多電平逆變器中每個功率器件承受的電壓相對較低，因此可以用低耐壓功率器件實現(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。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)勢的多電平拓撲結(jié)構(gòu)一級聯(lián)多電平變頻器作為研究對象，完成了其拓撲結(jié)構(gòu)、控制策略及測控系統(tǒng)的設(shè)計。 @@ 首先，對多電平變頻器的研究意義，國內(nèi)外現(xiàn)狀進行了分析，比較了三種成熟拓撲結(jié)構(gòu)的特點，得出了級聯(lián)型多電平變頻器的優(yōu)點，從而將其作為研究對象。對比分析了四種調(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。并指出了級聯(lián)單元個數(shù)與載波移相角的關(guān)系和調(diào)制比對輸出電壓的影響；完成了級聯(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，包括DSP、CPLD、IPM的選型，系統(tǒng)電源的設(shè)計、檢測(轉(zhuǎn)速、電流、電壓、故障)電路的設(shè)計、通信電路的設(shè)計等。用Labwindows/CVI實現(xiàn)了上位機界面的編寫，實現(xiàn)了開關(guān)機、設(shè)定轉(zhuǎn)速、通信配置、電壓電流轉(zhuǎn)速檢測、電流軟件濾波、諧波分析。編寫了下位機DSP的串口通信、AD轉(zhuǎn)換、轉(zhuǎn)速檢測(QEP)以及部分控制程序。 @@ 最后，在實驗臺上完成硬件和軟件的調(diào)試，成功的實現(xiàn)了變頻器載波移相SPWM的多電平輸出，并驅(qū)動異步電機進行了空載變頻試驗，測控界面能準確的與下位機進行通信，快捷的給定各種控制命令，并能實時的顯示變頻器的輸出頻率、輸出電壓和輸出電流，為實驗調(diào)試增加了方便性，提高了工作效率。 @@關(guān)鍵詞：級聯(lián)多電平逆變器；載波移相；IPM；DSP；Labwindows/CVI；測控界面
標簽： 級聯(lián) 電平變頻器 測控系統(tǒng)
上傳時間： 2013-04-24
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逆變器廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)的各個方面，數(shù)字控制具有方便實現(xiàn)復(fù)雜算法、抗干擾性強和產(chǎn)品容易升級等優(yōu)點，已成為未來逆變器的發(fā)展趨勢。使用數(shù)字技術(shù)控制設(shè)計逆變器，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)用的場合，目前常用的控制器的速度往往不能完全達到要求。與傳統(tǒng)單片機和DSP芯片相比，F(xiàn)PGA器件具有更高的處理速度。同時FPGA應(yīng)用在數(shù)字化逆變器設(shè)計中，還可以大大簡化控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，并可實現(xiàn)多種高速算法，具有較高的性價比。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行了仿真。分析其的電路特點，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，針對逆變器研究分析了目前用于逆變器設(shè)計的各種數(shù)字控制技術(shù)、控制方案，討論了其控制方法的優(yōu)缺點，相關(guān)控制器設(shè)計的一般問題，最后比較了其優(yōu)缺點，指出其存在的共性問題，總結(jié)了使用FPGA設(shè)計逆變器數(shù)字控制器的優(yōu)勢。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)場可編程門陣列FPGA實現(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)計方案。 論文詳細論述了采用模數(shù)混合型FPGA作為主控芯片的高頻逆變器設(shè)計方法與實現(xiàn)過程。系統(tǒng)主控芯片采用Fusion系列AFS600，世界上首個模數(shù)混合型FPGA。主要設(shè)計要點包括：逆變器硬件電路設(shè)計以及SPWM數(shù)字控制系統(tǒng)軟件設(shè)計。外圍強電電路的設(shè)計的難點在于用于前端升壓的高頻變壓器的設(shè)計以及輸出端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)計方面，采用FPGA自上而下的設(shè)計方法，對其控制系統(tǒng)進行了功能劃分，完成了SPWM產(chǎn)生器以及加入死區(qū)補償?shù)腜WM發(fā)生器、和反饋等模塊的設(shè)計。 論文的結(jié)束部分給出了設(shè)計結(jié)果，并指出了進一步的工作的思路和方向。
上傳時間： 2013-05-19
