無(wú)功補(bǔ)償對(duì)于現(xiàn)代電力系統(tǒng)的運(yùn)行與穩(wěn)定性來(lái)說(shuō)是必不可少的。靜止無(wú)功發(fā)生器(SVG)經(jīng)過(guò)了三十多年的發(fā)展,已經(jīng)在無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)上得到廣泛的應(yīng)用。它具備優(yōu)越的動(dòng)態(tài)性能,可以大大提高電力系統(tǒng)的電壓調(diào)整能力和系統(tǒng)穩(wěn)定性,進(jìn)而提高電力系統(tǒng)的輸電能力。在我國(guó),充分發(fā)揮SVG的作用,顯得尤為迫切。 本文論述了SVG的發(fā)展概況,研究了SVG的工作原理,對(duì)大容量的主電路結(jié)構(gòu)進(jìn)行了比較分析,并在此基礎(chǔ)上建立了SVG的穩(wěn)態(tài)數(shù)學(xué)模型和標(biāo)幺值數(shù)學(xué)模型。然后,闡述了瞬時(shí)無(wú)功功率理論,給出了無(wú)功電流檢測(cè)的具體算法,并利用MATLAB仿真軟件對(duì)該算法進(jìn)行了仿真實(shí)現(xiàn)。接下來(lái)研究比較了SVG的兩種傳統(tǒng)控制策略,介紹了幾種PWM觸發(fā)技術(shù),其中著重研究了空間矢量PWM(SVPWM)的算法。利用MATLAB仿真軟件對(duì)基于傳統(tǒng)電流間接閉環(huán)控制算法的SVG進(jìn)行了系統(tǒng)級(jí)仿真實(shí)現(xiàn),在與電流直接控制的SVG仿真結(jié)果做對(duì)比后,指出各自的補(bǔ)償特點(diǎn)。文章重點(diǎn)在結(jié)合以上算法各自的優(yōu)缺點(diǎn)、電網(wǎng)本身的大擾動(dòng)和電力系統(tǒng)對(duì)SVG控制性能的嚴(yán)格要求后,給出了一種新型電壓電流雙閉環(huán)的控制方法。其中電流內(nèi)環(huán)采用瞬時(shí)無(wú)功電流的PI反饋控制,PI值根據(jù)系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型中iq△δ的比例關(guān)系,采用了齊格勒-尼柯?tīng)査狗▌t進(jìn)行整定；而電壓外環(huán)則采用系統(tǒng)動(dòng)態(tài)電壓的智能遺傳PI反饋控制,利用智能遺傳算法對(duì)PI值進(jìn)行整定。用MATLAB/SIMULINK分別對(duì)兩個(gè)環(huán)節(jié)的控制算法進(jìn)行了仿真,并針對(duì)外環(huán)控制器的遺傳PI算法,與PI算法的仿真結(jié)果做了對(duì)比,證明了遺傳PI的優(yōu)越性,為基于雙閉環(huán)控制的SVG系統(tǒng)級(jí)仿真打下了基礎(chǔ)。最后,文章利用MATLAB/SIMULINK/PSB對(duì)新型電壓電流雙閉環(huán)系統(tǒng)的SVG進(jìn)行了仿真實(shí)現(xiàn),并對(duì)在電網(wǎng)不同情況下的補(bǔ)償效果與傳統(tǒng)電流間接控制的SVG進(jìn)行了分析與比較。仿真結(jié)果表明該控制方式具有更好的動(dòng)態(tài)性能。
標(biāo)簽： 無(wú)功發(fā)生器 控制系統(tǒng)
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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基于現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)研究是自動(dòng)控制領(lǐng)域發(fā)展的一個(gè)熱點(diǎn)。在各種工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)中，CAN總線(xiàn)以其成本低、速度快、實(shí)時(shí)性和可靠性較高等特點(diǎn)被廣泛應(yīng)用于各領(lǐng)域。CIA(CAN in Automation)協(xié)會(huì)發(fā)布了完整的CANopen協(xié)議，定義了應(yīng)用層和通訊子協(xié)議，為基于現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)的分布式控制系統(tǒng)的廣泛應(yīng)用提供了解決之道。 本文研究國(guó)內(nèi)外現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)發(fā)展現(xiàn)狀后，以改善現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)通訊系統(tǒng)的運(yùn)行效率，提高實(shí)時(shí)性和信息處理能力為前提，淺析CAN總線(xiàn)高層通訊協(xié)議CANopen，分析了主、從節(jié)點(diǎn)的各個(gè)功能，說(shuō)明了功能的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)方案。 