隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，對大功率、高性能的開關(guān)電源要求也越來越高。功率因數(shù)校正(PFC)技術(shù)是當前電力電子技術(shù)研究的熱點問題。大多數(shù)電力電子裝置通過整流器與電網(wǎng)接口，而傳統(tǒng)的二極管或晶閘管整流裝置會產(chǎn)生大量的諧波電流，對電網(wǎng)造成污染。許多國家和國際組織相繼制定了一系列限制用電設(shè)備諧波的標準。有源功率因數(shù)校正技術(shù)能夠有效的消除整流裝置的諧波，因此具有廣泛的應(yīng)用前景。 本文首先分析了開關(guān)電源的發(fā)展現(xiàn)狀及發(fā)展要求，詳細地闡述了開關(guān)電源的基本構(gòu)成和基本組態(tài)。然后研究了ZVT-Boost軟開關(guān)PFC電路的基本結(jié)構(gòu)、基本工作原理及軟開關(guān)實現(xiàn)原理，在此基礎(chǔ)上確定了主電路結(jié)構(gòu)，并制定了控制系統(tǒng)方案。 鑒于功率要求，本文采用兩級PFC電路。因此對常見的DC-DC變換器的拓撲結(jié)構(gòu)、原理特性進行分析。并針對各自的變換器建立了簡化模型，基于所建立的模型分析了變換器的特性，列出各變換器的優(yōu)缺點及在設(shè)計開關(guān)電源時的選用原則。最后，對所設(shè)計的系統(tǒng)進行了仿真分析。 本文根據(jù)用戶的要求研究設(shè)計了一種大功率高性能開關(guān)電源。該開關(guān)電源分為前級和后級，前級為采用BOOST結(jié)構(gòu)的單相有源功率因數(shù)校正電路，后級為采用移相控制軟開關(guān)技術(shù)的全橋變換器。最后研制出了實驗樣機，并給出了實驗樣機的功率因數(shù)校正電路和移相全橋軟開關(guān)變換電路的實驗波形。
標簽： BOOST 變換器 高功率因數(shù)
上傳時間： 2013-04-24
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異步電動機的軟起動研究，是一項重要的研究課題。本文以分級變頻理論為基礎(chǔ)，利用數(shù)學(xué)分析的方法對分級變頻的子頻率系統(tǒng)進行了深入的研究，總結(jié)了各級子頻率系統(tǒng)的電壓相序情況以及最優(yōu)的觸發(fā)角度。并且對傳統(tǒng)異步電動機軟起動器的主電路結(jié)構(gòu)進行了改進，提出了從較低頻率開始分五級起動的分級變頻調(diào)壓軟起動形式，而且各級子頻率的起動都能實現(xiàn)最優(yōu)的正序電壓組合，保證了起動轉(zhuǎn)矩的最大化。通過對分級變頻調(diào)壓軟起動形式的建模和仿真試驗，證明了此方法可以在降低起動電流的同時實現(xiàn)異步電機的高轉(zhuǎn)矩起動，驗證了此方法的有效性和可行性。基于以上研究的成果，本文介紹了以TMS320LF2407ADSP芯片為核心的軟起動軟硬件設(shè)計方法。最后對本課題的進一步研究提出了展望。
上傳時間： 2013-04-24
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交錯并聯(lián)反激變換器具有電路結(jié)構(gòu)簡單，控制方便等優(yōu)點，并且可以實現(xiàn)電氣隔離。但是其升壓比不高，變換器中主開關(guān)管電壓應(yīng)力較大，且工作中開關(guān)管處于硬開關(guān)狀態(tài)，限制了變換器的效率。 針對交錯并聯(lián)反激變換器所存在的問題，本文提出了一種新穎的基于耦合電感第三繞組實現(xiàn)的原邊并聯(lián)、副邊并聯(lián)隔離型軟開關(guān)Boost變換器。該變換器繼承了交錯并聯(lián)反激變換器的優(yōu)點，兩個并聯(lián)單元互補工作，分擔功率損耗，輸出電壓的脈動頻率為主開關(guān)管的兩倍。不同的是，該變換器具有較高的升壓比，變換器中主開關(guān)管的電壓應(yīng)力較小，克服了交錯并聯(lián)反激變換器的問題。