隨著功率開關器件的進步，大量的電力電子變流裝置在國民經(jīng)濟各領域獲得了廣泛應用，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)側功率因數(shù)低、電流畸變嚴重等缺點。PWM整流器可實現(xiàn)正弦的網(wǎng)側電流、單位或可調的功率因數(shù)、能量的雙向流動，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、動態(tài)響應快、限流能力強等特點，在一些中、大功率應用場合，較之VSR，在經(jīng)濟和技術上更具優(yōu)勢。 本文針對電網(wǎng)電壓平衡、不平衡情況、多模塊直接并聯(lián)幾個方面，對三相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，實現(xiàn)了有功功率和無功功率的獨立、解耦控制，獲得了線性的動態(tài)響應。直流電流非線性解耦控制策略是直流電流控制和網(wǎng)側無功電流控制并行的控制策略，具有較快的直流電流響應速度；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)側電流控制級聯(lián)的控制策略，具有結構簡單，便于獨立設計直流和交流控制器的特點。 2、考慮了電網(wǎng)電壓不平衡和濾波器參數(shù)三相不對稱的情況，提出了基于瞬時有功功率調節(jié)的三相CSR的不平衡補償策略，消除了直流電流脈動分量，實現(xiàn)了網(wǎng)側可控的功率因數(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，簡化了控制器結構，實現(xiàn)了對網(wǎng)側電流的無差跟蹤。 3、建立了多模塊直接并聯(lián)CSR的環(huán)流模型；對任一并聯(lián)模塊，提出了總直流電流控制器外加2個均流控制器的直流側控制器結構，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，最大可能地保證了各模塊控制的獨立性。 4、建立了三相CSR實驗系統(tǒng)，進行了初步的實驗研究。
上傳時間： 2013-04-24
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隨著用戶對供電質量要求的進一步提高，模塊化UPS 并聯(lián)系統(tǒng)獲得了越來越廣泛的應用。本文以模塊化UPS為研究對象，根據(jù)電路結構，將其分為直流部分模塊化和交流部分模塊化分別進行討論。整流環(huán)節(jié)對Boost-PFC 電路進行并聯(lián)控制，實現(xiàn)直流部分的模塊化；逆變環(huán)節(jié)在瞬時電壓PID 控制的基礎上，引入了瞬時均流的并聯(lián)控制策略，實現(xiàn)交流部分的模塊化。 介紹了有源功率因數(shù)校正技術的基本原理和控制思路，分析了單管雙Boost-PFC電路的工作過程，并將其簡化等效成常規(guī)的Boost 電路進行分析和控制。根據(jù)控制系統(tǒng)的結構，分別對電流控制環(huán)和電壓控制環(huán)進行了分析，得出了電感電流主要受電流指令的影響，而輸入輸出電壓差的影響則相對比較小；輸出電壓主要受參考給定指令電壓、緩啟給定指令電壓以及輸出電流等因素的影響。根據(jù)電流環(huán)和電壓環(huán)的解析表達式，給出了并聯(lián)控制的方法及原理。 對單相電路、三相電路以及多模塊并聯(lián)電路分別進行了仿真驗證，對多模塊的并聯(lián)系統(tǒng)進行了實驗驗證。建立了單相逆變器的數(shù)學模型，并加入PID 控制器，得到了輸出電壓的解析表達式，得出逆變器輸出電壓與參考給定電壓和輸出電流有關。