然后，本文將CANopen協(xié)議應(yīng)用于分布式控制系統(tǒng)，詳細(xì)論述了基于PIC18控制器的從節(jié)點(diǎn)和基于DSP控制器的主節(jié)點(diǎn)的實(shí)現(xiàn)過(guò)程。主、從節(jié)點(diǎn)具有基于CANopen協(xié)議的總線(xiàn)通信功能。從節(jié)點(diǎn)具有數(shù)字量和模擬量輸入輸出功能。主節(jié)點(diǎn)可以通過(guò)鍵盤(pán)對(duì)各節(jié)點(diǎn)運(yùn)行狀態(tài)和各節(jié)點(diǎn)參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，還可以通過(guò)液晶屏顯示實(shí)時(shí)控制量和各節(jié)點(diǎn)運(yùn)行狀態(tài)。PC機(jī)能在線(xiàn)監(jiān)測(cè)CAN報(bào)文數(shù)據(jù)流。本文對(duì)兩種類(lèi)型節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)思想、硬件組成和軟件設(shè)計(jì)均做了詳盡的闡述，并給出了部分關(guān)鍵硬件原理圖和軟件流程圖。 最后，把已開(kāi)發(fā)的從節(jié)點(diǎn)和主節(jié)點(diǎn)組成一個(gè)溫度測(cè)控系統(tǒng)和一個(gè)電機(jī)控制系統(tǒng)。經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)室測(cè)試，證明系統(tǒng)具有良好的實(shí)時(shí)性，通訊穩(wěn)定可靠，解決了傳統(tǒng)CAN總線(xiàn)節(jié)點(diǎn)通訊可控性差，無(wú)法靈活設(shè)置的問(wèn)題。對(duì)目前國(guó)內(nèi)CAN總線(xiàn)應(yīng)用中大多把精力放在硬件之上的底層軟件開(kāi)發(fā)，少有使用上層軟件協(xié)議的習(xí)慣，起到了一定的推動(dòng)意義，提高了應(yīng)用水平。
標(biāo)簽： CANopen 協(xié)議 分布式控制系統(tǒng)
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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混合動(dòng)力汽車(chē)采用內(nèi)燃機(jī)和電機(jī)作為動(dòng)力源，成為解決排污和能源問(wèn)題最具現(xiàn)實(shí)意義的途徑之一，集成一體化起動(dòng)/發(fā)電機(jī)(ISG)技術(shù)是當(dāng)前國(guó)際公認(rèn)的未來(lái)汽車(chē)的先進(jìn)技術(shù)之一，也是當(dāng)代汽車(chē)發(fā)展的重要方向。論文以ISG型混合動(dòng)力汽車(chē)為研究對(duì)象，進(jìn)行了混合動(dòng)力汽車(chē)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和動(dòng)力總成控制系統(tǒng)等方面的研究。 本文系統(tǒng)地分析了串聯(lián)式、并聯(lián)式以及混聯(lián)式混和動(dòng)力汽車(chē)動(dòng)力總成構(gòu)型的優(yōu)缺點(diǎn)，介紹了ISG型混合動(dòng)力汽車(chē)結(jié)構(gòu)及主要特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，首先通過(guò)對(duì)各總成選型分析，選擇了發(fā)動(dòng)機(jī)、電機(jī)、電池等部件，接著根據(jù)性能指標(biāo)，確定了發(fā)動(dòng)機(jī)、電機(jī)、電池等部件參數(shù)匹配。 動(dòng)力總成控制系統(tǒng)作為HEV控制系統(tǒng)的關(guān)鍵，主要負(fù)責(zé)對(duì)行駛需求功率的合理分配，保證HEV高效運(yùn)行，使發(fā)動(dòng)機(jī)燃油消耗和排放達(dá)到最優(yōu)。動(dòng)力總成控制系統(tǒng)的硬件采用了TMS320F2812芯片，由于它功能強(qiáng)大，I/O資源豐富，并且支持廣泛用于汽車(chē)電控的CAN通訊，因此，非常適合于混合動(dòng)力汽車(chē)的實(shí)時(shí)控制。