超級(jí)電容器是一種介于電池和靜電電容之間的新型儲(chǔ)能元件，其功率密度比電池高數(shù)十倍，能量密度比靜電電容高數(shù)十倍。具有充放電速度快、對(duì)環(huán)境無(wú)污染、循環(huán)壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，有希望成為21世紀(jì)的新型綠色能源。 設(shè)計(jì)了一個(gè)主回路以BUCK降壓電路為主，控制回路以單片機(jī)89C51為核心的超級(jí)電容器充放電測(cè)試系統(tǒng)，用于測(cè)試超級(jí)電容器充放電性能。本系統(tǒng)通過(guò)檢測(cè)超級(jí)電容器的端電壓、電流和溫度，并將采集到的信號(hào)由ADC0809轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，送入89C51分析處理后，再經(jīng)DAC0832輸出，調(diào)節(jié)脈寬調(diào)制器TL494的電壓信號(hào)，調(diào)整PWM的輸出值，控制BUCK轉(zhuǎn)換電路中MOSFET功率開(kāi)關(guān)的占空比，從而改變輸出直流電壓的大小，實(shí)現(xiàn)恒流控制。超級(jí)電容器充電方法采用分階段恒流充電，依照充電狀態(tài)的不同，適時(shí)調(diào)整充電電流大小，避免過(guò)充電造成超級(jí)電容器損害。在其控制方法和實(shí)現(xiàn)手段上，主要通過(guò)單片機(jī)的設(shè)定值與實(shí)測(cè)值的比較來(lái)控制電路的輸出，也可以通過(guò)模糊控制技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)，并用MATLAB進(jìn)行了仿真實(shí)驗(yàn)，仿真結(jié)果證明采用模糊控制能夠取得更好的效果。在整個(gè)系統(tǒng)的保護(hù)功能方面，采用了過(guò)壓、過(guò)流以及過(guò)熱等的保護(hù)方法，實(shí)現(xiàn)軟硬件對(duì)系統(tǒng)的保護(hù)。 利用本測(cè)試系統(tǒng)可以對(duì)超級(jí)電容器進(jìn)行恒電流充放電，其充放電曲線基本上呈現(xiàn)線性。模糊控制能針對(duì)電容器充電狀態(tài)的不同，適時(shí)給予不同的充電電流，不至于發(fā)生大電流過(guò)充造成超級(jí)電容器受損的情況，確保使用壽命。 解決了系統(tǒng)的電磁兼容，從而能夠保證系統(tǒng)能夠安全可靠地工作。在電路裝置硬件電路、軟件以及印制電路板設(shè)計(jì)中所采取了一些抗干擾措施，可以有效地預(yù)防一些干擾帶來(lái)的誤差，提高了系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性。
標(biāo)簽： 超級(jí)電容器 恒流 測(cè)試電源
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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本文研究的電磁阻尼器是一種特殊結(jié)構(gòu)的空心杯發(fā)電機(jī)，它主要用于對(duì)能量的吸收和耗散，達(dá)到減振消能的目的，是具有很高單位耗能的能量吸收元件。電磁阻尼器的應(yīng)用十分廣泛，已涉及航天、航空、電力等諸多領(lǐng)域，有著廣闊的市場(chǎng)前景。 采用電磁場(chǎng)分析軟件建立了電磁阻尼器的仿真模型，仿真分析了電磁阻尼器阻尼力矩與定子、轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)參數(shù)的關(guān)系。 介紹了常規(guī)空心杯電機(jī)與電磁阻尼器的結(jié)構(gòu)、發(fā)展和應(yīng)用，基于Ansoft公司的電磁場(chǎng)分析軟件Maxwell 2D學(xué)生版軟件建立了電磁阻尼器靜磁場(chǎng)的二維仿真模型，分別對(duì)不同充磁方向、極弧系數(shù)、磁極對(duì)數(shù)的氣隙磁密分布進(jìn)行了靜態(tài)仿真分析，得出了相應(yīng)結(jié)論。在此基礎(chǔ)上，運(yùn)用Infolytica公司的電磁場(chǎng)分析軟件MagNet對(duì)電磁阻尼器的二維穩(wěn)態(tài)磁場(chǎng)進(jìn)行了仿真，研究了如下內(nèi)容： (1)定子磁路結(jié)構(gòu)中的磁鋼材料、磁鋼充磁方向、定子磁極對(duì)數(shù)的改變對(duì)力矩特性的影響； (2) 轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)參數(shù)中的轉(zhuǎn)子長(zhǎng)度、轉(zhuǎn)子材料、轉(zhuǎn)子厚度、轉(zhuǎn)子平均直徑、轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)向的改變對(duì)力矩特性的影響。根據(jù)所得的阻尼力矩仿真數(shù)據(jù)，基于Excel軟件的曲線擬合和Matlab軟件對(duì)擬合曲線進(jìn)行的數(shù)值分析，求得了力矩特性斜率與上述參數(shù)的關(guān)系式。此關(guān)系式為探索電磁阻尼器的工程設(shè)計(jì)方法提供了一定理論依據(jù)，具有重要的工程應(yīng)用價(jià)值。 最后，將仿真計(jì)算得到的阻尼力矩值與實(shí)驗(yàn)測(cè)得的阻尼力矩值進(jìn)行了對(duì)比，分析了誤差產(chǎn)生的原因。