利用極點配置的方法得到了模擬域PID 控制器參數(shù)的計算公式，并采用后向差分法，將其轉換到數(shù)字域，得到了數(shù)字PID 控制器參數(shù)與模擬域參數(shù)的換算關系。通過實驗測試和曲線擬合的辦法，得到了實際逆變器的電路參數(shù)。通過對所設計的數(shù)字PID 控制器進行仿真和實驗，驗證了理論分析和計算。建立了PID 電壓閉環(huán)的多逆變器并聯(lián)系統(tǒng)數(shù)學模型，分析得出并聯(lián)系統(tǒng)的輸出電壓主要由系統(tǒng)中各模塊的平均給定電壓決定，同時也受較高次的輸出諧波電流影響，受輸出基波電流影響相對較小；環(huán)流主要受模塊的給定電壓與系統(tǒng)平均給定電壓的偏差影響。針對環(huán)流產(chǎn)生的原因，提出了一種瞬時均流控制策略來減小系統(tǒng)環(huán)流對給定電壓偏差的增益，從而達到瞬時均流的目的。 對兩逆變模塊并聯(lián)的系統(tǒng)在各種工況下進行了仿真和實驗，驗證了理論分析的正確性和這種瞬時均流控制策略的可行性。
上傳時間： 2013-04-24
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隨著我國工業(yè)化進程加快，各種電力負荷迅速增加，造成了電網(wǎng)無功功率消耗增加，使電能的傳輸和利用效率降低，電能質量中的無功功率補償問題變得越來越重要。靜止無功發(fā)生器(STATCOM)作為柔性交流輸電系統(tǒng)的重要裝置之一，是無功功率補償發(fā)展的趨勢。 論文首先介紹并比較了現(xiàn)有的無功補償裝置，分析了STATCOM相對于其他無功補償裝置的優(yōu)越性。總結了STATCOM的間接電流控制和直接電流控制兩種控制方式，并對兩種控制方式所衍生的幾種控制結構進行了介紹，說明了其控制原理。 詳細討論了直接電流控制的幾種控制結構，并建立了相應的仿真模型，進行了仿真和比較分析。研究了它們在穩(wěn)態(tài)性能和動態(tài)性能上的優(yōu)缺點。其中重點討論了采用空間電壓矢量調制方法(SVPWM)跟蹤給定電壓矢量，來控制STATCOM的電流產(chǎn)生，并且采用直流側電壓可變給定。仿真結果證明此種方法具有直流側電壓利用率高、降低功率器件的開關損耗、適應電網(wǎng)電壓不對稱的環(huán)境的優(yōu)點。 介紹了基于FPGA和DSP硬件開發(fā)平臺設計方法。對FPGA的控制軟件編程設計進行了詳細討論，其中重點討論了應用DSP builder。工具箱實現(xiàn)全數(shù)字三相鎖相環(huán)和SVPWM控制模塊的方法。
標簽： STATCOM 控制 系統(tǒng)研究
上傳時間： 2013-04-24
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脈沖電暈法煙氣脫硫脫硝技術是利用電暈放電產(chǎn)生的高能電子與中性分子碰撞，產(chǎn)生自由基和活性粒子，在有氨加入的條件下，將SO2、NOx轉化為硫銨和硝銨。根據(jù)現(xiàn)有脈沖電暈法電源設備不能大規(guī)模工業(yè)化實踐應用的缺點，設計了一種新型的高頻高壓交直流疊加的脫硫脫硝電源。 本文重點介紹了交、直流電源的工作原理，對電源中的串聯(lián)諧振情況進行了具體的分析，交流電源采用串聯(lián)負載串聯(lián)諧振的工作方式，直流電源采用并聯(lián)負載串聯(lián)諧振的工作方式。通過變壓器升壓和諧振升壓，可使交流電壓的上升率大于200V/us，直流電壓可達到上萬伏。同時計算了電源的主要參數(shù)，為實驗打下基礎。為了進一步提高交流電壓的頻率，針對感性負載，采用全橋移相軟開關控制策略，為開關器件提供零電壓關斷條件。通過理論分析、仿真及實驗對軟、硬開關過程及損耗進行比較，證明軟開關對提高開關頻率的促進作用。 