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隨著世界能源危機的到來，太陽能光伏發(fā)電在能源結(jié)構(gòu)中正在發(fā)揮著越來越大的作用。而太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的核心部件并網(wǎng)逆變器的性能還需要進一步提高。為了迎合市場上對高品質(zhì)、高性能、智能化并網(wǎng)逆變器的需求，我們將ARM+DSP架構(gòu)作為并網(wǎng)逆變器的控制系統(tǒng)。本系統(tǒng)集成了ARM和DSP的各自的強大功能，使并網(wǎng)逆變器的性能和智能化水平得到了顯著提高。本論文是基于山東大學(xué)魯能實習(xí)基地“光伏并網(wǎng)逆變器項目”，目前已經(jīng)試制出樣機。本人主要負責并網(wǎng)逆變器控制系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計工作。本文主要研究內(nèi)容有： @@ 1．本并網(wǎng)逆變器采用了內(nèi)高頻環(huán)逆變技術(shù)。文中詳細分析了這種逆變器的優(yōu)缺點，進行了充分的系統(tǒng)分析和論證。 @@ 2．采用MATLAB/Simulink軟件對并網(wǎng)逆變器的控制算法進行仿真，包括前級DC-DC變換的控制算法以及后級DC-AC逆變的控制算法。通過仿真驗證了所設(shè)計算法的可行性，對DSP程序開發(fā)提供了很好的指導(dǎo)意義。 @@ 3．本文將ARM+DSP架構(gòu)作為逆變器的控制系統(tǒng)，并設(shè)計了相應(yīng)的硬件控制系統(tǒng)。DSP控制板硬件系統(tǒng)包括AD數(shù)據(jù)采集、硬件電流保護、電源、eCAN總線，SPI總線等硬件電路。ARM板硬件系統(tǒng)包括SPI總線、RS232總線、RS480總線、以太網(wǎng)總線、LCD顯示、實時時鐘、鍵盤等硬件電路。 @@ 4．本文設(shè)計和實現(xiàn)了兩種最大功率點跟蹤控制算法：功率擾動觀察法或增量電導(dǎo)法；孤島檢測方法采用被動式和主動式兩種檢測方式，被動式所采用的方法是將過/欠電壓和電壓相位突變檢測相結(jié)合的方式，主動式采用正反饋頻率偏移法；為了實現(xiàn)并網(wǎng)逆變器的輸出電流與電網(wǎng)電壓同頻同相，使用了軟件鎖相環(huán)控制技術(shù)。本文分別給出了以上各種算法的控制程序流程圖。 @@ 5．本文也給出了AD數(shù)據(jù)采集、eCAN總線、RS232、RS485、以太網(wǎng)、PWM輸出等程序流程圖，以及DSP和ARM之間的SPI總線通信程序流程圖。并且分別給出了ARM管理機控制系統(tǒng)主程序流程圖和DSP控制機控制系統(tǒng)主程序流程圖。 @@ 6．最后對并網(wǎng)逆變器樣機進行實驗結(jié)果分析。結(jié)果顯示：該樣機基本上實現(xiàn)了本文提出的設(shè)計方案所應(yīng)完成的各項功能，樣機的性能比較理想。 @@關(guān)鍵詞：太陽能光伏；并網(wǎng)逆變器；SPWM； DSP； ARM
上傳時間： 2013-07-02
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世界能源危機和環(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現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展成為人類當前的首要任務(wù)。而隨著太陽能電池和電力電子技術(shù)的不斷進步，光伏發(fā)電技術(shù)和產(chǎn)業(yè)不僅是當今能源的一個重要補充，更具備成為未來主要能源的潛力。當前，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。文章對光伏發(fā)電應(yīng)用形式和并網(wǎng)逆變器的分類進行了闡述，綜合考慮可靠性、工作效率和成本，選擇兩級全橋結(jié)構(gòu)逆變器作為研究對象，該拓撲結(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。根據(jù)系統(tǒng)具體情況，在不同的運行模式下應(yīng)用不同的控制策略。并網(wǎng)運行時，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；獨立運行時，逆變器采用電流電壓閉環(huán)控制輸出電壓。并利用MATLAB Simulink對兩種模式下工作的單相和三相逆變器進行仿真。依據(jù)瞬時無功理論，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候，容易對負載、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。本文詳細分析了獨立模式和并網(wǎng)模式之間切換過程，并對不同的切換順序進行比較，并給出一種兩種模式間無縫切換的控制方法。利用MATLAB Simulink對單相和三相逆變器兩種模式間切換過程進行建模仿真，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，并對部分硬件設(shè)計進行了分析，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)運行；獨立運行；無縫切換
標簽： 太陽能光伏發(fā)電 雙模式 逆變器