本文研究了動(dòng)力總成控制系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)，以TMS320F2812型DSP為核心，組建了混合動(dòng)力總成控制系統(tǒng)的硬件系統(tǒng)。在充分利用DSP內(nèi)部模塊的基礎(chǔ)上對(duì)它的外部總線(xiàn)進(jìn)行擴(kuò)展。并設(shè)計(jì)了電源模塊、A/O模塊、IO模塊、CAN總線(xiàn)模塊和串口通訊模塊。在模塊化設(shè)計(jì)方式基礎(chǔ)上建立了混合動(dòng)力控制策略的軟件設(shè)計(jì)。 為了證明設(shè)計(jì)方案的可行性和DSP總成控制系統(tǒng)的控制性能，在MATIAB/Simulink環(huán)境下，以hdvisor為仿真平臺(tái)，依據(jù)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、控制策略，對(duì)相關(guān)模塊進(jìn)行修改，建立了ISG型混合動(dòng)力汽車(chē)整車(chē)的仿真模型。利用建立的模型，在Advisor仿真軟件中輸人仿真參數(shù)，設(shè)置仿真性能，汽車(chē)動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性以及一些重要性能曲線(xiàn)的仿真結(jié)果。與同樣參數(shù)設(shè)置的傳統(tǒng)燃油汽車(chē)仿真結(jié)果進(jìn)行比較表明，油耗和排放都得到了很好的降低。
標(biāo)簽： 混合動(dòng)力 汽車(chē)驅(qū)動(dòng) 控制系統(tǒng)
上傳時(shí)間： 2013-07-08
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隨著用戶(hù)對(duì)供電質(zhì)量要求的進(jìn)一步提高，模塊化UPS 并聯(lián)系統(tǒng)獲得了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。本文以模塊化UPS為研究對(duì)象，根據(jù)電路結(jié)構(gòu)，將其分為直流部分模塊化和交流部分模塊化分別進(jìn)行討論。整流環(huán)節(jié)對(duì)Boost-PFC 電路進(jìn)行并聯(lián)控制，實(shí)現(xiàn)直流部分的模塊化；逆變環(huán)節(jié)在瞬時(shí)電壓PID 控制的基礎(chǔ)上，引入了瞬時(shí)均流的并聯(lián)控制策略，實(shí)現(xiàn)交流部分的模塊化。 介紹了有源功率因數(shù)校正技術(shù)的基本原理和控制思路，分析了單管雙Boost-PFC電路的工作過(guò)程，并將其簡(jiǎn)化等效成常規(guī)的Boost 電路進(jìn)行分析和控制。根據(jù)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，分別對(duì)電流控制環(huán)和電壓控制環(huán)進(jìn)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(duì)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(dá)式，給出了并聯(lián)控制的方法及原理。 對(duì)單相電路、三相電路以及多模塊并聯(lián)電路分別進(jìn)行了仿真驗(yàn)證，對(duì)多模塊的并聯(lián)系統(tǒng)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。建立了單相逆變器的數(shù)學(xué)模型，并加入PID 控制器，得到了輸出電壓的解析表達(dá)式，得出逆變器輸出電壓與參考給定電壓和輸出電流有關(guān)。利用極點(diǎn)配置的方法得到了模擬域PID 控制器參數(shù)的計(jì)算公式，并采用后向差分法，將其轉(zhuǎn)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(guān)系。通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)試和曲線(xiàn)擬合的辦法，得到了實(shí)際逆變器的電路參數(shù)。通過(guò)對(duì)所設(shè)計(jì)的數(shù)字PID 控制器進(jìn)行仿真和實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證了理論分析和計(jì)算。