為方便對交、直流電壓幅值進行調節(jié)，設計了電源控制系統(tǒng)，采用兩個數(shù)字PID控制器，能同時對二者的幅值進行控制，并以液晶和鍵盤作為人機交互界面，方便用戶的操作。 交直流疊加的電源可以使反應器產(chǎn)生穩(wěn)定、寬范圍、有效的流光。交流電壓使放電增強，產(chǎn)生的自由基多，氧化脫除量增加。直流基壓驅使正離子和電子離開流光通道，自由基分布更廣，與SO2等接觸面增加，增強脫硫脫硝效果。 本文也對脫硫脫硝系統(tǒng)的電磁干擾情況進行分析，并采用接地、屏蔽、隔離等方法提高系統(tǒng)的電磁兼容性能。
標簽： 脫硫 大容量 控制系統(tǒng)
上傳時間： 2013-04-24
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本文分別建立了三相電壓型PWM整流器在三相靜止坐標系、兩相靜止坐標系和兩相同步旋轉坐標系中的數(shù)學模型，對三相電壓型PWM整流器多種電流控制策略進行了研究和對比，并對三相電壓型PWM整流器控制系統(tǒng)的設計進行了研究。 通常情況下，PWM整流器控制系統(tǒng)需要用到交流電壓、電流傳感器以及直流電壓傳感器，以實現(xiàn)直流電壓和交流電流的雙閉環(huán)控制。利用傳感器可以快速、便捷地獲得電壓電流參數(shù)，但也導致了系統(tǒng)體積大、成本較高，并降低了系統(tǒng)運行可靠性。為此，本文研究和總結了三相電壓型PWM整流器無交流電流傳感器的三種控制策略：基于直流側電流檢測的控制策略、基于直流電壓檢測的控制策略和基于狀態(tài)空間平均技術的控制策略。并通過Matlab中的Simulink仿真軟件對前兩種控制策略進行了仿真驗證分析。 在以上理論的分析基礎上，本文設計并實現(xiàn)了一套以TMS320F2812 DSP為控制核心的無交流電流傳感器的PWM整流器的控制系統(tǒng)的解決方案，包括控制系統(tǒng)的硬件解決方案和軟件解決方案，搭建了實驗平臺并進行了調試。
上傳時間： 2013-04-24
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矢量控制變頻調速系統(tǒng)是國內當前電氣傳動和自動化領域研究的熱點和技術攻堅的難點。矢量控制技術作為一種先進的控制策略，是在電機統(tǒng)一理論、機電能量轉換和坐標變換理論的基礎上發(fā)展起來的，具有先進性、新穎性和實用性的特點。其思想就是將異步電動機的數(shù)學模型通過坐標變換，將定子電流矢量分解為按轉子磁場定向的兩個直流分量并分別加以控制，從而實現(xiàn)磁通和轉矩的解耦控制，以期達到獨立控制電機轉矩的效果。 本課題基于矢量控制的基本原理，采用TI公司最先進的電機控制專用DSP芯片TMS320F2812，開發(fā)出了一套基于轉子磁鏈位置估計和轉子速度估計的電流轉速雙閉環(huán)的轉子磁場定向直接矢量控制變頻調速系統(tǒng)，并實現(xiàn)了實際運行，初步達到了產(chǎn)品化的目標。主要的工作如下： (1)從電機數(shù)學模型和坐標系變換入手，采用電流轉速雙閉環(huán)的轉子磁場定向直接矢量控制方案，深入探討了SVPWM和矢量控制的基本原理，并完成了調速系統(tǒng)的功能框圖； (2)基于TI公司的DSP芯片TMS320F2812和MITSUBISHI的IPM模塊PM50RSA120，設計了調速系統(tǒng)的硬件電路，包括控制電路，驅動電路，電源電路和操作面板電路等； (3)設計了基于轉子磁鏈位置估計和速度估計的電流轉速雙閉環(huán)的轉子磁場定向直接矢量控制變頻調速系統(tǒng)的軟件部分，給出了調速系統(tǒng)的軟件流程圖和各子模塊的具體實現(xiàn)； (4)采用先進的自適應Fuzzy-PI調節(jié)器來代替?zhèn)鹘y(tǒng)的PI調節(jié)器作為速度控制器，取得了較好的控制效果； (5)搭建了整個變頻調速實驗平臺，進行了整機測試，給出了實驗結果和結論。 該系統(tǒng)已經(jīng)成功應用于矢量變頻器成品生產(chǎn)中，在北京天華博實電氣有限公司的變頻器生產(chǎn)車間進行了相應的實驗。實驗表明，該系統(tǒng)具有良好的動靜態(tài)性能，運行穩(wěn)定，抗干擾能力強，獲得用戶好評，不失為一套具有先進性、新穎型、實用性的高性能變頻調速系統(tǒng)。