上傳時間： 2013-04-24
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隨著環(huán)境污染和能源短缺問題的日趨嚴重，尋找一種儲備大、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)為研究對象，以最大限度利用太陽能、無污染回饋電網(wǎng)為主要目標，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。 本文以一個完整的光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)為研究對象，重點對單相光伏并網(wǎng)系統(tǒng)進行了全面的分析，并從并網(wǎng)系統(tǒng)的主電路拓撲、控制策略、孤島效應(yīng)以及系統(tǒng)的可靠性分析幾個方面做了詳細的分析和仿真實驗。 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，并對光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)、優(yōu)缺點、發(fā)展趨勢及光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)對逆變器的要求做了簡單介紹，對光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)建立了總體認識。 其次，討論研究了逆變器主電路的拓撲形式，并根據(jù)實際情況，選擇了無變壓器的兩級結(jié)構(gòu)，即前級DC/DC變換器和后級DC/AC逆變器，兩部分通過DClink連接。前級的DC/DC模塊采用Boost拓撲結(jié)構(gòu)，后級的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)字信號處理器芯片（Digital Signal Processor—DSP）的出現(xiàn)，使得一些先進的控制策略應(yīng)用于光伏并網(wǎng)的控制成為可能。本文以TI公司的數(shù)字信號處理器芯片TMS320F2812為核心，設(shè)計了控制電路并給出了驅(qū)動電路、保護電路的設(shè)計以及系統(tǒng)的電磁兼容設(shè)計思想。應(yīng)用MATLAB/Simulink中的工具箱搭建了整個電路模型，進行了仿真實驗研究。 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、對電網(wǎng)的危害和目前各種常用的被動和主動及外部孤島效應(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，采用了電壓前饋正反饋檢測孤島的方法，然后詳細介紹了該方法的原理和實現(xiàn)過程， 并給出了逆變器的反孤島效應(yīng)模型和仿真實驗結(jié)果。仿真結(jié)果證明，該方法是可行的，并且達到了IEEE Std．2000—929標準的規(guī)定。 光伏系統(tǒng)的可靠性研究對整個系統(tǒng)的經(jīng)濟運行乃至投資決策產(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，對各部分進行可靠性分析，對滿足一定可靠性水平的光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)進行分析，從而對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
標簽： 光伏并網(wǎng) 逆變器 可靠性分析
上傳時間： 2013-04-24
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數(shù)字技術(shù)、電力電子技術(shù)以及控制論的進步推動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，成為焊機的發(fā)展方向，推動了焊接產(chǎn)業(yè)的巨大發(fā)展。針對傳統(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)的焊機主電路實現(xiàn)方法和基于“MCU+DSP”的數(shù)字化埋弧焊控制系統(tǒng)的設(shè)計方案。 本文詳細介紹了埋弧焊的特點和應(yīng)用，從主電源、控制系統(tǒng)兩個方面闡述了數(shù)字化逆變電源的發(fā)展歷程，對數(shù)字化交流方波埋弧焊的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀進行了深入探討，設(shè)計了雙逆變結(jié)構(gòu)的數(shù)字化焊接系統(tǒng)，實現(xiàn)了穩(wěn)定的交流方波輸出。 根據(jù)埋弧焊的電弧特點和交流方波的輸出特性，本文采用雙逆變結(jié)構(gòu)設(shè)計焊機主電路，一次逆變電路選用改進的相移諧振軟開關(guān)，二次逆變電路選用半橋拓撲形式，并研究了兩次逆變過程的原理和控制方式，進行了相關(guān)參數(shù)計算。根據(jù)主電路電路的設(shè)計要求，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)動芯片EXB841作為二次逆變電路的驅(qū)動。 