在軟開關(guān)方面，變換器使用有源箝位軟開關(guān)電路，使主開關(guān)管與箝位開關(guān)管都實現(xiàn)了零電壓軟開關(guān)動作，提高了變換器的效率與使用壽命。因此，它與交錯并聯(lián)反激變換器相比，更適合于低電壓輸入、高電壓輸出的應(yīng)用變換場合。 在該變換器的基礎(chǔ)上，針對變換器中輸出二極管電壓電流振蕩較大，本文還提出了經(jīng)過改進的引入輸出箝位電容的變換器。輸出箝位電容抑制了二極管兩端電壓的振蕩，減小了二極管的電壓應(yīng)力，提高了變換器的效率。 最后，本文通過仿真與實驗驗證了基于耦合電感第三繞組實現(xiàn)的原邊并聯(lián)、副邊并聯(lián)隔離型軟開關(guān)Boost變換器及其改進型變換器方案的可行性與合理性。
上傳時間： 2013-05-20
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逆變器作為光伏陣列和電網(wǎng)接口的主要設(shè)備，它的性能決定著整個光伏發(fā)電系統(tǒng)的性能。為了將光伏陣列產(chǎn)生的電能最大限度地饋入電網(wǎng)，并提高其運行的穩(wěn)定度、可靠性和精確度，必須對并網(wǎng)逆變器的主電路拓撲選擇、濾波器參數(shù)設(shè)計及其控制策略選取等進行深入研究。 論文首先分析了光伏發(fā)電的國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀和應(yīng)用前景，對光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的種類、結(jié)構(gòu)和并網(wǎng)標準進行了綜述。針對眾多適用于光伏并網(wǎng)的逆變器拓撲進行了詳細的比較分析，最終確定了一臺單相滿載功率1kW、并網(wǎng)電壓220V的逆變器拓撲及其主電路參數(shù)，對其輸出濾波器參數(shù)進行設(shè)計，并對其進行了幅頻特性分析。 其次，詳細分析和研究逆變器的并網(wǎng)控制策略，確定了在獨立工作模式下的瞬時電壓控制策略和在并網(wǎng)工作模式下的瞬時電流控制策略。根據(jù)選定的控制策略分別對其控制系統(tǒng)進行了建模和閉環(huán)參數(shù)設(shè)計，并利用Sabet軟件進行系統(tǒng)仿真，驗證了系統(tǒng)建模和設(shè)計的正確性。 接著，在分析光伏陣列特性的基礎(chǔ)上，總結(jié)和比較了常用的幾種MPPT（Maximum Power Point Tracking）控制方法，通過擾動觀測法對并網(wǎng)逆變器輸出電流的控制，實現(xiàn)了光伏陣列的MPPT，并給出了設(shè)計方案和實驗驗證。 最后，根據(jù)以上分析結(jié)果，研制了一臺基于DSP控制的光伏并網(wǎng)逆變器的試驗樣機，并詳述了其軟硬件的設(shè)計方案，給出了相關(guān)實驗結(jié)果。
標簽： 單相 光伏并網(wǎng) 逆變器
上傳時間： 2013-04-24
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由于下一代微處理器的工作電壓越來越低，所需電流越來越大，現(xiàn)有的5V、12V輸入的電壓調(diào)節(jié)模塊（VRM）已經(jīng)不能滿足它的要求了，因此把VRM的輸入母線電壓提高到48V是必然的趨勢。這樣做能夠減小輸入電流從而使得母線損耗減小，有利于效率提高，同時可以大大減小輸入濾波器體積。 本課題首先分析了VRM的發(fā)展現(xiàn)狀和常用拓撲，以及未來的發(fā)展趨勢，并在此基礎(chǔ)上介紹了級聯(lián)式流饋推挽DC/DC變換器的概念。接著，具體分析了Buck與推挽級聯(lián)式流饋DC/DC變換器、雙通道交錯并聯(lián)型Buck與推挽級聯(lián)式流饋DC/DC變換器的原理和工作過程。再接著，分別介紹了Buck與推挽級聯(lián)式流饋DC/DC變換器、雙通道交錯并聯(lián)型Buck與推挽級聯(lián)式流饋DC/DC變換器及其控制同路的建模和設(shè)計方法，并給出設(shè)計實例。最后，分別用這兩種拓撲結(jié)構(gòu)制作了兩臺48V輸入、3．3V/10A輸出的樣機，并對兩者進行了一定的實驗比較研究，以驗證設(shè)計的有效性。
