均壓電路的同時(shí)，計(jì)算了吸收電容和吸收電阻的取值范圍。而后，對(duì)緩沖電路進(jìn)行了Pspice仿真，通過(guò)仿真驗(yàn)證了均壓電路的工作效果。結(jié)果表明，吸收電容和吸收電阻的取值合適，能夠?qū)GCT的串聯(lián)運(yùn)行起到很好的保護(hù)作用。本文還對(duì)100Kvar/660VSTATCOM的主電路進(jìn)行了參數(shù)設(shè)計(jì)，對(duì)IGCT的型號(hào)和各主要元件進(jìn)行了選擇。 本文重點(diǎn)研究了不平衡系統(tǒng)中STATCOM的控制策略。建立了基于IGCT的STATCOM的數(shù)學(xué)模型；根據(jù)STATCOM的電流暫態(tài)模型，對(duì)電流電壓進(jìn)行序分解，并做D—Q坐標(biāo)變換，建立STATCOM在靜止坐標(biāo)系下的正、負(fù)序數(shù)學(xué)模型。基于建立的負(fù)序模型，研究STATCOM在不平衡情況下的控制策略，本文采用無(wú)差拍控制方法；根據(jù)實(shí)際補(bǔ)償時(shí)遇到的問(wèn)題：收斂速度慢、依賴固定的負(fù)載模型、魯棒性差等，對(duì)無(wú)差拍控制方法進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)。該優(yōu)化方法在傳統(tǒng)無(wú)差拍的基礎(chǔ)上引入了參考電流觀測(cè)器和狀態(tài)觀測(cè)器；文中具體設(shè)計(jì)了這個(gè)改進(jìn)無(wú)差拍控制器和其相關(guān)電路。經(jīng)分析與仿真驗(yàn)證了本文提出的優(yōu)化控制方法，將該方法應(yīng)用于STATCOM不平衡補(bǔ)償器，取得了良好的不平衡補(bǔ)償性能、快速的動(dòng)態(tài)響應(yīng)和良好的魯棒性。
上傳時(shí)間： 2013-06-05
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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(chǎng)測(cè)試方法，設(shè)計(jì)并研制出基于Philips公司的LPC2214的光伏陣列測(cè)試儀樣機(jī)。本文主要工作及創(chuàng)新在于： 1.在基于LPC2214測(cè)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(cè)量時(shí)的精度； 2.通過(guò)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行一次預(yù)采樣來(lái)確定光伏陣列的開(kāi)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(wú)窮大的操作； 3.對(duì)測(cè)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(cè)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(cè)量和顯示可以在本測(cè)試儀上一次完成； 5.本測(cè)試儀樣機(jī)可以利用光伏陣列的數(shù)學(xué)模型以及測(cè)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(guò)對(duì)光伏陣列進(jìn)行實(shí)際測(cè)量，得到的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：該樣機(jī)測(cè)試系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定、攜帶方便、測(cè)量精度較高、一次完整的測(cè)試只需14ms左右，測(cè)試速度快，并且測(cè)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(cè)得的陣列特性更為直觀，能滿足工程應(yīng)用的需要。
標(biāo)簽： 光伏陣列 特性曲線 測(cè)試設(shè)備
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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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(wú)源系統(tǒng)供電、無(wú)功補(bǔ)償?shù)葓?chǎng)合得到實(shí)際工程應(yīng)用。在我國(guó)，VSC-HVDC的研究尚處于起步階段。本論文著重開(kāi)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(duì)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(wú)差拍控制的VSC-HVDC直接電流離散控制器。