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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高速電機(jī)由于轉(zhuǎn)速高、體積小、功率密度高，在渦輪發(fā)電機(jī)、渦輪增壓器、高速加工中心、飛輪儲(chǔ)能、電動(dòng)工具、空氣壓縮機(jī)、分子泵等許多領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。永磁無(wú)刷直流電機(jī)由于效率高、氣隙大、轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，因此特別適合高速運(yùn)行。高速永磁無(wú)刷直流電機(jī)是目前國(guó)內(nèi)外研究的熱點(diǎn)，其主要問(wèn)題在于：（1）轉(zhuǎn)子機(jī)械強(qiáng)度和轉(zhuǎn)子動(dòng)力學(xué)；（2）轉(zhuǎn)子損耗和溫升。本文針對(duì)高速永磁無(wú)刷直流電機(jī)主要問(wèn)題之一的轉(zhuǎn)子渦流損耗進(jìn)行了深入分析。轉(zhuǎn)子渦流損耗是由定子電流的時(shí)間和空間諧波以及定子槽開(kāi)口引起的氣隙磁導(dǎo)變化所產(chǎn)生的。首先通過(guò)優(yōu)化定子結(jié)構(gòu)、槽開(kāi)口和氣隙長(zhǎng)度的大小來(lái)降低電流空間諧波和氣隙磁導(dǎo)變化所產(chǎn)生的轉(zhuǎn)子渦流損耗；通過(guò)合理地增加繞組電感以及采用銅屏蔽環(huán)的方法來(lái)減小電流時(shí)間諧波引起的轉(zhuǎn)子渦流損耗。其次對(duì)轉(zhuǎn)子充磁方式和轉(zhuǎn)子動(dòng)力學(xué)進(jìn)行了分析。最后制作了高速永磁無(wú)刷直流電機(jī)樣機(jī)和控制系統(tǒng)，進(jìn)行了空載和負(fù)載實(shí)驗(yàn)研究。論文主要工作包括： 一、采用解析計(jì)算和有限元仿真的方法研究了不同的定子結(jié)構(gòu)、槽開(kāi)口大小、以及氣隙長(zhǎng)度對(duì)高速永磁無(wú)刷直流電機(jī)轉(zhuǎn)子渦流損耗的影響。對(duì)于2極3槽集中繞組、2極6槽分布疊繞組和2極6槽集中繞組的三臺(tái)電機(jī)的定子結(jié)構(gòu)進(jìn)行了對(duì)比，利用傅里葉變換，得到了分布于定子槽開(kāi)口處的等效電流片的空間諧波分量，然后采用計(jì)及轉(zhuǎn)子集膚深度和渦流磁場(chǎng)影響的解析模型計(jì)算了轉(zhuǎn)子渦流損耗，通過(guò)有限元仿真對(duì)解析計(jì)算結(jié)果加以驗(yàn)證。結(jié)果表明：3槽集中繞組結(jié)構(gòu)的電機(jī)中含有2次、4次等偶數(shù)次空間諧波分量，該諧波分量在轉(zhuǎn)子中產(chǎn)生大量的渦流損耗。采用有限元仿真的方法研究了槽開(kāi)口和氣隙長(zhǎng)度對(duì)轉(zhuǎn)子渦流損耗的影響，在空載和負(fù)載狀態(tài)下的研究結(jié)果均表明：隨著槽開(kāi)口的增加或者氣隙長(zhǎng)度的減小，轉(zhuǎn)子損耗隨之增加。因此從減小高速永磁無(wú)刷電機(jī)轉(zhuǎn)子渦流損耗的角度考慮，2極6槽的定子結(jié)構(gòu)優(yōu)于2極3槽結(jié)構(gòu)。 二、高速永磁無(wú)刷直流電機(jī)額定運(yùn)行時(shí)的電流波形中含有大量的時(shí)間諧波分量，其中5次和7次時(shí)間諧波分量合成的電樞磁場(chǎng)以6倍轉(zhuǎn)子角速度相對(duì)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，11次和13次時(shí)間諧波分量合成的電樞磁場(chǎng)以12倍轉(zhuǎn)子角速度相對(duì)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，這些諧波分量與轉(zhuǎn)子異步，在轉(zhuǎn)子保護(hù)環(huán)、永磁體和轉(zhuǎn)軸中產(chǎn)生大量的渦流損耗，是轉(zhuǎn)子渦流損耗的主要部分。首先研究了永磁體分塊對(duì)轉(zhuǎn)子渦流損耗的影響，分析表明：永磁體的分塊數(shù)和透入深度有關(guān)，對(duì)于本文設(shè)計(jì)的高速永磁無(wú)刷直流電機(jī)，當(dāng)永磁體分塊數(shù)大于12時(shí)，永磁體分塊才能有效地減小永磁體中的渦流損耗；反之，永磁體分塊會(huì)使永磁體中的渦流損耗增加。為了提高轉(zhuǎn)子的機(jī)械強(qiáng)度，在永磁體表面通常包裹一層高強(qiáng)度的非磁性材料如鈦合金或者碳素纖維等。分析了不同電導(dǎo)率的包裹材料對(duì)轉(zhuǎn)子渦流損耗的影響。