隨著用戶對供電質量要求的進一步提高,模塊化UPS 并聯系統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。整流環節對Boost-PFC 電路進行并聯控制,實現直流部分的模塊化;逆變環節在瞬時電壓PID 控制的基礎上,引入了瞬時均流的并聯控制策略,實現交流部分的模塊化。 介紹了有源功率因數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的Boost 電路進行分析和控制。根據控制系統的結構,分別對電流控制環和電壓控制環進行了分析,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。根據電流環和電壓環的解析表達式,給出了并聯控制的方法及原理。 對單相電路、三相電路以及多模塊并聯電路分別進行了仿真驗證,對多模塊的并聯系統進行了實驗驗證。建立了單相逆變器的數學模型,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 控制器參數的計算公式,并采用后向差分法,將其轉換到數字域,得到了數字PID 控制器參數與模擬域參數的換算關系。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。通過對所設計的數字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 電壓閉環的多逆變器并聯系統數學模型,分析得出并聯系統的輸出電壓主要由系統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;環流主要受模塊的給定電壓與系統平均給定電壓的偏差影響。針對環流產生的原因,提出了一種瞬時均流控制策略來減小系統環流對給定電壓偏差的增益,從而達到瞬時均流的目的。 對兩逆變模塊并聯的系統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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隨著我國工業化進程加快,各種電力負荷迅速增加,造成了電網無功功率消耗增加,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。靜止無功發生器(STATCOM)作為柔性交流輸電系統的重要裝置之一,是無功功率補償發展的趨勢。 論文首先介紹并比較了現有的無功補償裝置,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。研究了它們在穩態性能和動態性能上的優缺點。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、適應電網電壓不對稱的環境的優點。 介紹了基于FPGA和DSP硬件開發平臺設計方法。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。工具箱實現全數字三相鎖相環和SVPWM控制模塊的方法。
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生的高能電子與中性分子碰撞,產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。根據現有脈沖電暈法電源設備不能大規模工業化實踐應用的缺點,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,對電源中的串聯諧振情況進行了具體的分析,交流電源采用串聯負載串聯諧振的工作方式,直流電源采用并聯負載串聯諧振的工作方式。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,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,設計了電源控制系統,采用兩個數字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生穩定、寬范圍、有效的流光。交流電壓使放電增強,產生的自由基多,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的電磁兼容性能。
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整流器控制系統的設計進行了研究。 通常情況下,PWM整流器控制系統需要用到交流電壓、電流傳感器以及直流電壓傳感器,以實現直流電壓和交流電流的雙閉環控制。利用傳感器可以快速、便捷地獲得電壓電流參數,但也導致了系統體積大、成本較高,并降低了系統運行可靠性。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整流器的控制系統的解決方案,包括控制系統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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隨著現代電機技術、現代電力電子技術、微電子技術、控制技術及計算機技術等支撐技術的快速發展,先前困擾著交流伺服系統的電機控制復雜、調速性能差等問題取得了突破性的進展。交流伺服系統的性能日漸提高,價格趨于合理。交流伺服系統取代直流伺服系統尤其是在高精度、高性能要求的伺服驅動領域成了現代伺服控制系統的一個發展趨勢。由于感應電機具有結構堅固,制造容易,價格低廉等優勢,因而感應電機伺服系統具有很好的發展前景,代表了將來交流伺服技術的發展方向。 首先,本文結合大量的文獻資料,總結和分析了當前交流伺服系統的發展現狀,明確了加強開發交流感應電機伺服系統的意義。 其次,深入研究了矢量控制的坐標變換理論和交流感應電機的數學模型。在此基礎闡述了基于轉子磁場定向的矢量控制原理,建立其相應的控制方程。結合空間矢量脈寬調制(SVPWM)的原理,提出了交流伺服系統的控制方案。 再次,本研究以DSP TMS320F2812A為核心控制單元,以一體化智能功率模塊(ASIPM)為功率電路主體,基于模塊化設計原則設計和實現了一臺軟、硬件結合的全數字化控制系統;并對設計中的一些關鍵環節進行了理論研究和實踐探索。 最后,對感應電機伺服系統進行了試驗研究。本文通過實驗分析,驗證了系統設計方案的有效性和可行性,并指出了系統進一步的改進方向。
上傳時間: 2013-06-01
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矢量控制變頻調速系統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,是在電機統一理論、機電能量轉換和坐標變換理論的基礎上發展起來的,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的轉子磁場定向直接矢量控制變頻調速系統,并實現了實際運行,初步達到了產品化的目標。主要的工作如下: (1)從電機數學模型和坐標系變換入手,采用電流轉速雙閉環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的轉子磁場定向直接矢量控制變頻調速系統的軟件部分,給出了調速系統的軟件流程圖和各子模塊的具體實現; (4)采用先進的自適應Fuzzy-PI調節器來代替傳統的PI調節器作為速度控制器,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。 該系統已經成功應用于矢量變頻器成品生產中,在北京天華博實電氣有限公司的變頻器生產車間進行了相應的實驗。實驗表明,該系統具有良好的動靜態性能,運行穩定,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。
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,高光效等優點大大超過傳統的鹵鎢燈,越來越受到市場的青睞,與其配套的電子鎮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,數字控制因其較大的靈活性在此控制方面顯示了較大的優勢。本文將以數字控制的汽車頭燈電子鎮流器為研究課題,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展歷史,接著對汽車頭燈電子鎮流器存在的難點問題做簡要的分析,指出目前其所處的現狀,并結合汽車頭燈未來發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流器進行了全面的設計。依據汽車頭燈電子鎮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。
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。其主要優點在于:一是省去了傳統電動跑步機的減速機構,系統結構簡單,運行可靠,效率高;二是無刷電機驅動具有優良的調速和控制性能,可以提升電動跑步機品質,實現智能化;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狀、發展趨勢以及外轉子無刷計特點、分數槽繞組及其控制器;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、能夠優化輸出電壓波形、易于數字實現、母線電壓利用率高等優點,成為人們關注的熱點。 本文首先對電力電子技術的發展前景和多電平逆變器控制技術的發展狀況進行了綜述。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兩電平逆變器的優點,體現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,給出大扇區和小三角形區域判斷規則以及合成參考電壓矢量的相應輸出作用順序,并優化了開關矢量的作用順序,利于實現對中點電壓的控制,使算法易于實現。再次,論文分析了三電平逆變器直流側電容電壓不平衡產生的原因,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電系統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最大風能捕獲。風力發電系統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,變速風力機要有變流器將發電機發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。本文采用了變速風力機,永磁發電機,三相AC-DC-DC-AC變流器,變壓器等構建了變速風力發電系統。AC-DC-DC-AC變流器用于將永磁發電機發出的電壓和頻率都不斷改變的電能傳輸給電網。鑒于DC-DC直流環節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電系統中所起的作用。 一個先進的變速風力發電系統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儲能的變化率以及風力機轉速等相關數據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電系統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環境下對所研究的變速風力發電系統作了建模和仿真。仿真結果充分證明了本文所提出的變速風力發電系統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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