隨著能源危機日趨嚴重,新能源的開發與節能技術的研究日趨迫切,而新型儲能元件—超級電容器的應用為能量回收開辟了一條新的道路。 作為新型儲能器件,超級電容器擁有其它儲能器件無法比擬的優點—充放電速度快、功率密度高、使用壽命長。但由于其額定電壓很低,一般為1V~3V,因此使用時需多節串聯以達到實用電壓值,而電容單體參數不一致必然導致單體電壓不平衡。長此以往,勢必嚴重影響超級電容組壽命及其工作可靠性。 本文從超級電容器結構與工作原理入手,詳細闡述了其各種特性,分析和比較了目前存在的各種電壓均衡電路,確定了適合能量回收系統中超級電容組的電壓均衡策略,提出了如下兩種方法: 一種是運用飛渡電容轉移能量的思想,在飛渡電容與超級電容器之間加入DC/DC變換器,對超級電容器恒流充放電,保證了電壓均衡電路快速性。 針對超級電容器單體電壓低造成的DC/DC變換器恒流控制困難的問題,本文采用了新型開關電源芯片LTC3425及LTC3418實現了恒流輸出,仿真及試驗結果驗證了該方法的有效性。 另一種方法為基于變壓器的電壓均衡法,該方法引入全橋逆變器和高頻變壓器構成了一種新穎的電壓均衡電路。此方法容易獲得超級電容器串聯組平均電壓值,使得對低于平均電壓值的超級電容器充電非常方便。此方法以較低成本實現了電壓均衡目的,并通過仿真和試驗驗證了該方法的有效性。 以上兩種方法均通過能量內部轉移來完成電壓均衡,達到了較高的均衡效率,適合用于能量回收系統中超級電容組的電壓均衡。
上傳時間: 2013-06-08
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微機電系統(MEMS)器件的構成涉及微電子、微機械、微動力、微熱力、微流體學、材料、物理、化學、生物等多個領域,形成了多能量域并交叉耦合。為其產品的建模、仿真以及優化設計帶來了較大的難度。由于靜電驅動的原理簡單使其成為MEMS器件中機械動作的主要來源。而梳齒結構在MEMS器件中有廣泛的應用:微諧振器、微機械加速度計、微機械陀螺儀、微鏡、微鑷、微泵等。所以做為MEMS的重要驅動方式和結構形式,靜電驅動梳齒結構MEMS器件的耦合場仿真分析以及優化設計對MEMS的開發具有很重要的意義。本課題的研究對靜電驅動梳齒結構MEMS器件的設計具有較大的理論研究意義。 本文的研究工作主要包括以下幾個方面: 1、采用降階宏建模技術快速求解靜電梳齒驅動器靜電-結構耦合問題,降階建模被用于表示微諧振器的靜態動態特性。論文采用降階建模方法詳細分析了靜電梳齒驅動器的各參數對所產生靜電力以及驅動位移的關系;并對靜電梳齒驅動器梳齒電容結構的靜電場進行分析和模擬,深入討論了邊緣效應的影響;還對微諧振器動態特性的各個模態進行仿真分析,并計算分析了前六階模態的頻率和諧振幅值。仿真結果表明降階建模方法能夠快速、準確地實現多耦合域的求解。 2、從系統角度出發考慮了各個子系統對叉指式微機械陀螺儀特性的影響,系統詳細地分析了與叉指狀微機械陀螺儀性能指標-靈敏度密切相關的結構特性、電子電路、加工工藝和空氣阻尼,并在此分析的基礎上建立了陀螺的統一多學科優化模型并對其進行多學科優化設計。將遺傳算法和差分進化算法的全局尋優與陀螺儀系統級優化相結合,證實了遺傳算法和差分進化算法在MEMS系統級優化中的可行性,并比較遺傳算法和差分進化算法的優化結果,差分進化算法的優化結果較大地改善了器件的性能。 3、從系統角度出發考慮了各個子系統對梳齒式微加速度計特性的影響,在對梳齒式微加速度計各個學科的設計要素進行分析的基礎上,對各個子系統分別建立相對獨立的優化模型,采用差分進化算法和多目標遺傳算法對其進行優化設計。證實了差分進化算法和多目標遺傳算法對多個子系統耦合的系統級優化的可行性,并比較了將多目標轉換為單目標進行優化和采用多目標進行優化的區別和結果,優化結果使器件的性能得到了改善。
上傳時間: 2013-05-15
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永磁同步發電機由于一系列高效節能的優點,在工農業生產、航空航天、國防和日常生活中得到廣泛應用,并且受到許多學者的關注,其研究領域主要涉及永磁同步發電機的設計、精確性能分析、控制等方面。 本課題作為國家自然科學基金項目《無刷無勵磁機諧波勵磁的混合勵磁永磁電機的研究》的課題,主要研究永磁電機的電磁場空載和負載計算,求出永磁電機的電壓波形和電壓調整率,為分段式轉子的混合勵磁永磁電機的研究奠定基礎,主要做了以下工作: 首先介紹了永磁同步發電機的基本原理,包括永磁同步發電機的結構形式和永磁同步發電機的運行性能,采用傳統解析理論給出了電壓調整率的計算方法及外特性的計算模型;然后用有限元ANSYS對永磁同步發電機樣機進行實體建模,經過定義分配材料、劃分網格、加邊界條件和載荷、求解計算等,得到矢量磁位Az、磁場強度H、磁感應強度B等結果,直觀地看出電機內部的磁場分布情況。 