然后利用渦流磁場(chǎng)的屏蔽作用，在轉(zhuǎn)子保護(hù)環(huán)和永磁體之間增加一層電導(dǎo)率高的銅環(huán)。有限元分析表明：盡管銅環(huán)中會(huì)產(chǎn)生渦流損耗，但正是由于銅環(huán)良好的導(dǎo)電性，其產(chǎn)生的渦流磁場(chǎng)抵消了氣隙磁場(chǎng)的諧波分量，使永磁體、轉(zhuǎn)軸以及保護(hù)環(huán)中的損耗顯著下降，整體上降低了轉(zhuǎn)子渦流損耗。分析了不同的銅環(huán)厚度對(duì)轉(zhuǎn)子渦流損耗的影響，研究表明轉(zhuǎn)子各部分的渦流損耗隨著銅屏蔽環(huán)厚度的增加而減小，當(dāng)銅環(huán)的厚度達(dá)到6次時(shí)間諧波的透入深度時(shí)，轉(zhuǎn)子損耗減小到最小。 三、對(duì)于給定的電機(jī)尺寸，設(shè)計(jì)了兩臺(tái)電感值不同的高速永磁無(wú)刷直流電機(jī)，通過(guò)研究表明：電感越大，電流變化越平緩，電流的諧波分量越低，轉(zhuǎn)子渦流損耗越小，因此通過(guò)合理地增加繞組電感能有效的降低轉(zhuǎn)子渦流損耗。 四、研究了高速永磁無(wú)刷直流電機(jī)的電磁設(shè)計(jì)和轉(zhuǎn)子動(dòng)力學(xué)問(wèn)題。對(duì)比分析了平行充磁和徑向充磁對(duì)高速永磁無(wú)刷直流電機(jī)性能的影響，結(jié)果表明：平行充磁優(yōu)于徑向充磁。設(shè)計(jì)并制作了兩種不同結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)子：?jiǎn)味耸捷S承支撐結(jié)構(gòu)和兩端式軸承支撐結(jié)構(gòu)。對(duì)兩種結(jié)構(gòu)進(jìn)行了轉(zhuǎn)子動(dòng)力學(xué)分析，實(shí)驗(yàn)研究表明：由于轉(zhuǎn)子設(shè)計(jì)不合理，單端式軸承支撐結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速達(dá)到40，000rpm以上時(shí)，保護(hù)環(huán)和定子齒部發(fā)生了摩擦，破壞了轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡，導(dǎo)致電機(jī)運(yùn)行失敗，而兩端式軸承支撐結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)子成功運(yùn)行到100，000rpm以上。 五、最后制作了平行充磁的高速永磁無(wú)刷直流電機(jī)樣機(jī)和控制系統(tǒng)，進(jìn)行了空載和負(fù)載實(shí)驗(yàn)研究。對(duì)比研究了PWM電流調(diào)制和銅屏蔽環(huán)對(duì)轉(zhuǎn)子損耗的影響，研究表明：銅屏蔽環(huán)能有效的降低轉(zhuǎn)子渦流損耗，使轉(zhuǎn)子損耗減小到不加銅屏蔽環(huán)時(shí)的1/2；斬波控制會(huì)引入高頻電流諧波分量，使得轉(zhuǎn)子渦流損耗增加。通過(guò)計(jì)算繞組反電勢(shì)系數(shù)的方法，得到了不同控制方式下帶銅屏蔽環(huán)和不帶銅屏蔽環(huán)轉(zhuǎn)子永磁體溫度。采用簡(jiǎn)化的暫態(tài)溫度場(chǎng)有限元模型分析了轉(zhuǎn)子溫升，有限元分析和實(shí)驗(yàn)計(jì)算結(jié)果基本吻合，驗(yàn)證了銅屏蔽環(huán)的有效性。
標(biāo)簽： 無(wú)刷直流 電機(jī)轉(zhuǎn)子 渦流損耗
上傳時(shí)間： 2013-05-18
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超級(jí)電容器是一種具有高能量密度的新型儲(chǔ)能元器件，它可提供超大功率并具有超長(zhǎng)的壽命，是一種兼?zhèn)潆娙莺碗姵靥匦缘男滦驮诨旌蟿?dòng)力電動(dòng)車、脈沖電源系統(tǒng)和應(yīng)急電源等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。對(duì)于大功率儲(chǔ)能系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，為了滿足容量和電壓等級(jí)的需要，一般是由多個(gè)超級(jí)電容器串聯(lián)和并聯(lián)的組合方式構(gòu)成。然而超級(jí)電容器在串并聯(lián)使用時(shí)，單體電容器參數(shù)的分散性是制約其壽命和可靠性的主要因素。因此，為了提高儲(chǔ)能效率，對(duì)超級(jí)電容器組合進(jìn)行電壓均衡管理具有十分重要的意義。 本文針對(duì)超級(jí)電容器串聯(lián)使用時(shí)充電電壓的均衡問(wèn)題，對(duì)超級(jí)電容器組充放電均衡技術(shù)進(jìn)行了研究，通過(guò)對(duì)現(xiàn)有均衡技術(shù)的分析和討論，確定采用單電容均壓方案，并利用DSP控制技術(shù)，設(shè)計(jì)了一個(gè)基于DSP控制的超級(jí)電容組電壓均衡系統(tǒng)，解決超級(jí)電容器串聯(lián)電壓均衡問(wèn)題。