建立了PID 電壓閉環(huán)的多逆變器并聯(lián)系統(tǒng)數(shù)學(xué)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(shí)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(duì)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(duì)環(huán)流產(chǎn)生的原因，提出了一種瞬時(shí)均流控制策略來(lái)減小系統(tǒng)環(huán)流對(duì)給定電壓偏差的增益，從而達(dá)到瞬時(shí)均流的目的。 對(duì)兩逆變模塊并聯(lián)的系統(tǒng)在各種工況下進(jìn)行了仿真和實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證了理論分析的正確性和這種瞬時(shí)均流控制策略的可行性。
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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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(dòng)車(chē)、電力設(shè)備、產(chǎn)業(yè)設(shè)備、交通車(chē)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(lái)越深入地研究。人們對(duì)逆變電源的要求越來(lái)越高，高性能、高可靠性的大功率逆變器就是當(dāng)今逆變電源的發(fā)展趨勢(shì)之一。提高逆變電源容量主要有兩個(gè)途徑，設(shè)計(jì)大功率的逆變器和采用逆變器并聯(lián)技術(shù)實(shí)現(xiàn)電源模塊化。 為此，本文以?xún)膳_(tái)400kVA組合式三相逆變器為對(duì)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(duì)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(jìn)行了較為詳細(xì)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(jì)。建立和分析了組合式三相逆變器在ABC、αβ、dq 坐標(biāo)系下的數(shù)學(xué)模型。針對(duì)大功率組合式三相逆變器，采用在dq 坐標(biāo)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(shí)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(duì)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(jì)。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(dòng)態(tài)性能的兩種方法：加負(fù)載電流前饋和動(dòng)態(tài)過(guò)程中強(qiáng)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(hù)技術(shù)，提出了采用瞬時(shí)值限流電路和單獨(dú)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(shí)自動(dòng)限流保護(hù)。對(duì)兩臺(tái)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(jìn)行了分析。詳細(xì)分析了輸出阻抗特性不同時(shí)，逆變器環(huán)流和輸出功率分配的差異，得出了輸出阻抗對(duì)環(huán)流和功率影響的一般規(guī)律。針對(duì)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(cè)和母線(xiàn)信號(hào)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(wú)功調(diào)節(jié)輸出電壓幅值和同步鎖相實(shí)現(xiàn)相位同步的并聯(lián)控制策略。 本文最后在兩臺(tái)400kVA組合式三相逆變器樣機(jī)上得到了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)一步驗(yàn)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(shí)間： 2013-07-03
