如何解決能源危機問題，已經(jīng)成為全球關注的熱點。在當前可利用的幾種可再生能源中，太陽能和風能是應用比較廣泛的兩種。太陽能、風能在資源條件和技術應用上都有很好的互補特性，綜合考慮太陽能和風能在多方面的互補特性而建立起來的風光互補發(fā)電系統(tǒng)是一種經(jīng)濟合理的供電方式。小型風光互補發(fā)電系統(tǒng)可以滿足遠離電網(wǎng)地區(qū)的獨立供電的需求。 本論文的主要工作如下： 1、分析了小型風光互補發(fā)電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，研究了小型風光互補發(fā)電系統(tǒng)各個組成部分的工作原理及其運行特性。 2、分析了風力發(fā)電、光伏發(fā)電以及蓄電池充電的控制策略，重點研究了最大功率點跟蹤控制，并在此基礎上，歸納總結(jié)出一套可行的總體控制方案。 3、設計了一個以dsPIC30F2010單片機為核心的小型風光互補發(fā)電系統(tǒng)控制器，對開關電源電路、電流檢測電路、電壓檢測電路、DC/DC變換電路、卸載電路等模塊電路進行了硬件設計，在軟件方面，采用功能塊設計的方法，對AD采樣、PWM控制、光伏充電、風機充電、卸載保護、PI控制、狀態(tài)顯示和過放保護等進行了軟件編程。 4、對控制器進行了實驗調(diào)試，實驗結(jié)果表明本文研究開發(fā)的小型風光互補發(fā)電控制器結(jié)構(gòu)簡單，能夠?qū)崿F(xiàn)光伏發(fā)電和風力發(fā)電的最大功率點跟蹤控制，滿足蓄電池分段式充電以及過充、過放保護的要求。
上傳時間： 2013-08-01
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異步電動機變頻調(diào)速系統(tǒng)的頻率范圍、動態(tài)響應、調(diào)速精度、低頻轉(zhuǎn)矩、工作效率等方面具有很大優(yōu)點。隨著電力電子技術和計算機技術的飛躍發(fā)展，以此為基礎的交流電機變頻調(diào)速技術也取得了長足的進步，基于SVPWM的異步電動機矢量控制系統(tǒng)作為現(xiàn)代交流傳動控制的一個重要研究方向，逐漸成為研究的熱點。 異步電動機調(diào)速系統(tǒng)是一個多變量、強耦合的非線性系統(tǒng)，雖然常規(guī)的PID控制算法簡單、可靠性高，但對于異步電動機這樣的非線性系統(tǒng)控制效果一般。模糊控制作為智能控制的一個重要的分支，由于不需要建立對象的精確數(shù)學模型，且具有良好的魯棒性和非線性的控制特性，非常適用于異步電動機調(diào)速系統(tǒng)。本文以提高異步電動機的調(diào)速精度和改善電動機的使用效率為目標，基于SVPWM的控制原理，分別采用傳統(tǒng)PID控制器和模糊PID控制器，應用在異步電動機的調(diào)速系統(tǒng)中。 本文首先介紹了異步電動機調(diào)速方法和逆變器的PWM控制方法。并闡述了矢量控制、坐標變換、空間電壓矢量調(diào)制的基本原理，給出了異步電動機在不同坐標系下的數(shù)學模型，為設計異步電動機矢量控制系統(tǒng)奠定了基礎。同時給出了傳統(tǒng)PID控制器和模糊PID控制器模型。為驗證控制效果，文中基于MATLAB/Simulink平臺，建立了控制器的計算機仿真模型，給出了仿真結(jié)果，并對結(jié)果做了詳細的分析。比較了傳統(tǒng)PID控制和模糊PID控制的效果，由仿真結(jié)果可以看出采用模糊PID控制算法具有較大的優(yōu)越性。 最后，以TI公司的DSP控制芯片TMS320F2812為控制核心，設計了異步電動機的控制系統(tǒng)，硬件系統(tǒng)主要包括主電路、功率驅(qū)動電路、電壓、電流檢測電路等電路。另外設計了控制軟件，并給出了軟件的流程圖。通過實驗測得的波形，驗證了控制方法的正確性和有效性。
上傳時間： 2013-05-17