該系統(tǒng)主要由參數(shù)采集、PWM信號(hào)輸出、開(kāi)關(guān)網(wǎng)絡(luò)控制等部分組成。系統(tǒng)以DSP為控制核心，采用了一只電解電容器作為中間電容傳遞能量，通過(guò)實(shí)時(shí)電壓、電流及溫度監(jiān)測(cè)將采集到的信號(hào)，經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換器后，送入DSP處理，系統(tǒng)根據(jù)得到的電壓、電流信息判斷電容的充放電狀態(tài)，控制PWM信號(hào)的輸出，進(jìn)而驅(qū)動(dòng)開(kāi)關(guān)網(wǎng)絡(luò)的切換，使能量在單體電容器之間快速傳遞，從而實(shí)現(xiàn)均壓控制。最后，對(duì)該系統(tǒng)進(jìn)行了仿真和實(shí)驗(yàn)研究，通過(guò)對(duì)上述數(shù)據(jù)的分析比較可以看出，采用此種方案進(jìn)行均衡后，超級(jí)電容組單體的電壓在充電過(guò)程中達(dá)到了較好的一致性。 本文設(shè)計(jì)的超級(jí)電容組電壓均衡系統(tǒng)用于串聯(lián)超級(jí)電容組的充放電均衡控制，既可實(shí)現(xiàn)靜態(tài)均衡也可實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)均衡。與其他均衡方案相比，該系統(tǒng)具有電壓均衡速度快，均衡效果好的優(yōu)點(diǎn)。
標(biāo)簽： 超級(jí)電容器 儲(chǔ)能系統(tǒng) 電壓
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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隨著世界經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展、人口的增長(zhǎng)和科技的進(jìn)步，傳統(tǒng)能源的消耗量越來(lái)越大，這就帶來(lái)了一系列能源的耗盡和環(huán)境污染問(wèn)題。太陽(yáng)能作為一種優(yōu)越的可再生能源而受到世界各國(guó)的重視并具有較大發(fā)展?jié)摿Α榱诉M(jìn)一步提高系統(tǒng)的性能，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的優(yōu)化及可靠運(yùn)行，本文研究獨(dú)立運(yùn)行光伏發(fā)電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、工作原理和控制策略。相對(duì)并網(wǎng)系統(tǒng)，這對(duì)于國(guó)家正大力發(fā)展的西部太陽(yáng)能資源開(kāi)發(fā)來(lái)說(shuō)是具有現(xiàn)實(shí)意義的。 首先，本文詳細(xì)介紹了光伏發(fā)電的國(guó)內(nèi)外研究背景，光伏電池的種類、發(fā)電原理及輸出特性，并介紹了獨(dú)立運(yùn)行光伏發(fā)電系統(tǒng)的組成、運(yùn)行原理和應(yīng)用，在此基礎(chǔ)上論述了光伏系統(tǒng)常用的DC/DC變換電路，負(fù)載最大功率跟蹤（MPPT）的方法等人們普遍關(guān)注的問(wèn)題。融合了上述原理技術(shù)，設(shè)計(jì)一個(gè)功率為25W的獨(dú)立運(yùn)行光伏發(fā)電系統(tǒng)。 其次，為減小傳統(tǒng)的固定步長(zhǎng)的擾動(dòng)法進(jìn)行最大功率跟蹤的步長(zhǎng)大振蕩大，步長(zhǎng)小跟蹤速度慢的缺陷，本文提出了電壓自適應(yīng)最大功率跟蹤算法，其原理是引入了不同的步長(zhǎng)系數(shù)，根據(jù)功率變量值的大小，確定合適的控制步長(zhǎng)進(jìn)行電壓參考值的給定，并在MATLAB環(huán)境下利用Simulink工具搭建模型進(jìn)行仿真，仿真結(jié)果驗(yàn)證了此種跟蹤方法具有快速性、穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性等優(yōu)點(diǎn)。 最后，搭建硬件電路，通過(guò)對(duì)電池板的不同安裝角度測(cè)量得到的數(shù)據(jù)，得出不同季節(jié)在大連地區(qū)安裝的不同最佳角度值。設(shè)計(jì)了25W的獨(dú)立運(yùn)行光伏發(fā)電系統(tǒng)的主電路及其控制電路，包括光伏電池的選擇，Boost主電路參數(shù)、控制電路部分、驅(qū)動(dòng)電路及其檢測(cè)電路各模塊分別進(jìn)行了詳細(xì)的探討；對(duì)獨(dú)立系統(tǒng)的儲(chǔ)能裝置蓄電池的充放電電路進(jìn)行了設(shè)計(jì)，利用單片機(jī)dsPIC30F3011控制電路同時(shí)實(shí)現(xiàn)了最大功率跟蹤和蓄電池的充電電壓、放電極限電壓及充電電流的控制，可防止過(guò)充過(guò)放現(xiàn)象的發(fā)生，從而實(shí)現(xiàn)獨(dú)立光伏發(fā)電系統(tǒng)的可靠運(yùn)行。