針對(duì)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(wèn)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(duì)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(duì)VSC閥在交流電網(wǎng)低電壓故障下的過(guò)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(guò)流問(wèn)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(kāi)關(guān)頻率和簡(jiǎn)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(duì)該模塊級(jí)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(duì)該拓?fù)湎滤投苏敬嬖诘母髂K直流側(cè)電容電壓均衡問(wèn)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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逆變器作為光伏陣列和電網(wǎng)接口的主要設(shè)備，它的性能決定著整個(gè)光伏發(fā)電系統(tǒng)的性能。為了將光伏陣列產(chǎn)生的電能最大限度地饋入電網(wǎng)，并提高其運(yùn)行的穩(wěn)定度、可靠性和精確度，必須對(duì)并網(wǎng)逆變器的主電路拓?fù)溥x擇、濾波器參數(shù)設(shè)計(jì)及其控制策略選取等進(jìn)行深入研究。 論文首先分析了光伏發(fā)電的國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀和應(yīng)用前景，對(duì)光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的種類、結(jié)構(gòu)和并網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了綜述。針對(duì)眾多適用于光伏并網(wǎng)的逆變器拓?fù)溥M(jìn)行了詳細(xì)的比較分析，最終確定了一臺(tái)單相滿載功率1kW、并網(wǎng)電壓220V的逆變器拓?fù)浼捌渲麟娐穮?shù)，對(duì)其輸出濾波器參數(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)，并對(duì)其進(jìn)行了幅頻特性分析。 其次，詳細(xì)分析和研究逆變器的并網(wǎng)控制策略，確定了在獨(dú)立工作模式下的瞬時(shí)電壓控制策略和在并網(wǎng)工作模式下的瞬時(shí)電流控制策略。根據(jù)選定的控制策略分別對(duì)其控制系統(tǒng)進(jìn)行了建模和閉環(huán)參數(shù)設(shè)計(jì)，并利用Sabet軟件進(jìn)行系統(tǒng)仿真，驗(yàn)證了系統(tǒng)建模和設(shè)計(jì)的正確性。 接著，在分析光伏陣列特性的基礎(chǔ)上，總結(jié)和比較了常用的幾種MPPT（Maximum Power Point Tracking）控制方法，通過(guò)擾動(dòng)觀測(cè)法對(duì)并網(wǎng)逆變器輸出電流的控制，實(shí)現(xiàn)了光伏陣列的MPPT，并給出了設(shè)計(jì)方案和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。 最后，根據(jù)以上分析結(jié)果，研制了一臺(tái)基于DSP控制的光伏并網(wǎng)逆變器的試驗(yàn)樣機(jī)，并詳述了其軟硬件的設(shè)計(jì)方案，給出了相關(guān)實(shí)驗(yàn)結(jié)果。
標(biāo)簽： 單相 光伏并網(wǎng) 逆變器
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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電力電子系統(tǒng)的集成化是現(xiàn)今電力電子技術(shù)發(fā)展的趨勢(shì)，系統(tǒng)的模塊化和標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)是目前電力電子領(lǐng)域的重要研究方向。研究基于電力電子網(wǎng)絡(luò)的變流系統(tǒng)，對(duì)復(fù)雜電力電子裝置的系統(tǒng)級(jí)集成具有重要意義，是電力電子系統(tǒng)集成技術(shù)的基本組成部分。本文從變流系統(tǒng)的功率流和信息流雙重分布性的角度出發(fā)。對(duì)電力電子系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)（Power Electronics System Network，PES—Net）的模型和變流系統(tǒng)的通信需求進(jìn)行分析，提出實(shí)時(shí)電力電子系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)（Real—time power electronics system network，RT—PES—Net）；并對(duì)基于新網(wǎng)絡(luò)的分布式控制及管理方案和模塊化軟件方案等內(nèi)容進(jìn)行系統(tǒng)的研究，提出基于棧操作的實(shí)時(shí)軟件構(gòu)建方案。本文的研究將為變流系統(tǒng)的控制結(jié)構(gòu)和軟件方案標(biāo)準(zhǔn)化提供參考和理論依據(jù)，為應(yīng)用系統(tǒng)的集成提供解決方案。 