其次根據電磁場計算結果,應用齒磁通法對其進行后處理。該方法求解轉子在一個齒距內不同位置處的磁場,以定子齒的磁通為計算單位,根據繞組與齒的匝鏈關系,計算出磁鏈隨時間的變化,進而得到永磁同步發電機空、負載時電壓大小及波形。通過計算結果寫實驗結果對比,驗證了齒磁通法的正確性,為計算永磁同步發電機各種性能特性提供有力工具。 最后,基于齒磁通法對永磁同步發電機的外特性進行了深入研究,定量分析了結構參數對外特性的影響規律,提出了有效降低電壓調整率的方法的是:增加氣隙長度g的同時,適當增加永磁體的磁化方向的長度hm;此外,要盡量的減少每相串聯匝數N和增大導線面積以減小阻抗參數。通過改變電機的結構參數,對其電磁場進行計算,找到永磁電機電壓調整率的變化規律,為加電勵磁的混合勵磁永磁電機做準備,達到穩定輸出電壓的目的。
上傳時間: 2013-04-24
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近年來,隨著工農業的迅速發展,世界能源消耗速度急劇增加。因此,新能源和節能技術的開發已經成為世界各國科技工作者的當務之急。而機車制動能量回收系統是目前國內外節能技術方面研究的熱點之一。 超級電容作為一種新型電荷儲能元件,具有大容量、大電流快速充放電、壽命長和無污染等特性。這些獨特的優點使其在儲能和能量回收方面有著廣闊的應用前景。但是由于超級電容單體電壓的差異,如不對其進行實時檢測,在使用過程中將對整個組件的性能造成極大的影響。另外對超級電容內部特性的不了解也會對其使用造成障礙。 對超級電容電壓檢測方案的研究和對超級電容時域模型的研究,將為超級電容的電壓均衡方案和超級電容的電參數分析提供支持,從而為整個能量回收系統的控制策略提供理論依據。因此以上兩方面的研究將是整篇論文的核心內容。 本文采用模塊化的設計理念,提出了一種兼顧均壓的新型電壓檢測方案。在軟件設計方面,對電壓檢測系統的軟件架構進行分析,利用LabVIEW和ZLGCAN驅動函數包設計了友好的上位機軟件監控界面。本文利用誤差理論相關知識,對超級電容電壓檢測電路的誤差精度進行了詳細分析。 本文對兩種超級電容時域模型進行建模和參數推導,并通過試驗驗證了所建模型的正確性。
上傳時間: 2013-05-16
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本書從基本的直流電源知識開始,詳盡介紹了電源電路中各部分單元電路工作原理、識圖方法、電路故障分析思路,最后介紹了動手裝配直流電源的全過程。
上傳時間: 2013-07-08
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從基本的放大器電路知識開始,詳盡介紹了數十種使用頻率很高的放大器電路工作原理、識圖方法、電路故障分析思路,還比較詳細地介紹了膽機中的電子管放大器基礎知識,最后介紹了萬用表檢修放大器的全過程。
上傳時間: 2013-04-24
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異步電動機變頻調速系統的頻率范圍、動態響應、調速精度、低頻轉矩、工作效率等方面具有很大優點。隨著電力電子技術和計算機技術的飛躍發展,以此為基礎的交流電機變頻調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作為現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。 異步電動機調速系統是一個多變量、強耦合的非線性系統,雖然常規的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速系統。本文以提高異步電動機的調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PID控制器和模糊PID控制器,應用在異步電動機的調速系統中。 本文首先介紹了異步電動機調速方法和逆變器的PWM控制方法。并闡述了矢量控制、坐標變換、空間電壓矢量調制的基本原理,給出了異步電動機在不同坐標系下的數學模型,為設計異步電動機矢量控制系統奠定了基礎。同時給出了傳統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,給出了仿真結果,并對結果做了詳細的分析。