標(biāo)簽： 獨(dú)立 光伏發(fā)電系統(tǒng) 運(yùn)行
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，各類電力電子裝置應(yīng)運(yùn)而生，這些產(chǎn)品在出廠前需要根據(jù)不同的需要進(jìn)行相應(yīng)的測(cè)試和校驗(yàn)。傳統(tǒng)的負(fù)載測(cè)試存在著能耗大、靈活性差等諸多缺點(diǎn)，已經(jīng)越來(lái)越不能滿足各種測(cè)試場(chǎng)合的要求，特別是一些要求用動(dòng)態(tài)變化的負(fù)載、非線性負(fù)載、具有負(fù)阻特性的負(fù)載以及有源負(fù)載等測(cè)試場(chǎng)合。因此針對(duì)這一問(wèn)題，本文利用電力電子技術(shù)結(jié)合計(jì)算機(jī)技術(shù)、控制技術(shù)等設(shè)計(jì)了一種通用的交流電子負(fù)載模擬裝置，以滿足各種測(cè)試場(chǎng)合的要求。 @@ 交流電子負(fù)載是一種可以模擬真實(shí)負(fù)載的電力電子裝置，它不但可以模擬傳統(tǒng)的線性負(fù)載，也可以模擬各種非線性負(fù)載、有源負(fù)載等其他形式的負(fù)載。目前國(guó)內(nèi)外對(duì)電子負(fù)載的研究還不成熟，有些是使交流電源按照一定的功率放電，但是輸出電流卻與真實(shí)負(fù)載測(cè)試下的電流有較大的差別；而有些雖然能夠準(zhǔn)確控制電源的放電電流取得和真實(shí)負(fù)載一樣的效果，但試驗(yàn)電能完全被消耗掉，造成很大的浪費(fèi)。本文研究的新型交流電子負(fù)載克服了以上電子負(fù)載方案的缺點(diǎn)，可以滿足各種試驗(yàn)場(chǎng)合的測(cè)試需求，能夠在很大程度上減少能量浪費(fèi)，豐富試驗(yàn)樣式且節(jié)約試驗(yàn)成本。 @@ 本文分析了能饋式交流電子負(fù)載的模擬原理，確定了采用中間直流環(huán)節(jié)的交-直-交主電路結(jié)構(gòu)，其一端接待測(cè)交流電源，另一端接低壓交流電網(wǎng)。前級(jí)負(fù)載模擬環(huán)節(jié)和后級(jí)能量回饋環(huán)節(jié)均采用可四象限運(yùn)行的電壓型PWM（Pulse Width Modulation）變換器。負(fù)載模擬環(huán)節(jié)直接與待測(cè)電源連接，采用電流滯環(huán)瞬時(shí)值比較方式，使電源輸出的實(shí)際電流信號(hào)準(zhǔn)確、快速的跟蹤其指令電流信號(hào)值，使得電子負(fù)載對(duì)待測(cè)電源呈現(xiàn)設(shè)定的負(fù)載形式，完成電子負(fù)載的模擬功能；能量回饋環(huán)節(jié)與電網(wǎng)連接，通過(guò)控制輸出電流與電網(wǎng)電壓同頻、同相位，實(shí)現(xiàn)試驗(yàn)電能的單位功率因數(shù)回饋電網(wǎng)的目的，變換器的控制采用常規(guī)的雙閉環(huán)控制方式，電流內(nèi)環(huán)控制實(shí)際電流跟蹤指令值的變化，電壓外環(huán)通過(guò)控制輸出電流的大小使直流側(cè)母線電壓穩(wěn)定為設(shè)定指令值。 @@ 電子負(fù)載系統(tǒng)在負(fù)載模擬部分通過(guò)人機(jī)接口設(shè)定具體負(fù)載形式和負(fù)載屬性，為了更加準(zhǔn)確快速的得到電流指令信號(hào)值，文中采用更加直接的數(shù)值計(jì)算方 法，由數(shù)字信號(hào)處理器實(shí)時(shí)計(jì)算出該給定負(fù)載模式下的指令電流值。使用交流小信號(hào)分析法得到了系統(tǒng)的頻域方塊圖，并對(duì)主電路元件參數(shù)以及調(diào)節(jié)器進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)。針對(duì)大功率開(kāi)關(guān)管開(kāi)關(guān)頻率存在的限制，本文提出了幾種提高電流跟蹤精度的改進(jìn)方法，取得了良好的效果。整個(gè)系統(tǒng)在PSIM平臺(tái)上進(jìn)行了不同工作模式下的仿真，仿真結(jié)果表明方案切實(shí)可行。最后依據(jù)仿真方案設(shè)計(jì)基于TMS320F2812的控制系統(tǒng)和功率電路，使用PROTEL軟件進(jìn)行了原理圖的繪制。@@關(guān)鍵詞：電子負(fù)載；能量回饋；電壓型變換器；滯環(huán)PWM電流控制；雙閉環(huán)；PWM整流器
上傳時(shí)間： 2013-05-26