復(fù)雜中大功率變流系統(tǒng)是網(wǎng)絡(luò)化分布式控制系統(tǒng)的應(yīng)用對(duì)象。首先，論文以復(fù)雜系統(tǒng)為研究對(duì)象，分析了應(yīng)用系統(tǒng)的功率流和信息流在空間結(jié)構(gòu)上的對(duì)偶關(guān)系和雙重分布的特性；在電力電子集成模塊（Power Electronics Building Blocks，PEBB）的基礎(chǔ)上，研究了變流系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)化分布式控制方案，并得出系統(tǒng)組構(gòu)的初步構(gòu)想，總結(jié)出適合復(fù)雜電力電子系統(tǒng)集成的標(biāo)準(zhǔn)化理論。 接著，論文對(duì)電力電子網(wǎng)絡(luò)模型進(jìn)行了研究。分析了現(xiàn)有各類總線網(wǎng)絡(luò)和目前用于電力電子應(yīng)用系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)，從結(jié)構(gòu)、速率和協(xié)議等各個(gè)方面將兩類網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行了系統(tǒng)的對(duì)比。明確了電力電子系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)（PES—Net）的定義，分析并總結(jié)復(fù)雜電力電子實(shí)時(shí)系統(tǒng)所需網(wǎng)絡(luò)必需具備的條件。根據(jù)現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)技術(shù)背景，綜合控制結(jié)構(gòu)和網(wǎng)絡(luò)需求，提出了電力電子系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)（PES—Net）的模型。 為滿足變流系統(tǒng)的實(shí)時(shí)控制，論文對(duì)分布式控制結(jié)構(gòu)的通信需求進(jìn)行了研究。以網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)（Networked Control System，NCS）為背景，對(duì)變流器系統(tǒng)控制信息延時(shí)因素進(jìn)行了分析；通過(guò)對(duì)典型電力電予系統(tǒng)的分析，歸納和總結(jié)了系統(tǒng)的控制功能和控制內(nèi)容，對(duì)系統(tǒng)不同層次的控制任務(wù)進(jìn)行了響應(yīng)時(shí)間需求分析和網(wǎng)絡(luò)的分層配置；通過(guò)對(duì)仿真結(jié)果的分析，研究了應(yīng)用系統(tǒng)內(nèi)模塊控制信息延時(shí)對(duì)不同應(yīng)用系統(tǒng)的性能影響和對(duì)開(kāi)關(guān)頻率的限制。根據(jù)變流系統(tǒng)對(duì)控制延時(shí)的接受程度，將電力電子復(fù)雜系統(tǒng)歸為兩大類：1）零延時(shí)系統(tǒng)；2）定延時(shí)系統(tǒng)。針對(duì)上述兩類系統(tǒng)，論文給出了電力電子網(wǎng)絡(luò)（PES—Net）的通道容量和應(yīng)用系統(tǒng)開(kāi)關(guān)周期的計(jì)算方法。 論文對(duì)開(kāi)放式、分布式的電力電子系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)（PES—Net）的硬件組成和同步方案進(jìn)行了研究，提出新的實(shí)時(shí)網(wǎng)絡(luò)和系統(tǒng)級(jí)集成方案。根據(jù)主節(jié)點(diǎn)和從節(jié)點(diǎn)的控制任務(wù)需求，分別從功能和系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的角度對(duì)開(kāi)放式網(wǎng)絡(luò)的硬件構(gòu)成進(jìn)行研究；根據(jù)控制系統(tǒng)的接口需求分析，對(duì)節(jié)點(diǎn)的通用性設(shè)計(jì)進(jìn)行重點(diǎn)討論。針對(duì)網(wǎng)絡(luò)的同步問(wèn)題，本文分析了簡(jiǎn)單有效的解決方法，即基于數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的同步補(bǔ)償方案；此外，論文提出基于實(shí)時(shí)高速電力電子系統(tǒng)同絡(luò)（RT-PES-Net）的同步方案，研究適合變流器實(shí)時(shí)控制的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和相應(yīng)的硬件配置。根據(jù)應(yīng)用控制和通信系統(tǒng)所需的各種操作，論文對(duì)實(shí)時(shí)網(wǎng)絡(luò)的管理進(jìn)行了討論，研究了信息幀管理和相應(yīng)的硬件設(shè)置，并對(duì)各種工作模式下所需的通信時(shí)間進(jìn)行了計(jì)算和比較。