上傳時間： 2013-07-29
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三相逆變器作為交流供電電源的主要部分，廣泛地應(yīng)用于電動車、電力設(shè)備、產(chǎn)業(yè)設(shè)備、交通車輛等領(lǐng)域。逆變器的并聯(lián)控制技術(shù)以其廣泛的應(yīng)用前景也得到越來越深入地研究。人們對逆變電源的要求越來越高，高性能、高可靠性的大功率逆變器就是當今逆變電源的發(fā)展趨勢之一。提高逆變電源容量主要有兩個途徑，設(shè)計大功率的逆變器和采用逆變器并聯(lián)技術(shù)實現(xiàn)電源模塊化。 為此，本文以兩臺400kVA組合式三相逆變器為對象，采用全數(shù)字化控制方式，主要研究了大功率三相逆變器的波形控制技術(shù)和并聯(lián)控制技術(shù)。本文圍繞大功率組合式三相逆變器，對其主電路結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型、波形控制技術(shù)以及并聯(lián)系統(tǒng)模型、并聯(lián)控制方案進行了較為詳細的分析和研究。分析了適用于大功率的組合式三相逆變器結(jié)構(gòu)，并給出了400kVA組合式三相逆變器的主電路設(shè)計。建立和分析了組合式三相逆變器在ABC、αβ、dq 坐標系下的數(shù)學(xué)模型。針對大功率組合式三相逆變器，采用在dq 坐標系下的三相電壓閉環(huán)統(tǒng)一控制方案。為了使大功率三相逆變器得到較好的輸出電壓波形質(zhì)量，采用PID 瞬時值電壓反饋控制和重復(fù)控制并聯(lián)結(jié)合的控制方案。分析了PID 控制器和重復(fù)控制器的原理，并針對400kVA 三相逆變器的系統(tǒng)性能，給出了相應(yīng)數(shù)字PID 控制器和重復(fù)控制器的設(shè)計。并利用Matlab 建立了系統(tǒng)的仿真模型，給出了理論研究結(jié)果。提出了有效提高系統(tǒng)動態(tài)性能的兩種方法：加負載電流前饋和動態(tài)過程中強制改變改變調(diào)制比。介紹了大功率三相逆變器的短路限流保護技術(shù)，提出了采用瞬時值限流電路和單獨的軟件限流環(huán)相結(jié)合的方案，保證大功率三相逆變器在短路時自動限流保護。對兩臺大功率三相逆變器組成的并聯(lián)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、環(huán)流特性及逆變器的輸出功率進行了分析。詳細分析了輸出阻抗特性不同時，逆變器環(huán)流和輸出功率分配的差異，得出了輸出阻抗對環(huán)流和功率影響的一般規(guī)律。針對大功率三相逆變器并聯(lián)系統(tǒng)，采用基于功率誤差的分散邏輯控制方案。分析了基于功率誤差的分散邏輯控制原理，逆變器輸出功率的檢測和母線信號綜合的脈寬調(diào)制原理。根據(jù)400kVA 三相逆變器并聯(lián)系統(tǒng)的輸出阻抗特性，采用了無功調(diào)節(jié)輸出電壓幅值和同步鎖相實現(xiàn)相位同步的并聯(lián)控制策略。 本文最后在兩臺400kVA組合式三相逆變器樣機上得到了實驗驗證。實驗結(jié)果進一步驗證了大功率三相逆變器的波形控制和并聯(lián)控制策略有效可行性。
上傳時間： 2013-07-03