標簽： 異步電動機 變頻調速系統(tǒng) 矢量控制
上傳時間： 2013-05-25
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氙燈作為高強度氣體放電燈，其較好的顯色性，高光效等優(yōu)點大大超過傳統(tǒng)的鹵鎢燈，越來越受到市場的青睞，與其配套的電子鎮(zhèn)流器的研制也成了熱點。鑒于氙燈復雜的啟動特性，與模擬控制相比，數(shù)字控制因其較大的靈活性在此控制方面顯示了較大的優(yōu)勢。本文將以數(shù)字控制的汽車頭燈電子鎮(zhèn)流器為研究課題，對其一些關鍵的問題加以研究和探討。 論文的緒論部分將首先介紹汽車頭燈的發(fā)展歷史，接著對汽車頭燈電子鎮(zhèn)流器存在的難點問題做簡要的分析，指出目前其所處的現(xiàn)狀，并結合汽車頭燈未來發(fā)展趨勢談談本次課題的可行性和必要性。 第二章首先給出了目前氙燈電子鎮(zhèn)流器的基本電路結構，考慮到第一級直流升壓變流電路的重要性，較詳細討論了目前具備升壓功能的幾個典型電路的特點。鑒于氙燈較高的點火要求，對幾種典型的點火電路做了分析比較，最后討論了控制模式及其具體的控制方式。 第三章對汽車頭燈電子鎮(zhèn)流器進行了全面的設計。依據(jù)汽車頭燈電子鎮(zhèn)流器的主要技術指標，較詳細給出了主電路的設計過程，并還對其做了相應的損耗分析及效率估計。接著介紹了單級電壓遞升式點火電路設計，模數(shù)控制方式的原理，及控制回路中典型控制電路的設計，最后通過實際樣機的制作，論證其設計的合理性。 第四章詳細分析了高強度氣體放電燈的啟動特性，并根據(jù)金鹵燈和氙燈各自啟動特點及相應要求，分別提出了適合各自啟動要求的控制方法。此外，在大量文獻閱讀的基礎上，比較了當前典型的恒功率控制方案。在這個基礎上，提出了基于數(shù)模混合控制的新型恒功率控制方案。最后通過實驗驗證了這些控制方法的可行性及正確性。
標簽： 數(shù)字控制 汽車頭燈 電子鎮(zhèn)流器
上傳時間： 2013-07-09
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跑步運動是人們喜愛的運動方式之一，借助電動跑步機進行跑步運動簡單方便，已成為新的運動時尚。電動跑步機已經(jīng)成為一種大眾健身器材，市場前景極為廣闊。 目前電動跑步機大多采用有刷直流電動機或交流變頻電機作為驅動電機，本文研究采用外轉子直接驅動無刷直流電動機的電動跑步機。其主要優(yōu)點在于：一是省去了傳統(tǒng)電動跑步機的減速機構，系統(tǒng)結構簡單，運行可靠，效率高；二是無刷電機驅動具有優(yōu)良的調速和控制性能，可以提升電動跑步機品質，實現(xiàn)智能化；三是無刷電機驅動性價比高，更具市場競爭力。因此，進行電動跑步機外轉子無刷直流電動機驅動及控制系統(tǒng)的研究具有較高的理論意義和工程實用價值。 本文首先綜述了電動跑步機及其電機驅動的現(xiàn)狀、發(fā)展趨勢以及外轉子無刷計特點、分數(shù)槽繞組及其控制器；應用電機磁場有限元軟件MAGNEFORCE研究了不同極/槽配合無刷電機的磁場分布和不同極弧系數(shù)對電機性能的影響；在此基礎上試制了電動跑步機外轉子無刷直流電動機樣機并進行初步性能試驗；運用MATLAB對外轉子無刷直流電動機進行系統(tǒng)仿真分析。