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隨著國(guó)內(nèi)交流伺服電機(jī)等硬件技術(shù)逐步成熟，高運(yùn)算能力的控制芯片與電機(jī)控制技術(shù)相結(jié)合，具有高效、節(jié)能和可移植性好等特點(diǎn)，這樣使得交流伺服系統(tǒng)成為現(xiàn)代電機(jī)伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的一個(gè)發(fā)展趨勢(shì)。 本文主要是基于MCU研究和設(shè)計(jì)了交流永磁電機(jī)位置伺服控制系統(tǒng)。針對(duì)三相永磁同步電機(jī)的物理方程，通過(guò)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，在d-q旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下建立轉(zhuǎn)矩方程，采用Id=0的矢量控制策略，建立一套完整的全數(shù)字交流位置伺服控制系統(tǒng)。 硬件方面，采用的是瑞薩公司專(zhuān)用電機(jī)控制Tiny系列芯片M30262F8作為控制芯片，并由三菱公司的第三代IPM模塊PS21564實(shí)現(xiàn)功率驅(qū)動(dòng)，簡(jiǎn)化了系統(tǒng)電路，縮小了系統(tǒng)的體積，提高了系統(tǒng)的可靠性。由交流電流傳感器檢測(cè)三相定子繞組電流；由增量式磁性編碼器檢測(cè)永磁轉(zhuǎn)子位置，并設(shè)計(jì)一種比較快速的轉(zhuǎn)子初始檢測(cè)方法。 軟件方面，采用結(jié)構(gòu)化語(yǔ)言C和單片機(jī)M16C匯編語(yǔ)言混編，實(shí)現(xiàn)了單片機(jī)初始化、三環(huán)控制、電流跟隨型PWM控制，提高編寫(xiě)代碼的效率，同時(shí)保證系統(tǒng)的實(shí)時(shí)控制性能；由軟件方式實(shí)現(xiàn)經(jīng)典PID控制和簡(jiǎn)單模糊控制相結(jié)合構(gòu)成“串聯(lián)校正”閉環(huán)控制系統(tǒng)，提高了系統(tǒng)的快速性和抗干擾能力。此外，本文對(duì)控制策略進(jìn)行了研究，闡述了模糊PID控制策略；還介紹了SPWM、SVPWM和跟隨型PWM調(diào)制。 實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，本文所設(shè)計(jì)的伺服控制系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)電機(jī)的啟動(dòng)，調(diào)速和定位等，并能達(dá)到系統(tǒng)的性能指標(biāo)。
標(biāo)簽： 位置伺服 控制系統(tǒng)
上傳時(shí)間： 2013-05-19
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隨著能源的緊張和環(huán)境污染日益嚴(yán)重，開(kāi)發(fā)和利用太陽(yáng)能已受到越來(lái)越多的重視。通過(guò)光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換為電能，并將電能輸送到電網(wǎng)上，是太陽(yáng)能利用的主要形式。 本文對(duì)光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的控制策略進(jìn)行了深入的研究。首先，分析了太陽(yáng)能電池發(fā)電的基本原理，得出了太陽(yáng)能電池的等效模型，通過(guò)分析太陽(yáng)能電池的I-V特性，可以看出太陽(yáng)能電池是一非線(xiàn)性電源，而且輸出電能受環(huán)境溫度和光照強(qiáng)度的影響，為了使太陽(yáng)能電池能夠最大效率地將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為電能，需要對(duì)其進(jìn)行最大功率點(diǎn)跟蹤。通過(guò)分析和對(duì)比各種最大功率點(diǎn)跟蹤方法的優(yōu)缺點(diǎn)，采用了改進(jìn)擾動(dòng)觀(guān)察法結(jié)合BOOST升壓電路來(lái)對(duì)電池板進(jìn)行最大功率點(diǎn)跟蹤的方案。其次，分析對(duì)比并網(wǎng)電流的各種控制方式，確定采用滯環(huán)比較方式對(duì)并網(wǎng)電流進(jìn)行控制，為了使并網(wǎng)電流穩(wěn)定可靠地向電網(wǎng)送電，采用雙閉環(huán)控制策略對(duì)并網(wǎng)逆變器進(jìn)行控制，使逆變器輸出電流能與電網(wǎng)電壓同頻同相，以單位功率因數(shù)向電網(wǎng)輸電。最后，對(duì)光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的孤島效應(yīng)進(jìn)行了研究，介紹了各種孤島檢測(cè)方法，分析了基于正反饋的主動(dòng)移頻式孤島檢測(cè)方法(AFDPF)的參數(shù)優(yōu)化方案，為AFDPF檢測(cè)盲區(qū)的分析提供理論依據(jù)。 本文在MATLAB/Simulink仿真環(huán)境下，利用SimPowerSystems功能模塊建立了仿真模型，對(duì)太陽(yáng)能電池板的數(shù)學(xué)模型，最大功率點(diǎn)跟蹤控制策略，并網(wǎng)控制策略進(jìn)行驗(yàn)證仿真。仿真結(jié)果證明了本文的方案和控制策略的正確性。