基于實(shí)時(shí)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)及其管理方案，論文給出了組構(gòu)以PEBB為基礎(chǔ)的變流系統(tǒng)的方案。 論文對(duì)基于RT-PES-Net的模塊化軟件方案進(jìn)行了研究。首先，將控制軟件與功率硬件進(jìn)行解耦，使得軟件設(shè)計(jì)與硬件部分分離。在分析電力電子軟件特性的前提下，論文提出基于棧操作的模塊化軟件方案，增加子程序?qū)崟r(shí)構(gòu)件的內(nèi)聚性；對(duì)軟件模塊化的通用性進(jìn)行研究，分析模塊接口參數(shù)和變量的申明和配置，并研究參數(shù)的定標(biāo)，對(duì)構(gòu)件進(jìn)行分類；分析子程序?qū)崟r(shí)構(gòu)件在執(zhí)行速度上的優(yōu)點(diǎn)。論文對(duì)電力電子系統(tǒng)控制軟件（Powerr Electronics System Control Software，PES-CS）的組構(gòu)和集成進(jìn)行研究，簡(jiǎn)化軟件主框架。 最后，論文分別對(duì)RT-PES-Net和模塊化軟件方案進(jìn)行了相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)研究和分析。論文對(duì)提出的實(shí)時(shí)電力電子系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)（RT-PES-Net）進(jìn)行了通信實(shí)驗(yàn)，將新網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋵?duì)變流系統(tǒng)的延時(shí)影響與舊網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的延時(shí)影響進(jìn)行比較，總結(jié)新網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)在控制實(shí)時(shí)性、提高開(kāi)關(guān)頻率、網(wǎng)絡(luò)可擴(kuò)展性和管理靈活度等方面的優(yōu)勢(shì)。論文針對(duì)RT-PES-Net進(jìn)行應(yīng)用研究，驗(yàn)證該網(wǎng)絡(luò)可解決網(wǎng)絡(luò)通信失步所造成的問(wèn)題。論文對(duì)基于通用型實(shí)時(shí)構(gòu)件和棧操作的模塊化軟件方案進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，為標(biāo)準(zhǔn)化軟件庫(kù)的建立和系統(tǒng)級(jí)集成提供參考方案。 網(wǎng)絡(luò)化的控制結(jié)構(gòu)研究是復(fù)雜電力電子系統(tǒng)級(jí)集成研究的關(guān)鍵。本課題針對(duì)復(fù)雜變流系統(tǒng)提出了實(shí)時(shí)電力電子系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)（RT-PES-Net），并以該網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)對(duì)分布式控制結(jié)構(gòu)及相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)化管理方案和模塊化軟件方案展開(kāi)一系列研究，為電力電子控制系統(tǒng)提供標(biāo)準(zhǔn)化、開(kāi)放式的網(wǎng)絡(luò)參考體系，并以此結(jié)構(gòu)來(lái)快速構(gòu)建終端復(fù)雜變流系統(tǒng)，為實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)用系統(tǒng)組構(gòu)提供參考方案，有助于解決電力電子標(biāo)準(zhǔn)化推廣所面臨的難題。論文為應(yīng)用系統(tǒng)的即插即用和動(dòng)態(tài)重構(gòu)提供了研究基礎(chǔ)，從而為最終實(shí)現(xiàn)復(fù)雜變流器的應(yīng)用系統(tǒng)級(jí)集成提供系統(tǒng)化的理論和方法依據(jù)。同時(shí)，論文的研究開(kāi)拓了電力電子系統(tǒng)集成和標(biāo)準(zhǔn)化研究的一個(gè)新方向。
標(biāo)簽： 電力電子 網(wǎng)絡(luò) 系統(tǒng)研究
上傳時(shí)間： 2013-06-15
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本書(shū)主要闡述設(shè)計(jì)射頻與微波功率放大器所需的理論、方法、設(shè)計(jì)技巧，以及將分析計(jì)算與計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)相結(jié)合的優(yōu)化設(shè)計(jì)方法。這些方法提高了設(shè)計(jì)效率，縮短了設(shè)計(jì)周期。本書(shū)內(nèi)容覆蓋非線性電路設(shè)計(jì)方法、非線性主動(dòng)設(shè)備建模、阻抗匹配、功率合成器、阻抗變換器、定向耦合器、高效率的功率放大器設(shè)計(jì)、寬帶功率放大器及通信系統(tǒng)中的功率放大器設(shè)計(jì)。 