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蓄電池組已越來(lái)越廣泛地應(yīng)用于交通運(yùn)輸、電力、通信等諸多領(lǐng)域和部門，其壽命直接關(guān)系到能源的有效利用以及相應(yīng)系統(tǒng)的整體壽命、可靠性和成本。本課題從提高電池壽命的角度研究串聯(lián)蓄電池組的充電問(wèn)題，基于前人使用磁放大器作后級(jí)調(diào)整的基礎(chǔ)上，提出了一種新穎的基于開(kāi)關(guān)管MOSFET后級(jí)調(diào)整和高頻母線的蓄電池組分布式單體充電方法。所有二次側(cè)電路通過(guò)高頻母線的形式共用一個(gè)一次側(cè)電路；在兼顧效率、體積和成本的前提下有效的解決了串聯(lián)蓄電池組的充電不均衡問(wèn)題。 論文對(duì)采用雙管正激拓?fù)涞母哳l母線產(chǎn)生電路的設(shè)計(jì)給出了說(shuō)明；同時(shí)也介紹了幾種后級(jí)調(diào)整方法及各自優(yōu)缺點(diǎn)。針對(duì)后級(jí)調(diào)整中的同步問(wèn)題，提出了幾種產(chǎn)生同步鋸齒波的解決方案。最后利用同步脈沖產(chǎn)生電路，采用最常見(jiàn)的UC3843芯片，產(chǎn)生穩(wěn)定可靠的同步鋸齒波，實(shí)現(xiàn)后級(jí)調(diào)整開(kāi)關(guān)動(dòng)作與母線方波電壓的同步。并且針對(duì)多路后級(jí)調(diào)整場(chǎng)合下，采取措施減小了母線電壓毛刺，同時(shí)也改善了電流采樣波形。 論文設(shè)計(jì)了一套單體3500mAh、3．7V鋰離子電池組的單體獨(dú)立充電器，以雙管正激電路為原邊電路作為主模塊，次級(jí)是以MOSFET作后級(jí)調(diào)整電路實(shí)現(xiàn)充電功能作為充電電路模塊。試驗(yàn)中采用了四個(gè)充電電路模塊，同時(shí)對(duì)四個(gè)鋰離子電池單體分別獨(dú)立充電。充電電路模塊中，通過(guò)控制MOFET開(kāi)關(guān)，可實(shí)現(xiàn)鋰電池的恒流、恒壓充電和滿充切斷，充電電壓和充電電流可精確控制在1％以內(nèi)。該充電電路并能顯示電池充電狀態(tài)，并在單體充電電路間傳遞充電狀態(tài)信號(hào)，最后反饋給母線電路以控制母線電壓輸出的開(kāi)通與關(guān)斷。特別指出的是該電路的過(guò)放電檢測(cè)功能，是直接利用電池自身電壓來(lái)檢測(cè)得出電池自身是否處于過(guò)放電狀態(tài)判定信號(hào)，并在充電模塊間傳遞，最后得出蓄電池組過(guò)放電判定信號(hào)。整機(jī)有較低的待機(jī)功耗，并均使用了低成本器件，進(jìn)一步降低了成本。 論文給出了詳細(xì)的設(shè)計(jì)過(guò)程，最后通過(guò)實(shí)驗(yàn)將該方案與串聯(lián)充電方案比較，驗(yàn)證了該充電方案的可靠性與優(yōu)越性。
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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超聲波電源廣泛應(yīng)用于超聲波加工、診斷、清洗等領(lǐng)域，其負(fù)載超聲波換能器是一種將超音頻的電能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械振動(dòng)的器件。由于超聲換能器是一種容性負(fù)載，因此換能器與發(fā)生器之間需要進(jìn)行阻抗匹配才能工作在最佳狀態(tài)。串聯(lián)匹配能夠有效濾除開(kāi)關(guān)型電源輸出方波存在的高次諧波成分，因此應(yīng)用較為廣泛。但是環(huán)境溫度或元件老化等原因會(huì)導(dǎo)致?lián)Q能器的諧振頻率發(fā)生漂移，使諧振系統(tǒng)失諧。傳統(tǒng)的解決辦法就是頻率跟蹤，但是頻率跟蹤只能保證系統(tǒng)整體電壓電流同頻同相，由于工作頻率改變了而匹配電感不變，此時(shí)換能器內(nèi)部動(dòng)態(tài)支路工作在非諧振狀態(tài)，導(dǎo)致?lián)Q能器功率損耗和發(fā)熱，致使輸出能量大幅度下降甚至停振，在實(shí)際應(yīng)用中受到限制。所以，在跟蹤諧振點(diǎn)調(diào)節(jié)逆變器開(kāi)關(guān)頻率的同時(shí)應(yīng)改變匹配電感才能使諧振系統(tǒng)工作在最高效能狀態(tài)。針對(duì)按固定諧振點(diǎn)匹配超聲波換能器電感參數(shù)存在的缺點(diǎn)，本文應(yīng)用耦合振蕩法對(duì)換能器的匹配電感和耦合頻率之間的關(guān)系建立數(shù)學(xué)模型，證實(shí)了匹配電感隨諧振頻率變化的規(guī)律。給出利用這一模型與耦合工作頻率之間的關(guān)系動(dòng)態(tài)選擇換能器匹配電感的方法。經(jīng)過(guò)分析比較，選擇了基于磁通控制原理的可控電抗器作為匹配電感，通過(guò)改變電抗控制度調(diào)節(jié)電抗值。并給出了實(shí)現(xiàn)這一方案的電路原理和控制方法。最后本文以DSP TMS320F2812為核心設(shè)計(jì)出實(shí)現(xiàn)這一原理的超聲波逆變電源。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明基于磁通控制的可控電抗器可以實(shí)現(xiàn)電抗值隨電抗控制度線性無(wú)級(jí)可調(diào)，由于該電抗器輸出正弦波，理論上沒(méi)有諧波污染。具體采用復(fù)合控制策略，穩(wěn)態(tài)時(shí)，換能器工作在DPLL鎖定頻率上；動(dòng)態(tài)時(shí)，逐步修改匹配電抗大小，搜索輸出電流的最大值，再結(jié)合DPLL鎖定該頻率。配合PS-PWM可實(shí)現(xiàn)功率連續(xù)可調(diào)。該超聲波換能系統(tǒng)能夠有效的跟隨最大電流輸出頻率，即使頻率發(fā)生漂移系統(tǒng)仍能保持工作在最佳狀態(tài)，具有實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。