標(biāo)簽： 光伏并網(wǎng) 發(fā)電系統(tǒng) 控制策略
上傳時(shí)間： 2013-07-14
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電力電子系統(tǒng)的集成化是現(xiàn)今電力電子技術(shù)發(fā)展的趨勢(shì)，系統(tǒng)的模塊化和標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)是目前電力電子領(lǐng)域的重要研究方向。研究基于電力電子網(wǎng)絡(luò)的變流系統(tǒng)，對(duì)復(fù)雜電力電子裝置的系統(tǒng)級(jí)集成具有重要意義，是電力電子系統(tǒng)集成技術(shù)的基本組成部分。本文從變流系統(tǒng)的功率流和信息流雙重分布性的角度出發(fā)。對(duì)電力電子系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)（Power Electronics System Network，PES—Net）的模型和變流系統(tǒng)的通信需求進(jìn)行分析，提出實(shí)時(shí)電力電子系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)（Real—time power electronics system network，RT—PES—Net）；并對(duì)基于新網(wǎng)絡(luò)的分布式控制及管理方案和模塊化軟件方案等內(nèi)容進(jìn)行系統(tǒng)的研究，提出基于棧操作的實(shí)時(shí)軟件構(gòu)建方案。本文的研究將為變流系統(tǒng)的控制結(jié)構(gòu)和軟件方案標(biāo)準(zhǔn)化提供參考和理論依據(jù)，為應(yīng)用系統(tǒng)的集成提供解決方案。 復(fù)雜中大功率變流系統(tǒng)是網(wǎng)絡(luò)化分布式控制系統(tǒng)的應(yīng)用對(duì)象。首先，論文以復(fù)雜系統(tǒng)為研究對(duì)象，分析了應(yīng)用系統(tǒng)的功率流和信息流在空間結(jié)構(gòu)上的對(duì)偶關(guān)系和雙重分布的特性；在電力電子集成模塊（Power Electronics Building Blocks，PEBB）的基礎(chǔ)上，研究了變流系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)化分布式控制方案，并得出系統(tǒng)組構(gòu)的初步構(gòu)想，總結(jié)出適合復(fù)雜電力電子系統(tǒng)集成的標(biāo)準(zhǔn)化理論。 接著，論文對(duì)電力電子網(wǎng)絡(luò)模型進(jìn)行了研究。分析了現(xiàn)有各類(lèi)總線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)和目前用于電力電子應(yīng)用系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)，從結(jié)構(gòu)、速率和協(xié)議等各個(gè)方面將兩類(lèi)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行了系統(tǒng)的對(duì)比。明確了電力電子系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)（PES—Net）的定義，分析并總結(jié)復(fù)雜電力電子實(shí)時(shí)系統(tǒng)所需網(wǎng)絡(luò)必需具備的條件。根據(jù)現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)技術(shù)背景，綜合控制結(jié)構(gòu)和網(wǎng)絡(luò)需求，提出了電力電子系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)（PES—Net）的模型。 為滿(mǎn)足變流系統(tǒng)的實(shí)時(shí)控制，論文對(duì)分布式控制結(jié)構(gòu)的通信需求進(jìn)行了研究。