本課題基于“MCU+DSP”的雙機主控系統(tǒng)來實現(xiàn)焊接電源的控制。其中主控板單片機ATmega64L主要負責送絲機和行走小車的速度反饋及閉環(huán)PI運算、電機PWM斬波控制以及過壓、過流、過熱等保護電路的控制。DSP芯片MC56F8323則主要負責焊接電流、焊接電壓的反饋和閉環(huán)PI運算以及控制焊接時序，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)，快速檢測焊機狀態(tài)并加以保護。 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，實現(xiàn)焊接參數(shù)的PI調(diào)節(jié)，精確控制了焊接過程，并進行了抗干擾設(shè)計，解決了影響數(shù)字化埋弧焊電源穩(wěn)定運行的電磁兼容問題。 系統(tǒng)分析了交流方波參數(shù)的變化對焊接效果的影響，通過對焊接電流、焊接電壓的波形分析，證明了本課題設(shè)計的埋弧焊電源能夠精確控制引弧、焊接、 收弧等焊接時序，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，對數(shù)字化交流方波埋弧焊的控制系統(tǒng)和焊接試驗進行了總結(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)
上傳時間： 2013-04-24
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在能源枯竭與環(huán)境污染問題日益嚴重的今天，新能源的開發(fā)與利用愈來愈受到重視。太陽能是當前世界上最清潔、最現(xiàn)實、最有大規(guī)模開發(fā)利用前景的可再生能源之一。其中太陽能光伏利用受到世界各國的普遍關(guān)注。而太陽能光伏并網(wǎng)發(fā)電是太陽能光伏利用的主要發(fā)展趨勢，必將得到快速的發(fā)展。在并網(wǎng)型光伏發(fā)電系統(tǒng)中，逆變器是系統(tǒng)中最末一級或唯一一級能量變換裝置，其效率的高低、可靠性的好壞將直接影響整個并網(wǎng)型系統(tǒng)的性能和投資。按照不同的標準光伏并網(wǎng)逆變器的拓撲結(jié)構(gòu)分為很多種，本文主要研究單相非隔離型光伏并網(wǎng)逆變器。 文章首先概述了光伏并網(wǎng)系統(tǒng)的發(fā)展情況并分析了當前國際金融危機對光伏產(chǎn)業(yè)的影響。其次，分析了當前國際市場上主要的光伏逆變器產(chǎn)品的特點，概括了光伏并網(wǎng)系統(tǒng)中光伏陣列的配置。隨后，本文以單相全橋拓撲為模型分析了非隔離型并網(wǎng)系統(tǒng)在采用不同的PWM調(diào)制策略下的共模電流，指出了抑制共模電流需滿足的條件。對于全橋和半橋拓撲，分析了不同的濾波方式對共模電流抑制的影響。總結(jié)了能夠抑制共模電流的實用電路拓撲并提出了一種能夠抑制共模電流的新拓撲。對不同拓撲的損耗情況在文章中進行了比較。 對于非隔離型并網(wǎng)系統(tǒng)中的逆變器易向電網(wǎng)注入直流分量的問題，首先分析了直流分量產(chǎn)生的原因及其導(dǎo)致變壓器產(chǎn)生的直流偏磁飽和現(xiàn)象。在此基礎(chǔ)上，總結(jié)了抑制直流分量的方法，指出了半橋拓撲能夠抑制直流分量。對于并網(wǎng)電流的控制，工程上通常采用比例積分控制器，而比例積分控制器在理論上無法實現(xiàn)無靜差控制，因此，本文對能夠?qū)崿F(xiàn)無靜差控制的比例諧振控制器進行了簡要分析。最后，在非隔離型1.5kW實驗平臺上對共模電流和直流分量的抑制方法進行了驗證。
標簽： 單相 光伏并網(wǎng) 非隔離型
上傳時間： 2013-07-30
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世界環(huán)境的日益惡化和傳統(tǒng)能源的日漸枯竭，促使了對新能源的開發(fā)和發(fā)展。具有可持續(xù)發(fā)展的太陽能資源受到了各國的重視，各國相繼出臺的新能源法對太陽能發(fā)展起到推波助瀾的作用。其中，光伏并網(wǎng)發(fā)電具有深遠的理論價值和現(xiàn)實意義，僅在過去五年，光伏并網(wǎng)電站安裝總量已達到數(shù)千兆瓦。而連接光伏陣列和電網(wǎng)的光伏并網(wǎng)逆變器便是整個光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的關(guān)鍵。 本文根據(jù)逆變器結(jié)構(gòu)以及光伏發(fā)電陣列特點，提出了基于DC-DC和DC-AC兩級并網(wǎng)逆變器的結(jié)構(gòu)。基于DC-DC和DC-AC電路的相對獨立性，分別對DC-DC和DC-AC進行詳盡分析，并提出了新的控制策略。在DC-DC轉(zhuǎn)換器中，采用了Boost電路對太陽能陣列輸出電壓進行調(diào)制，并對系統(tǒng)進行最大功率點跟蹤。針對固定電壓法和擾動法跟蹤最大功率點的缺點，提出三點最小二乘最大功率點跟蹤的新算法，實驗證明了該算法能夠準確而迅速的跟蹤系統(tǒng)最大功率點，從而提高系統(tǒng)的利用率，穩(wěn)定系統(tǒng)的輸出電壓。在DC-AC轉(zhuǎn)換器中，采用輸出電流控制，根據(jù)正弦脈沖寬度調(diào)制的缺點，提出空間矢量脈沖寬度調(diào)制方法對逆變器進行控制，從而提高直流側(cè)電壓的利用率，減少諧波。基于SVPWM的控制原理，建立系統(tǒng)模型，結(jié)果表明輸出電流與電網(wǎng)電壓保持同相位，從而證明了該控制算法的可行性。 在提出新的控制策略的基礎(chǔ)上，對2kW的三相并網(wǎng)逆變器進行硬件設(shè)計，包括主電路DC-DC和DC-AC，驅(qū)動電路以及電壓電流檢測電路，過零檢測電路等，為類似結(jié)構(gòu)的光伏并網(wǎng)逆變器提供了設(shè)計參考。