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本文致力于可并聯(lián)運行的斬控式單相交流斬波變換器的研究。交交變換技術(shù)作為電力電子技術(shù)一個重要的領(lǐng)域一直得到人們的關(guān)注，但大都將目光投向AC-DC-AC兩級變換上面。AC/AC直接變換具有單級變換、功率密度高、拓撲緊湊簡單、并聯(lián)容易等優(yōu)勢，并且具有較強擴展性，故而在工業(yè)加熱、調(diào)光電源、異步電機啟動、調(diào)速等領(lǐng)域具有重要應(yīng)用。斬控式AC/AC 電壓變換是一種基于自關(guān)斷半導(dǎo)體開關(guān)器件及脈寬調(diào)制控制方式的新型交流調(diào)壓技術(shù)。 本文對全數(shù)字化的斬控式AC/AC 變換做了系統(tǒng)研究，工作內(nèi)容主要有：對交流斬波電路的拓撲及其PWM方式做了詳細的推導(dǎo)，著重對不同拓撲的死區(qū)效應(yīng)進行了分析，并且推導(dǎo)了不同負載情況對電壓控制的影響。重點推導(dǎo)了單相Buck型變換器和Buck-Boost 變換器的拓撲模型，并將單相系統(tǒng)的拓撲開關(guān)模式推導(dǎo)到三相的情況，然后分別對單相、三相的情況進行了Matlab仿真。建立了單相Buck 型拓撲的開關(guān)周期平均意義下的大信號模型和小信號模型，指導(dǎo)控制器的設(shè)計。建立了適合電路工作的基于占空比前饋的電壓瞬時值環(huán)、電壓平均值環(huán)控制策略。在理論分析和仿真驗證的基礎(chǔ)上，建立了一臺基于TMS320F2808數(shù)字信號處理器的實驗樣機，完成樣機調(diào)試，并完成各項性能指標的測試工作。
上傳時間： 2013-04-24
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為了解決現(xiàn)有環(huán)形線圈車檢器在工程應(yīng)用中出現(xiàn)的誤檢問題，尤其是對同一輛大車的多次誤觸發(fā)問題，本文深入研究導(dǎo)致誤檢現(xiàn)象的具體原因，并在這基礎(chǔ)上提出了一套軟硬件的解決方法，以減少誤觸發(fā)現(xiàn)象，提高檢測的準確率。 為了方便測量與調(diào)試，本文設(shè)計了一個PC端軟件。它與實驗室原有的頻率采集工具一塊配合工作，能實時而直觀地察看車檢器的工作狀況，從而有利于實驗數(shù)據(jù)的采集與問題分析。通過實驗分析，本文總結(jié)了誤檢現(xiàn)象的若干情形，以及導(dǎo)致誤檢問題的主要原因。 針對上述分析的發(fā)現(xiàn)—車檢器采用的單一閾值法不能適應(yīng)復(fù)雜的應(yīng)用環(huán)境，本文對檢測算法作了改進：對車輛到達的檢測，仍采用單一閾值法；對車輛離開的檢測，則采用平坦性判定法。后者利用了在車輛離開時，線圈頻率從非平坦變?yōu)槠教惯@一特征。它有簡單、易移植和防誤檢的特點。 為了從應(yīng)用層面解決問題，本文設(shè)計了一種基于改進算法的車檢器。與同類車檢器相比，它除了集成上述車檢算法外，還提供一個RS-232的測試端口，按一定的數(shù)據(jù)協(xié)議與PC端的診斷軟件通訊，能夠幫助現(xiàn)場測試工作的開展。 本文還利用了新車檢器做了兩組的實驗：實驗室環(huán)境與高速公路車輛檢測現(xiàn)場環(huán)境下的實驗。第一組驗證了改進算法的防誤檢性能，并計算它的檢測延遲。其中檢測延遲的計算，有助于協(xié)調(diào)車輛檢測系統(tǒng)中線圈、車檢器與攝像頭三者間的工作。第二組驗證了新車檢器的檢測性能，包括識別和延遲兩方面內(nèi)容。兩組實驗結(jié)果都證實了改進算法的實用價值。
上傳時間： 2013-06-16