以網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)（Networked Control System，NCS）為背景，對(duì)變流器系統(tǒng)控制信息延時(shí)因素進(jìn)行了分析；通過(guò)對(duì)典型電力電予系統(tǒng)的分析，歸納和總結(jié)了系統(tǒng)的控制功能和控制內(nèi)容，對(duì)系統(tǒng)不同層次的控制任務(wù)進(jìn)行了響應(yīng)時(shí)間需求分析和網(wǎng)絡(luò)的分層配置；通過(guò)對(duì)仿真結(jié)果的分析，研究了應(yīng)用系統(tǒng)內(nèi)模塊控制信息延時(shí)對(duì)不同應(yīng)用系統(tǒng)的性能影響和對(duì)開(kāi)關(guān)頻率的限制。根據(jù)變流系統(tǒng)對(duì)控制延時(shí)的接受程度，將電力電子復(fù)雜系統(tǒng)歸為兩大類(lèi)：1）零延時(shí)系統(tǒng)；2）定延時(shí)系統(tǒng)。針對(duì)上述兩類(lèi)系統(tǒng)，論文給出了電力電子網(wǎng)絡(luò)（PES—Net）的通道容量和應(yīng)用系統(tǒng)開(kāi)關(guān)周期的計(jì)算方法。 論文對(duì)開(kāi)放式、分布式的電力電子系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)（PES—Net）的硬件組成和同步方案進(jìn)行了研究，提出新的實(shí)時(shí)網(wǎng)絡(luò)和系統(tǒng)級(jí)集成方案。根據(jù)主節(jié)點(diǎn)和從節(jié)點(diǎn)的控制任務(wù)需求，分別從功能和系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的角度對(duì)開(kāi)放式網(wǎng)絡(luò)的硬件構(gòu)成進(jìn)行研究；根據(jù)控制系統(tǒng)的接口需求分析，對(duì)節(jié)點(diǎn)的通用性設(shè)計(jì)進(jìn)行重點(diǎn)討論。針對(duì)網(wǎng)絡(luò)的同步問(wèn)題，本文分析了簡(jiǎn)單有效的解決方法，即基于數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的同步補(bǔ)償方案；此外，論文提出基于實(shí)時(shí)高速電力電子系統(tǒng)同絡(luò)（RT-PES-Net）的同步方案，研究適合變流器實(shí)時(shí)控制的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和相應(yīng)的硬件配置。根據(jù)應(yīng)用控制和通信系統(tǒng)所需的各種操作，論文對(duì)實(shí)時(shí)網(wǎng)絡(luò)的管理進(jìn)行了討論，研究了信息幀管理和相應(yīng)的硬件設(shè)置，并對(duì)各種工作模式下所需的通信時(shí)間進(jìn)行了計(jì)算和比較。基于實(shí)時(shí)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)及其管理方案，論文給出了組構(gòu)以PEBB為基礎(chǔ)的變流系統(tǒng)的方案。 論文對(duì)基于RT-PES-Net的模塊化軟件方案進(jìn)行了研究。首先，將控制軟件與功率硬件進(jìn)行解耦，使得軟件設(shè)計(jì)與硬件部分分離。在分析電力電子軟件特性的前提下，論文提出基于棧操作的模塊化軟件方案，增加子程序?qū)崟r(shí)構(gòu)件的內(nèi)聚性；對(duì)軟件模塊化的通用性進(jìn)行研究，分析模塊接口參數(shù)和變量的申明和配置，并研究參數(shù)的定標(biāo)，對(duì)構(gòu)件進(jìn)行分類(lèi)；分析子程序?qū)崟r(shí)構(gòu)件在執(zhí)行速度上的優(yōu)點(diǎn)。論文對(duì)電力電子系統(tǒng)控制軟件（Powerr Electronics System Control Software，PES-CS）的組構(gòu)和集成進(jìn)行研究，簡(jiǎn)化軟件主框架。 最后，論文分別對(duì)RT-PES-Net和模塊化軟件方案進(jìn)行了相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)研究和分析。