上傳時間： 2013-04-24
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多電平逆變器在大容量、高壓場合得到了廣泛的應用。在多電平逆變器的多種控制策略中，空間矢量脈寬調制(SVPWM)算法具有調制比大、能夠優(yōu)化輸出電壓波形、易于數(shù)字實現(xiàn)、母線電壓利用率高等優(yōu)點，成為人們關注的熱點。 本文首先對電力電子技術的發(fā)展前景和多電平逆變器控制技術的發(fā)展狀況進行了綜述。在分析兩電平逆變器工作原理的基礎上對三電平逆變器進行了研究，綜合比較了三電平逆變電路三種典型拓撲結構的優(yōu)缺點；介紹了二極管箝位型三電平逆變器，分析了二極管箝位型三電平逆變器相對于傳統(tǒng)兩電平逆變器的優(yōu)點，體現(xiàn)了課題研究的重要意義。其次，本文以中點箝位式三電平逆變器的基本拓撲結構為基礎，著重分析了三電平空間電壓矢量調制基本原理，提出了一種將最近的三個矢量合成參考矢量的空間矢量脈寬調制算法，給出大扇區(qū)和小三角形區(qū)域判斷規(guī)則以及合成參考電壓矢量的相應輸出作用順序，并優(yōu)化了開關矢量的作用順序，利于實現(xiàn)對中點電壓的控制，使算法易于實現(xiàn)。再次，論文分析了三電平逆變器直流側電容電壓不平衡產(chǎn)生的原因，分析了大、中、小矢量對中點電位的影響，提出了能夠影響中點電位波動的關鍵矢量，并通過分配成對小矢量的作用時間實現(xiàn)了對中點電位的控制。最后，采用MATLAB軟件對所推導的三電平逆變器SVPWM調制算法進行了仿真分析，結果證明了算法的可行性。
上傳時間： 2013-08-01
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本文主要研究變速風力發(fā)電系統(tǒng)最大功率點的跟蹤問題，以使風力機在處于額定風速以下時能夠實現(xiàn)最大風能捕獲。風力發(fā)電系統(tǒng)所采用的功率變流器和最大功率點的跟蹤控制策略提供了基本的研究平臺，以完成本課題的研究。 為了將風能輸送給電網(wǎng)，變速風力機要有變流器將發(fā)電機發(fā)出的電壓和頻率都不斷改變的電能轉換成恒頻恒壓的電能，再傳輸給電網(wǎng)。本文采用了變速風力機，永磁發(fā)電機，三相AC-DC-DC-AC變流器，變壓器等構建了變速風力發(fā)電系統(tǒng)。AC-DC-DC-AC變流器用于將永磁發(fā)電機發(fā)出的電壓和頻率都不斷改變的電能傳輸給電網(wǎng)。鑒于DC-DC直流環(huán)節(jié)在能量傳輸中的重要性，本文專門研究了單重Sepic變換器和雙重Sepic變換器在變速風力發(fā)電系統(tǒng)中所起的作用。 一個先進的變速風力發(fā)電系統(tǒng)的最大功率點跟蹤控制策略要對所控制的風力機起到良好的控制效果，不僅與風電系統(tǒng)所采用的變流器的拓撲結構有關，也與自身的控制方式有關。本文在對常用的幾種最大功率點的跟蹤控制策略分析研究的基礎上提出了以風力機的輸出功率和系統(tǒng)儲能的變化率以及風力機轉速等相關數(shù)據(jù)來確定風力機的實際工作點的最大功率點跟蹤控制策略，該策略的實施不依賴于風力機自身的特性，不需要測量風速等。 由于對變速風力機的建模和仿真是理解和驗證風力發(fā)電系統(tǒng)特性和最大功率點跟蹤控制策略的可行性的重要手段。因此本文在Matlab軟件的Simulink環(huán)境下對所研究的變速風力發(fā)電系統(tǒng)作了建模和仿真。仿真結果充分證明了本文所提出的變速風力發(fā)電系統(tǒng)最大功率點跟蹤控制策略的正確性和可行性。
上傳時間： 2013-04-24
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