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矢量控制一直是電機控制領域的熱門話題。本文以異步電機為研究對象，以矢量控制的解耦思想為基礎，采用自動控制的有關方法，對矢量控制進行了探討，著重研究了矢量控制系統(tǒng)中控制器的設計。 @@ 本文對矢量控制和自動控制的相關理論進行了簡單的介紹，包括矢量控制的原理、坐標變換、控制系統(tǒng)的性能指標等。按照矢量控制的解耦思想將耦合的交流電機模擬為解耦的直流電機進行控制，解耦后的交流電機可對轉(zhuǎn)子磁鏈和轉(zhuǎn)速進行獨立控制。在設計磁鏈控制器和速度控制器時，通過使用自動控制的相關原理，使得轉(zhuǎn)子磁鏈和電機轉(zhuǎn)速達到了預期的性能要求。本文使用的設計方法是先在連續(xù)域下設計控制器，然后將其離散化為數(shù)字控制器，并對連續(xù)域下的控制器和離散域下的控制器進行了仿真和比較。電機轉(zhuǎn)速是本文的一個重要參數(shù)，文中專門設計了轉(zhuǎn)速實驗，并對測量結(jié)果進行了誤差分析。最后，對本文設計方法的不足之處進行了簡單的說明，也給出了對應的改善方法。 @@ 仿真表明，本文設計的矢量控制系統(tǒng)達到了良好的控制效果。 @@關鍵字：矢量控制、磁鏈調(diào)節(jié)器、速度調(diào)節(jié)器
標簽： 異步電機 分 矢量控制系統(tǒng)
上傳時間： 2013-06-17
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同步電動機以其可調(diào)的功率因數(shù)和輸出轉(zhuǎn)矩對電網(wǎng)電壓波動不敏感等良好的運行性能，在大功率電氣傳動領域獨占螯頭。同步電機雖然有很多優(yōu)點，但它的最大缺點是起動困難。目前，大功率同步電機的軟起動大多采用靜止變頻器起動方式，但由于變頻器多采用晶閘管作為功率器件從而要依靠電動機產(chǎn)生的反電勢才能自行關斷并且輔助設備較多。而一旦逆變器換流失敗就會導致電動機起動失敗。針對晶閘管不能自行關斷的缺點，本文研究了一種以IGBT做為變頻器功率器件的轉(zhuǎn)速開環(huán)恒壓頻比控制的起動方法。 @@ 首先，根據(jù)同步電動機的工作原理對同步電動機的起動特性進行了詳細分析，并對全壓異步起動方法進行了仿真研究，得出了起動過程中電動機相電流、電磁轉(zhuǎn)矩等參數(shù)的變化曲線。針對異步起動過程中定子繞組產(chǎn)生過大沖擊電流的問題，提出了逐級變頻的轉(zhuǎn)速開環(huán)恒壓頻比控制同步電動機軟起動方法。闡述了逐級變頻開環(huán)控制同步電動機軟起動的原理，即通過逐級改變變頻器輸出頻率使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速跟隨定子旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)速逐級升高至額定值。推導出起動過程中變頻器逐級變化的頻率與電動機轉(zhuǎn)動慣量、電磁轉(zhuǎn)矩等參數(shù)的關系式。通過對一臺同步電動機做工頻起動和低頻起動的仿真研究，證明了同步電動機在低頻下依靠同步電磁轉(zhuǎn)矩自行起動的可行性。通過計算轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速達到相應同步轉(zhuǎn)速的時間來確定變頻器逐級升高的電壓頻率隨時間的變化規(guī)律。然后，在采用電壓型交直交變頻器作為同步電機變頻電源的基礎上，設計了恒壓頻比逐級變頻軟起動的控制方案，利用MATLAB/SIMULINK構(gòu)建了轉(zhuǎn)速開環(huán)恒壓頻比控制同步電動機軟起動的數(shù)學模型，對同步電動機的起動過程進行仿真試驗，并且分別對空載起動和負載起動過程進行了分析。仿真結(jié)果驗證了轉(zhuǎn)速開環(huán)控制同步電動機軟起動的可行性。 @@ 針對同步電動機起動后的并網(wǎng)問題進行了理論分析，并研究了相應的并網(wǎng)控制方案。應用MATLAB/SIMULINK對并網(wǎng)過程進行仿真試驗，給出并網(wǎng)瞬間電網(wǎng)電壓、同步電機相電流等參數(shù)變化曲線，從而驗證了并網(wǎng)方案的可行性。 @@ 最后，對所做工作進行了總結(jié)，并展望了大功率同步電動機的軟起動技術。 @@關鍵詞：同步電動機；軟起動；變頻器；恒壓頻比
上傳時間： 2013-05-26