比較了傳統PID控制和模糊PID控制的效果,由仿真結果可以看出采用模糊PID控制算法具有較大的優越性。 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,硬件系統主要包括主電路、功率驅動電路、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子磁鏈和轉速進行獨立控制。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,使得轉子磁鏈和電機轉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域下設計控制器,然后將其離散化為數字控制器,并對連續域下的控制器和離散域下的控制器進行了仿真和比較。電機轉速是本文的一個重要參數,文中專門設計了轉速實驗,并對測量結果進行了誤差分析。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達到了良好的控制效果。 @@關鍵字:矢量控制、磁鏈調節器、速度調節器
上傳時間: 2013-06-17
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目前離心機的變頻控制,采用的多是通用變頻器,沒有自主開發的離心機專用的交流調速控制器。同時,在控制方法上采用的主要還是V/F控制以及矢量控制,而效率更高,性能更好的直接轉矩控制方法則還沒有得到廣泛的應用。直接轉矩控制技術,用空間矢量的分析方法,直接在定子坐標系下計算與控制交流電動機的轉矩,采用定子磁場定向,借助于離散的兩點式調節(Bang-Bang控制)產生PWM信號,直接對逆變器的開關狀態進行最佳控制,獲得轉矩的高動態性能。直接轉矩控制,控制結構簡單、控制手段直接、信號處理的物理概念明確、轉矩響應迅速,限制在一拍內,是一種具有高動態響應的交流調速系統。本文通過對直接轉矩控制系統原理的分析、軟硬件的設計制作、系統的調試試驗,得到以下結論: ⑴直接轉矩控制系統,控制手段直接、信號處理的物理概念明確、轉矩動態響應迅速; ⑵直接轉矩控制系統中,低速階段轉矩脈動明顯,通過采用異步電動機適應全速的U-I模型,以及扇區細化等,可以有效減小轉矩脈動;由于轉矩和磁鏈采用離散的兩點式調節,即使在高速運行階段轉矩也有輕微的脈動,通過細分磁鏈扇區,采用空間矢量脈寬調制技術可以有效減小脈動,提高系統控制性能; ⑶直接轉矩控制系統中,檢測環節及其重要,特別是電壓、電流的檢測。無論采用哪種電機模型,電壓和電流都是最主要的參數,準確的電壓、電流檢測能夠增加電機模型的正確性,為控制提供基本的保障; ⑷直接轉矩控制系統中,對電機參數的要求簡單,只需要知道電動機定子電阻,因此直接轉矩控制系統的魯棒性強,易于移植。
上傳時間: 2013-04-24
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隨著環境污染的惡化和能源危機問題的凸現,低污染、高節能的電動汽車的研究和應用成為當今汽車產業的發展趨勢。作為電動汽車所必須的輔助設備—充電電源,其安全性、高效性及便攜性是影響電動汽車廣泛推廣的關鍵因素。因此,發展高效可靠的充電電源已成為電動汽車領域的重點研究方向之一。本論文以移相全橋直流變換器為基礎,系統研究了移相全橋變換器控制策略和電路拓撲中的重要問題,研制一套適用于電動汽車的充電電源。論文的主要研究工作包括: 介紹電動汽車充電電源的充電方式以及軟開關全橋技術,并對蓄電池的各種充電方式進行比較。 分析了移相全橋直流變換器的基本原理,對現今的幾種零電壓零電流(ZVZCS)移相全橋變換的主電路拓撲比較,選擇一種具有副邊簡單輔助電路的移相全橋作為主電路拓撲,結合所需電源的具體參數,對主電路拓撲各元件進行設計,對主電路的工作過程分析,建立了其等效電路小信號模型。利用MATLAB中的SIMULINK仿真模塊對主電路進行仿真,證明了主電路參數設計的合理性。 設計了以DSP為控制核心的電源系統,實現移相全橋控制、輸出電流電壓調制和過流過壓保護等功能,采用中斷功能實現移相PWM脈沖的軟件生成方法,給出了系統主程序、中斷服務程序、鍵盤及LCD顯示的程序流程圖。 最后給出樣機的實驗結果和分析。結果表明,在任何負載下,超前臂能夠較好的實現零電壓開關,在小于半載的情況下,滯后臂能夠較好實現零電流開關。
上傳時間: 2013-05-29
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