標簽： 光伏并網(wǎng) 逆變器
上傳時間： 2013-07-16
上傳用戶：rishian
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)過程自動化水平、提高產(chǎn)品質(zhì)量以及推動技術(shù)進步的主要手段之一，是國民經(jīng)濟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，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)補償?shù)脑聿⑸鲜鰞蓚€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)計包括整流濾波電路、逆變器功率電路、上電保護電路、DSP控制系統(tǒng)及其外圍電路、IGBT驅(qū)動及保護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，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、電機啟動函數(shù)、電壓調(diào)整程序、AD采樣中斷程序以及故障保護中斷程序。在實現(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)補償算法，將這兩個對SVPWM進行改進的調(diào)制算法在硬件平臺上實現(xiàn)。 在硬件電路完成設(shè)計的各個階段，逐漸編制相應(yīng)的控制程序，并進行調(diào)試，并完成整個程序的編制和調(diào)試。此外，還調(diào)試了系統(tǒng)所需的反激式開關(guān)電源。整個系統(tǒng)調(diào)試中遇到了很多問題，如鍵盤消除抖動問題、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，并且采用的是文章中研究的調(diào)制算法，效果良好，達到設(shè)計的目的； 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。通過建立電動機折算到轉(zhuǎn)子側(cè)的等值電路，重點分析了有源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算公式和變化趨勢，對電動機功率因數(shù)、電磁轉(zhuǎn)矩脈動也進行了分析，發(fā)現(xiàn)能夠比傳統(tǒng)串級調(diào)速時有所提升。鑒于電動機轉(zhuǎn)子側(cè)電勢頻率非常低，分析了有源PFC的具體實現(xiàn)的特殊考慮和參數(shù)選取方法，并基于對稱平衡的Scott變壓器和兩個單相有源PFC電路實現(xiàn)了繞線電動機轉(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)果驗證了理論分析的正確性。
上傳時間： 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和元件精度的要求，簡化了模擬電路的設(shè)計，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)計了一個主要應(yīng)用于音頻信號處理的Sigma-Delta A/D轉(zhuǎn)換器，分辨率達到16位。在調(diào)制器的設(shè)計中，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，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進行調(diào)制器系統(tǒng)設(shè)計。并使用Cadence Spectre對模塊電路進行設(shè)計仿真，包括運放，比較器，帶隙基準電壓源，CMOS開關(guān)，非交疊時鐘產(chǎn)生電路等。在數(shù)字抽取濾波器的設(shè)計中，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行優(yōu)化設(shè)計。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)計出了運算量和存儲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)計的Sigma-Delta A/D轉(zhuǎn)換器信噪比達到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
標簽： SigmaDelta 音頻 模數(shù)轉(zhuǎn)換器
上傳時間： 2013-06-27
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