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在電力系統(tǒng)容量日益擴大和電網(wǎng)電壓運行等級不斷提高的潮流下，傳統(tǒng)電磁式互感器在運行中暴露出越來越多的弊端，難以滿足電力系統(tǒng)向自動化、標準化和數(shù)字化的發(fā)展需求，電子式互感器取代傳統(tǒng)電磁式互感器已經(jīng)成為一種必然的趨勢，并成為人們研究的熱點。本文圍繞電子式電流互感器高壓側(cè)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)進行了研究與設計。 Rogowski線圈是電流傳感元件，本文總紿了Rogowski線圈的基本原理，其中包括線圈的等效電路和相量圖，線圈的電磁參數(shù)計算。在理論研究的基礎上，結(jié)合實際設計一款高精度PCBRogowski線圈。電容分壓器是電壓傳感元件，文章中介紹了傳感器的原理、傳感器的模型結(jié)構(gòu)，針對其自身結(jié)構(gòu)缺陷和工作環(huán)境的電磁干擾，提出具有針對性的電磁兼容設計方法。 積分器的性能一直是影響Rogowski線圈電流傳感器的精度和穩(wěn)定性的重要因素之一。模擬積分器具有結(jié)構(gòu)簡單、響應速度快、輸入動態(tài)范圍大等優(yōu)點；數(shù)字積分器具有性能穩(wěn)定，精度高等優(yōu)點。后者的優(yōu)勢使其成為近年來Rogowski線圈電流互感器實用化研究的一個熱點問題。本文設計了一套數(shù)字積分器設計的方法，其中包括了積分算法的選擇，積分輸入采樣率和分辨率的確定，數(shù)字積分器的通用結(jié)構(gòu)，積分初值的選擇方法等。 為了保證系統(tǒng)的運行穩(wěn)定，文章中的系統(tǒng)只采用激光供電模式，降低數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的功耗就成了系統(tǒng)設計的一個重要環(huán)節(jié)。文章中介紹了一些實用的低功耗處理方法，分析了激光器的特性，光電池的特性和光電轉(zhuǎn)換器件的特性，并根據(jù)這些器件的特性，改進了數(shù)據(jù)發(fā)送激光器的驅(qū)動電路，大幅度降低了系統(tǒng)的功耗，保證了系統(tǒng)在較低供電功率條件下的正常運行。 論文最后對全文工作進行總結(jié)，提出進一步需要解決的問題。
標簽： 電子式互感器 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)
上傳時間： 2013-07-10
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作為世界上發(fā)展最快的可再生能源，風能受到了世界各國的關注。隨著風機數(shù)量的增加，研究電網(wǎng)故障時風力發(fā)電機的動態(tài)響應特性越來越重要。 本文以“3.2MW永磁風力發(fā)電機系統(tǒng)分析”為工程背景，旨在研究3.2MW永磁風力發(fā)電機及其系統(tǒng)在各種正常和非正常工況下的動態(tài)性能，分析變流系統(tǒng)和控制方法對電機性能的影響，為電機的優(yōu)化設計提供參考。 首先，在對永磁風力發(fā)電機的基本理論進行論述的基礎上，分析了變轉(zhuǎn)速變槳距控制策略，并基于Matlab/Simulink建立了風力發(fā)電機模型，通過仿真分析了最大功率跟蹤和變槳距控制下發(fā)電機的性能。 其次，研究了雙PWM變流系統(tǒng)電機側(cè)變流器和網(wǎng)側(cè)變流器的控制方法，并基于Matlab/Simulink搭建了基于轉(zhuǎn)速外環(huán)、電流內(nèi)環(huán)雙PI調(diào)節(jié)器的電機側(cè)控制器模型及基于電網(wǎng)電壓定向的電壓外環(huán)、電流內(nèi)環(huán)控制的網(wǎng)側(cè)控制器模型。 最后，基于Matlab/Simulink對電網(wǎng)短路及電網(wǎng)電壓跌落下不同控制方法下的永磁風力發(fā)電機系統(tǒng)的動態(tài)性能進行仿真；并對永磁風力發(fā)電機機端短路下的運行性能進行仿真，結(jié)果表明：網(wǎng)側(cè)變流器的電流變化以及直流母線的電壓波動對永磁風力發(fā)電機系統(tǒng)的動態(tài)性能影響較大，通過控制網(wǎng)側(cè)變流器電流、直流母線電壓的穩(wěn)定，可以有效提高永磁風力發(fā)電機系統(tǒng)的動態(tài)性能；給定的電機設計參數(shù)符合短路電流倍數(shù)要求；永磁風力發(fā)電機通過變流裝置并網(wǎng)可大大減小故障對發(fā)電機的沖擊。
標簽： MATLAB 風力發(fā)電機 動態(tài)仿真
上傳時間： 2013-04-24