標(biāo)簽： 動(dòng)態(tài) 換能器 超聲波電源
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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電梯在垂直升降的過(guò)程中，由于功率變化范圍很大，節(jié)能潛力巨大。本文主要工作在于結(jié)合電梯系統(tǒng)的特點(diǎn)，對(duì)超級(jí)電容儲(chǔ)能系統(tǒng)中超級(jí)電容容量需求及其他相關(guān)參數(shù)的設(shè)置進(jìn)行詳細(xì)討論。也對(duì)與之配套的雙向DC/DC變換器進(jìn)行研究。 本文在研究了電梯系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和運(yùn)行特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，對(duì)其運(yùn)行過(guò)程中能量狀態(tài)的變化進(jìn)行了詳細(xì)分析，得到了儲(chǔ)能裝置中超級(jí)電容器容量的計(jì)算方法，并在此基礎(chǔ)上，根據(jù)超級(jí)電容器容量需求與系統(tǒng)前級(jí)雙向整流器功率的關(guān)系，提出了一套簡(jiǎn)單有效的能量管理方案，減少了儲(chǔ)能裝置中超級(jí)電容器的容量需求。并且對(duì)于超級(jí)電容容量設(shè)置給出了一般的原則。 儲(chǔ)能裝置與系統(tǒng)直流母線之間需要雙向變換器進(jìn)行能量傳遞，本文對(duì)于各種雙向直流變換器拓?fù)涞膬?yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行了比較，結(jié)合在超級(jí)電容儲(chǔ)能裝置中的具體應(yīng)用需要，得出BUCK/BOOST型變換器更適合本文中的應(yīng)用。 本文為儲(chǔ)能裝置設(shè)計(jì)了基于DSP（數(shù)字信號(hào)處理器）全數(shù)字控制的具有多種工作方式的雙向DC/DC變換器的小功率樣機(jī)，在電容器放電時(shí)，以恒流模式向直流母線輸送能量；在電容器充電時(shí)，以分段恒流模式或恒壓模式進(jìn)行充電。文中給出了詳細(xì)的硬件電路以及數(shù)字控制部分的設(shè)計(jì)過(guò)程，并通過(guò)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了驗(yàn)證。
標(biāo)簽： 電梯系統(tǒng) 儲(chǔ)能 超級(jí)電容
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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目前，許多高校在機(jī)房管理上使用了IC 卡，其中少數(shù)機(jī)房是使用接觸式IC卡，眾所周知，接觸式IC 卡在可靠性、易用性、安全性、高抗干擾性和工作距離方面不及非接觸式IC 卡，因此很多接觸式IC 卡基本已被非接觸式IC 卡取代。 經(jīng)過(guò)調(diào)研發(fā)現(xiàn)，使用IC 卡的機(jī)房管理系統(tǒng)的基本工作方式是每個(gè)機(jī)房中配置了1個(gè)IC 卡讀寫終端和1 臺(tái)監(jiān)控機(jī)。IC 卡讀卡終端只是一個(gè)普通的讀卡器，只負(fù)責(zé)讀取卡內(nèi)信息，并通過(guò)串口等通信方式將IC 卡信息傳輸給監(jiān)控機(jī)，讀卡終端本身沒(méi)有信息存儲(chǔ)功能，實(shí)際的計(jì)費(fèi)管理完全是通過(guò)監(jiān)控計(jì)算機(jī)控制，監(jiān)控計(jì)算機(jī)向中心服務(wù)器端定時(shí)或?qū)崟r(shí)傳輸刷卡信息。由于整個(gè)系統(tǒng)要占用一臺(tái)微機(jī)，而且中間的信息傳遞、計(jì)費(fèi)環(huán)節(jié)都要由它來(lái)完成，不僅浪費(fèi)資源，而且也增加了安全隱患。在這種工作模式下，會(huì)出現(xiàn)一些問(wèn)題和漏洞： 1) 可靠性不高由于讀卡設(shè)備與監(jiān)控計(jì)算機(jī)之間的信息傳輸只是暫時(shí)保存在監(jiān)控計(jì)算機(jī)中，如果監(jiān)控計(jì)算機(jī)遭到病毒襲擊或者出現(xiàn)硬件故障，將出現(xiàn)無(wú)法挽回的后果。而且由于學(xué)生信息都保存在監(jiān)控計(jì)算機(jī)中，因此存在著人為偽造、篡改和徇私舞弊行為的極大可能。 