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近年來，在電氣傳動領(lǐng)域中三電平變頻器得到了廣泛的應(yīng)用。三電平逆變器拓撲結(jié)構(gòu)的出現(xiàn)為高電壓、大功率變頻器的實現(xiàn)提供了一個有效的途徑。研究和開發(fā)三電平大功率變頻器，無論在技術(shù)上還是在實際應(yīng)用上都有十分重要的意義。本文圍繞三電平大功率通用變頻器的實用化技術(shù)進行了深入分析和研究。 論文首先介紹了三電平逆變器主電路的拓撲結(jié)構(gòu)、控制要求、基本原理、特性和PWM控制策略以及調(diào)試中存在的問題和相關(guān)的解決方法。 中點電位不平衡是三電平拓撲結(jié)構(gòu)的一個固有問題。針對這一問題，本論文分析了中點電壓不平衡的根本原因，采用了一種基于滯環(huán)控制的電壓平衡控制方法。該方法根據(jù)負載電流方向的不同組合，通過調(diào)整小矢量的冗余狀態(tài)和作用時間，并充分考慮到中矢量對中點平衡的影響，動態(tài)調(diào)整兩個電容器上的電壓，同時，詳細地分析了當參考電壓矢量落到具有一種或兩種冗余小矢量的小三角形區(qū)間時開關(guān)狀態(tài)的選擇、開關(guān)序列的順序以及作用時間的分配。 基于載波的調(diào)制策略是三電平變頻器采用的主要調(diào)制方式之一。本論文對所采用的基于載波的調(diào)制策略，作了深入分析，得出了相應(yīng)的諧波特性。基于諧波總含量，對調(diào)制特性的優(yōu)劣進行了比較，同時得出了不同載波調(diào)制策略輸出電壓諧波含量與調(diào)制度變化的對應(yīng)關(guān)系，并通過實驗和仿真對相關(guān)結(jié)果進行了驗證。 主電路和控制電路的硬件設(shè)計將直接影響到變頻器的運行性能。本論文介紹了在現(xiàn)場實際運行中變頻器的主回路及其控制回路的硬件設(shè)計，采用理論計算與實踐驗證相結(jié)合的方法得出器件相關(guān)參數(shù)，并且針對變頻器內(nèi)外RCD緩沖電路在工作時所產(chǎn)生的電壓不平衡作了分析，詳細的給出了其緩沖吸收電路算法。 最后，把本文的部分研究結(jié)果應(yīng)用于實際工業(yè)現(xiàn)場中，研制了690V/600kW的大功率中壓變頻器，給出了現(xiàn)場運行結(jié)果。運行結(jié)果表明該變頻器輸出波形良好，性能滿足要求。
上傳時間： 2013-08-04
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為了減小異步電機在起動過程中過高電流對電網(wǎng)的沖擊，消除傳統(tǒng)降壓起動對電器和機械設(shè)備的不利影響，提高電機的起動特性，本文基于電力電子技術(shù)對異步電機的軟起動進行了較為深刻的研究。 本文介紹并設(shè)計了一種基于PIC18F4550的新型的軟起動器。在功能上，除了具有一般的電壓斜坡軟起動和電流限流軟起動功能，還增加了專門針對泵類負載的轉(zhuǎn)矩閉環(huán)泵控軟起動模式。這種起動方式有效的降低了水泵起動和停止時造成的水錘，并減輕了管路系統(tǒng)的振蕩。同時，針對異步電動機軟起動過程中出現(xiàn)的電流、電磁轉(zhuǎn)矩以及轉(zhuǎn)速振蕩問題，分析了引起振蕩的影響因素及其產(chǎn)生原因，采用以電流關(guān)斷時刻為晶閘管觸發(fā)基準來抑制振蕩問題。 文章首先分析研究了異步電機的基本結(jié)構(gòu)和工作原理，確定了軟起動器所采用的基本原理和控制方法。分析得出為改善泵類負載起動性能所采用的轉(zhuǎn)矩閉環(huán)泵控制策略以及為減小振蕩所采用的關(guān)斷角控制方法的可行性。 其次，本課題對傳統(tǒng)的軟起動器的改進進行了嘗試。采用Microchip公司的PIC18F4550芯片為控制核心。在此基礎(chǔ)上，詳細介紹了交流采樣電路、同步觸發(fā)電路以及通迅接口電路等硬件電路。軟件方面采用C語言和匯編語言混合編程實現(xiàn)模塊化程序的設(shè)計，在文中較為詳細地介紹了控制系統(tǒng)各部分軟件的設(shè)計思想和實現(xiàn)，其中包括主程序流程、各種起動方式的控制程序等。 在文章最后給出了基于MATLAB搭建的軟起動系統(tǒng)的仿真模型，仿真結(jié)果表明這種帶泵控制功能的軟起動器可以有效的減小電機起動過程中過高電流對電網(wǎng)的沖擊，優(yōu)化了電機的起動性能。
上傳時間： 2013-06-13
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