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近年來，光伏發(fā)電技術取得了長足的進步，太陽能已經(jīng)成為當今能源的一個重要補充。光伏并網(wǎng)發(fā)電是太陽能大規(guī)模利用的必然趨勢。本文以光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的核心設備并網(wǎng)逆變器為研究對象，首先給出了單相光伏并網(wǎng)逆變器的詳細的硬件設計過程，然后對光伏陣列的最大功能點跟蹤、逆變器的特性及控制方法、并網(wǎng)系統(tǒng)的人機交互子系統(tǒng)等進行了深入的研究。 并網(wǎng)逆變器的硬件設計是整個系統(tǒng)的基礎和難點之一。本文設計了1套額定功率為3KW的兩級式光伏并網(wǎng)逆變器，采用F2812DSP作為系統(tǒng)的控制核心。文章對整個硬件的設計過程和電路原理進行了詳細分析。 為提高系統(tǒng)效率，光伏陣列都要求工作在最大功率點處。本文在分析了各種MPPT方法的優(yōu)缺點的基礎上，提出了基于移相全橋電路的電導增量法，給出了整個算法在DSP中的實現(xiàn)過程。 并網(wǎng)逆變器輸出級的跟蹤控制技術是系統(tǒng)設計的關鍵點之一。本文詳細分析了逆變器輸出級的電路工作模式和數(shù)學模型，深入分析了T型輸出濾波器的原理及電網(wǎng)電壓對輸出電流的影響，提出了基于前饋補償?shù)臄?shù)字PI控制，并給出了其在DSP中的實現(xiàn)過程。 為完成對并網(wǎng)系統(tǒng)的監(jiān)控和設置，設計了人機交互子系統(tǒng)，該系統(tǒng)是一個小型嵌入式系統(tǒng)，用MODBUS協(xié)議實現(xiàn)了子系統(tǒng)和控制系統(tǒng)的通信。本文詳細分析了整個子系統(tǒng)的軟硬件設計過程。 最后，對整個系統(tǒng)進行了實驗驗證，結(jié)果表明了系統(tǒng)方案的可行性，系統(tǒng)實現(xiàn)了穩(wěn)定可靠運行。
標簽： 單相 光伏并網(wǎng) 數(shù)字式
上傳時間： 2013-05-26
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地鐵列車牽引轉(zhuǎn)矩控制是影響列車安全可靠運行的重要因素，牽引變流模塊是整個列車交流傳動系統(tǒng)的核心設備，而牽引轉(zhuǎn)矩控制又是最關鍵的部分。本文以某城市國產(chǎn)化地鐵列車為研究對象，主要針對牽引轉(zhuǎn)矩控制方案進行研究并通過設計列車通信網(wǎng)絡對牽引轉(zhuǎn)矩實施監(jiān)測。 論文首先介紹地鐵列車牽引轉(zhuǎn)矩控制的研究現(xiàn)狀，分析目前高性能交流調(diào)速方法在地鐵列車牽引轉(zhuǎn)矩控制中的應用現(xiàn)狀。并簡要介紹了網(wǎng)絡監(jiān)測技術的研究現(xiàn)狀和CANopen總線協(xié)議在軌道交通車輛中的國內(nèi)外應用現(xiàn)狀。 采用可編程邏輯控制器PLC及其子模塊構(gòu)建了通信網(wǎng)絡的硬件結(jié)構(gòu)，并設計了通信網(wǎng)絡軟件。對CANopen的通信報文進行了具體設計，實現(xiàn)了應用層協(xié)議CANopen的功能。 根據(jù)實際運行的需求，對牽引電機轉(zhuǎn)矩控制、牽引逆變器的PWM控制方式進行了研究。采用帶轉(zhuǎn)矩內(nèi)環(huán)的轉(zhuǎn)速、磁鏈閉環(huán)矢量控制方法，應用帶定時調(diào)制環(huán)節(jié)的滯環(huán)電流比較PWM和優(yōu)化脈沖控制方案分段對逆變器進行PWM控制。通過設計牽引系統(tǒng)與CANopen網(wǎng)絡的數(shù)據(jù)接口，實現(xiàn)了通信網(wǎng)絡對牽引控制效果的監(jiān)測，并對牽引特性曲線進行分析；選取特性曲線上的特定工作點，對牽引控制效果進行了分析說明。測試結(jié)果表明本文討論的牽引矢量控制和PWM控制方案能夠很好地滿足列車運營對牽引轉(zhuǎn)矩的要求。 目前，該系統(tǒng)正在進行線路運行調(diào)試和性能改進，準備交付用戶進行商業(yè)線路運營，具有很好的工程應用價值。
上傳時間： 2013-08-02