2) IC卡的特點(diǎn)未完全體現(xiàn)IC卡除了能標(biāo)識(shí)身份外，還有電子錢包功能，能對(duì)其進(jìn)行充值和扣款，但是上述方法基本上IC卡只用做標(biāo)識(shí)身份，實(shí)際的每次扣款，都是由監(jiān)控計(jì)算機(jī)和中心服務(wù)器來(lái)完成，基本與讀卡設(shè)備無(wú)關(guān)。 3) 不方便學(xué)生上機(jī)和收費(fèi)管理學(xué)生每次上機(jī)刷卡，都要由監(jiān)控計(jì)算機(jī)連接中心服務(wù)器端，由中心服務(wù)器端讀出學(xué)生信息，進(jìn)行核對(duì)，而且對(duì)學(xué)生的扣款需要額外的計(jì)算機(jī)軟件來(lái)進(jìn)行計(jì)時(shí)和計(jì)費(fèi)處理，顯得比較繁瑣。 鑒于以上問(wèn)題，為提高機(jī)房管理效率，降低工作強(qiáng)度，并及時(shí)處理機(jī)房發(fā)生的故障，采用機(jī)房計(jì)費(fèi)管理系統(tǒng)勢(shì)在必行。如果能在讀卡終端設(shè)備中完成計(jì)費(fèi)的大部分功能，并且增加存儲(chǔ)功能，這樣就可以減少監(jiān)控計(jì)算機(jī)的負(fù)擔(dān)，甚至讀卡終端設(shè)備可以直接與中心服務(wù)器通信，不僅能增加系統(tǒng)的可靠性和安全性而且還充分利用了IC 卡的功能，還降低了財(cái)務(wù)統(tǒng)計(jì)和計(jì)算帶來(lái)的麻煩。 目前已經(jīng)應(yīng)用于機(jī)房管理的解決方案主要有3種方式，即:軟硬件結(jié)合控制方式、帳號(hào)方式和門禁方式。鑒于設(shè)計(jì)要求，并且考慮到安全、可靠、簡(jiǎn)單等因素，如果在軟硬件結(jié)合控制方式中，把更多的任務(wù)交由讀卡終端，比如由讀卡終端來(lái)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)、計(jì)費(fèi)管理，同時(shí)如果讀卡終端能實(shí)現(xiàn)TCP/IP 通信，那么監(jiān)控計(jì)算機(jī)的任務(wù)就大大降低，甚至可以由讀卡終端直接與中心服務(wù)器通信。就減少了一些不必要的麻煩和安全風(fēng)險(xiǎn)。本論文的設(shè)計(jì)就是基于這一點(diǎn)來(lái)進(jìn)行的。 本系統(tǒng)要求數(shù)據(jù)傳輸穩(wěn)定可靠，實(shí)時(shí)性要好，另外考慮到性價(jià)比等因素，綜合考慮選擇將μC/OS-II 操作系統(tǒng)移植到ARM7 上作為開(kāi)發(fā)平臺(tái)。在此平臺(tái)基礎(chǔ)上，考慮到TCP/IP協(xié)議棧的實(shí)現(xiàn)與要采用的硬件的性能以及實(shí)現(xiàn)的成本有關(guān)。從解決這一技術(shù)問(wèn)題出發(fā)，結(jié)合本論文研究的應(yīng)用對(duì)象，決定使用嵌入式操作系統(tǒng)，此種方案可以描述為嵌入式TCP/IP協(xié)議棧＋嵌入式操作系統(tǒng)＋微控制器。 本文介紹了一種基于ARM7的IC 卡機(jī)房管理終端的設(shè)計(jì)方案。該系統(tǒng)在ARM7的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)了μC/OS-Ⅱ操作系統(tǒng)的移植和TCP/IP協(xié)議棧的嵌入，能夠正確讀寫IC 卡信息，增加了SD 卡存儲(chǔ)功能，完成計(jì)費(fèi)操作，實(shí)現(xiàn)液晶顯示功能，能夠通過(guò)以太網(wǎng)或串口直接與服務(wù)器通信。 本文詳細(xì)介紹了整個(gè)機(jī)房管理系統(tǒng)終端的硬軟件設(shè)計(jì)，給出了嵌入式操作系統(tǒng)μC/OS-Ⅱ在ARM7 處理器上的詳細(xì)移植過(guò)程，介紹了一種TCP/IP協(xié)議棧和基于套接字的編程方法，同時(shí)也提供了一種多卡操作的防沖突機(jī)制。 同目前大多數(shù)機(jī)房管理系統(tǒng)相比，該系統(tǒng)有如下特點(diǎn)： 1) 由于使用了嵌入式操作系統(tǒng)μC/OS-Ⅱ，提高了系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性和反應(yīng)時(shí)間，任務(wù)管理和調(diào)度更加方便有效。 2) 由讀卡終端來(lái)進(jìn)行計(jì)費(fèi)操作，降低了服務(wù)器端的工作壓力，同時(shí)降低了安全風(fēng)險(xiǎn)。 3) 增加了數(shù)據(jù)存儲(chǔ)功能，提高了系統(tǒng)的可靠性，有利于數(shù)據(jù)的查詢和故障的恢復(fù)。 4) 增加了對(duì)無(wú)效卡、注銷卡和欠費(fèi)卡的判斷與處理，對(duì)惡意操作或者有意或者無(wú)意的逃費(fèi)操作采取了積極有效的措施。 5) 以太網(wǎng)通信克服了以往串口通信的傳輸距離短、傳輸速率慢等缺點(diǎn)，使得通信更加方便、高效，并且可以進(jìn)行遠(yuǎn)距離傳輸和控制。
標(biāo)簽： ARM IC卡 機(jī)房管理 終端設(shè)計(jì)
上傳時(shí)間： 2013-07-09
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