本書(shū)適合從事射頻與微波動(dòng)功率放大器設(shè)計(jì)的工程師、研究人員及高校相關(guān)專業(yè)的師生閱讀。 作者簡(jiǎn)介 Andrei Grebennikov是M／A—COM TYCO電子部門(mén)首席理論設(shè)計(jì)工程師，他曾經(jīng)任教于澳大利亞Linz大學(xué)、新加坡微電子學(xué)院、莫斯科通信和信息技術(shù)大學(xué)。他目前正在講授研究班課程，在該班上，本書(shū)作為國(guó)際微波年會(huì)論文集。 目錄 第1章 雙口網(wǎng)絡(luò)參數(shù) 1.1 傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)參數(shù) 1.2 散射參數(shù) 1.3 雙口網(wǎng)絡(luò)參數(shù)間轉(zhuǎn)換 1.4 雙口網(wǎng)絡(luò)的互相連接 1.5 實(shí)際的雙口電路 1.5.1 單元件網(wǎng)絡(luò) 1.5.2 π形和T形網(wǎng)絡(luò) 1.6 具有公共端口的三口網(wǎng)絡(luò) 1.7 傳輸線 參考文獻(xiàn) 第2章 非線性電路設(shè)計(jì)方法 2.1 頻域分析 2.1.1 三角恒等式法 2.1.2 分段線性近似法 2.1.3 貝塞爾函數(shù)法 2.2 時(shí)域分析 2.3 NewtOn.Raphscm算法 2.4 準(zhǔn)線性法 2.5 諧波平衡法 參考文獻(xiàn) 第3章 非線性有源器件模型 3.1 功率MOSFET管 3.1.1 小信號(hào)等效電路 3.1.2 等效電路元件的確定 3.1.3 非線性I—V模型 3.1.4 非線性C.V模型 3.1.5 電荷守恒 3.1.6 柵一源電阻 3.1.7 溫度依賴性 3.2 GaAs MESFET和HEMT管 3.2.1 小信號(hào)等效電路 3.2.2 等效電路元件的確定 3.2.3 CIJrtice平方非線性模型 3.2.4 Curtice.Ettenberg立方非線性模型 3.2.5 Materka—Kacprzak非線性模型 3.2.6 Raytheon(Statz等)非線性模型 3.2.7 rrriQuint非線性模型 3.2.8 Chalmers(Angek)v)非線性模型 3.2.9 IAF(Bemth)非線性模型 3.2.10 模型選擇 3.3 BJT和HBT汀管 3.3.1 小信號(hào)等效電路 3.3.2 等效電路中元件的確定 3.3.3 本征z形電路與T形電路拓?fù)渲g的等效互換 3.3.4 非線性雙極器件模型 參考文獻(xiàn) 第4章 阻抗匹配 4.1 主要原理 4.2 Smith圓圖 4.3 集中參數(shù)的匹配 4.3.1 雙極UHF功率放大器 4.3.2 M0SFET VHF高功率放大器 4.4 使用傳輸線匹配 4.4.1 窄帶功率放大器設(shè)計(jì) 4.4.2 寬帶高功率放大器設(shè)計(jì) 4.5 傳輸線類型 4.5.1 同軸線 4.5.2 帶狀線 4.5.3 微帶線 4.5.4 槽線 4.5.5 共面波導(dǎo) 參考文獻(xiàn) 第5章 功率合成器、阻抗變換器和定向耦合器 5.1 基本特性 5.2 三口網(wǎng)絡(luò) 5.3 四口網(wǎng)絡(luò) 5.4 同軸電纜變換器和合成器 5.5 wilkinson功率分配器 5.6 微波混合橋 5.7 耦合線定向耦合器 參考文獻(xiàn) 第6章 功率放大器設(shè)計(jì)基礎(chǔ) 6.1 主要特性 6.2 增益和穩(wěn)定性 6.3 穩(wěn)定電路技術(shù) 6.3.1 BJT潛在不穩(wěn)定的頻域 6.3.2 MOSFET潛在不穩(wěn)定的頻域 6.3.3 一些穩(wěn)定電路的例子 6.4 線性度 6.5 基本的工作類別：A、AB、B和C類 6.6 直流偏置 6.7 推挽放大器 6.8 RF和微波功率放大器的實(shí)際外形 參考文獻(xiàn) 第7章 高效率功率放大器設(shè)計(jì) 7.1 B類過(guò)激勵(lì) 7.2 F類電路設(shè)計(jì) 7.3 逆F類 7.4 具有并聯(lián)電容的E類 7.5 具有并聯(lián)電路的E類 7.6 具有傳輸線的E類 7.7 寬帶E類電路設(shè)計(jì) 7.8 實(shí)際的高效率RF和微波功率放大器 參考文獻(xiàn) 第8章 寬帶功率放大器 8.1 Bode—Fan0準(zhǔn)則 8.2 具有集中元件的匹配網(wǎng)絡(luò) 8.3 使用混合集中和分布元件的匹配網(wǎng)絡(luò) 8.4 具有傳輸線的匹配網(wǎng)絡(luò) 8.5 有耗匹配網(wǎng)絡(luò) 8.6 實(shí)際設(shè)計(jì)一瞥 參考文獻(xiàn) 第9章 通信系統(tǒng)中的功率放大器設(shè)計(jì) 9.1 Kahn包絡(luò)分離和恢復(fù)技術(shù) 9.2 包絡(luò)跟蹤 9.3 異相功率放大器 9.4 Doherty功率放大器方案 9.5 開(kāi)關(guān)模式和雙途徑功率放大器 9.6 前饋線性化技術(shù) 9.7 預(yù)失真線性化技術(shù) 9.8 手持機(jī)應(yīng)用的單片cMOS和HBT功率放大器 參考文獻(xiàn)
標(biāo)簽： 射頻 微波功率 放大器設(shè)計(jì)
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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