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隨著信息技術的飛速發(fā)展，數(shù)據(jù)吞吐量急劇增長，要求有更高的傳輸速度，來滿足大量數(shù)據(jù)的傳輸，而原有的并行數(shù)據(jù)傳輸總線結(jié)構(gòu)上存在自身無法克服的缺陷，在高頻環(huán)境下容易串擾，而增大誤碼率。SATA串行總線技術應運而生。作為一種新型的總線接口，它提供了高達3.0Gbps的數(shù)據(jù)傳輸速率，使用8B/10B編碼格式，采用LVDS NRZ串行數(shù)據(jù)傳輸方式，有良好的抗干擾性能，有更強的達到32位的循環(huán)冗余校驗，并且提供了良好的物理接口特性，支持熱拔插，代表著計算機總線接口技術的發(fā)展方向。FPGA作為一種低功耗的半導體器件，在高頻工作環(huán)境中有優(yōu)良的性能，將處理器與低功耗FPGA結(jié)合起來使用是數(shù)據(jù)存儲應用的趨勢，這樣能夠使得接口方案更加靈活。而在眾多FPGA器件中，Xilinx公司的Virtex-4平臺內(nèi)部集成了PowerPC高性能處理器，并且其中提供了Rocket IO MGT這種嵌入式的多速率串行收發(fā)器，能夠以6.25-622Mb/s的速度傳送數(shù)據(jù)，并且支持包括SATA協(xié)議在內(nèi)的多種串行通信協(xié)議。 本文從物理層、鏈路層、傳輸層分析了SATA1.0技術的接口協(xié)議，在此基礎提出滿足協(xié)議需求和適合FPGA設計的設計方案，并給出總體設計框圖，依照FPGA的設計方法，采用Xilinx公司的Virtex-4設計了一個符合SATA1.0接口協(xié)議的嵌入式存儲裝置，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的存儲，仿真運行結(jié)果正常。
標簽： SerialATA FPGA 嵌入式系統(tǒng)
上傳時間： 2013-04-24
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三相電壓不平衡度是衡量電網(wǎng)電能質(zhì)量的一個重要指標。在三相系統(tǒng)中，引起電壓不平衡的主要原因是發(fā)電機的輸出電壓不平衡和負載不平衡兩方面，電壓不平衡比較嚴重時，會給系統(tǒng)帶來諸多危害。近年來，STATCOM因其動態(tài)響應速度快，電流諧波含量小，裝置體積小等優(yōu)點，在電壓不平衡補償中的應用越來越廣。 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，由于其特性的差異會產(chǎn)生暫態(tài)電壓分配不均衡，導致個別器件上產(chǎn)生過電壓而威脅器件的安全，嚴重時會燒毀器件。因此需要采用均壓電路來保證串聯(lián)結(jié)構(gòu)中電壓的平均分配。本文重點對IGCT串聯(lián)均壓電路和緩沖電路進行了設計，在分析串聯(lián)均壓電路的同時，計算了吸收電容和吸收電阻的取值范圍。而后，對緩沖電路進行了Pspice仿真，通過仿真驗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)運行起到很好的保護作用。本文還對100Kvar/660VSTATCOM的主電路進行了參數(shù)設計，對IGCT的型號和各主要元件進行了選擇。 本文重點研究了不平衡系統(tǒng)中STATCOM的控制策略。建立了基于IGCT的STATCOM的數(shù)學模型；根據(jù)STATCOM的電流暫態(tài)模型，對電流電壓進行序分解，并做D—Q坐標變換，建立STATCOM在靜止坐標系下的正、負序數(shù)學模型。基于建立的負序模型，研究STATCOM在不平衡情況下的控制策略，本文采用無差拍控制方法；根據(jù)實際補償時遇到的問題：收斂速度慢、依賴固定的負載模型、魯棒性差等，對無差拍控制方法進行了優(yōu)化設計。該優(yōu)化方法在傳統(tǒng)無差拍的基礎上引入了參考電流觀測器和狀態(tài)觀測器；文中具體設計了這個改進無差拍控制器和其相關電路。經(jīng)分析與仿真驗證了本文提出的優(yōu)化控制方法，將該方法應用于STATCOM不平衡補償器，取得了良好的不平衡補償性能、快速的動態(tài)響應和良好的魯棒性。
上傳時間： 2013-06-05
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