論文對(duì)提出的實(shí)時(shí)電力電子系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)（RT-PES-Net）進(jìn)行了通信實(shí)驗(yàn)，將新網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋵?duì)變流系統(tǒng)的延時(shí)影響與舊網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的延時(shí)影響進(jìn)行比較，總結(jié)新網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)在控制實(shí)時(shí)性、提高開(kāi)關(guān)頻率、網(wǎng)絡(luò)可擴(kuò)展性和管理靈活度等方面的優(yōu)勢(shì)。論文針對(duì)RT-PES-Net進(jìn)行應(yīng)用研究，驗(yàn)證該網(wǎng)絡(luò)可解決網(wǎng)絡(luò)通信失步所造成的問(wèn)題。論文對(duì)基于通用型實(shí)時(shí)構(gòu)件和棧操作的模塊化軟件方案進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，為標(biāo)準(zhǔn)化軟件庫(kù)的建立和系統(tǒng)級(jí)集成提供參考方案。 網(wǎng)絡(luò)化的控制結(jié)構(gòu)研究是復(fù)雜電力電子系統(tǒng)級(jí)集成研究的關(guān)鍵。本課題針對(duì)復(fù)雜變流系統(tǒng)提出了實(shí)時(shí)電力電子系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)（RT-PES-Net），并以該網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)對(duì)分布式控制結(jié)構(gòu)及相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)化管理方案和模塊化軟件方案展開(kāi)一系列研究，為電力電子控制系統(tǒng)提供標(biāo)準(zhǔn)化、開(kāi)放式的網(wǎng)絡(luò)參考體系，并以此結(jié)構(gòu)來(lái)快速構(gòu)建終端復(fù)雜變流系統(tǒng)，為實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)用系統(tǒng)組構(gòu)提供參考方案，有助于解決電力電子標(biāo)準(zhǔn)化推廣所面臨的難題。論文為應(yīng)用系統(tǒng)的即插即用和動(dòng)態(tài)重構(gòu)提供了研究基礎(chǔ)，從而為最終實(shí)現(xiàn)復(fù)雜變流器的應(yīng)用系統(tǒng)級(jí)集成提供系統(tǒng)化的理論和方法依據(jù)。同時(shí)，論文的研究開(kāi)拓了電力電子系統(tǒng)集成和標(biāo)準(zhǔn)化研究的一個(gè)新方向。
標(biāo)簽： 電力電子 網(wǎng)絡(luò) 系統(tǒng)研究
上傳時(shí)間： 2013-06-15
上傳用戶(hù)：silenthink
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(xiàn)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
上傳用戶(hù)：lacsx
隨著我國(guó)工業(yè)化進(jìn)程加快，各種電力負(fù)荷迅速增加，造成了電網(wǎng)無(wú)功功率消耗增加，使電能的傳輸和利用效率降低，電能質(zhì)量中的無(wú)功功率補(bǔ)償問(wèn)題變得越來(lái)越重要。靜止無(wú)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(wú)功功率補(bǔ)償發(fā)展的趨勢(shì)。 論文首先介紹并比較了現(xiàn)有的無(wú)功補(bǔ)償裝置，分析了STATCOM相對(duì)于其他無(wú)功補(bǔ)償裝置的優(yōu)越性。總結(jié)了STATCOM的間接電流控制和直接電流控制兩種控制方式，并對(duì)兩種控制方式所衍生的幾種控制結(jié)構(gòu)進(jìn)行了介紹，說(shuō)明了其控制原理。 詳細(xì)討論了直接電流控制的幾種控制結(jié)構(gòu)，并建立了相應(yīng)的仿真模型，進(jìn)行了仿真和比較分析。研究了它們?cè)诜€(wěn)態(tài)性能和動(dòng)態(tài)性能上的優(yōu)缺點(diǎn)。其中重點(diǎn)討論了采用空間電壓矢量調(diào)制方法(SVPWM)跟蹤給定電壓矢量，來(lái)控制STATCOM的電流產(chǎn)生，并且采用直流側(cè)電壓可變給定。仿真結(jié)果證明此種方法具有直流側(cè)電壓利用率高、降低功率器件的開(kāi)關(guān)損耗、適應(yīng)電網(wǎng)電壓不對(duì)稱(chēng)的環(huán)境的優(yōu)點(diǎn)。 介紹了基于FPGA和DSP硬件開(kāi)發(fā)平臺(tái)設(shè)計(jì)方法。對(duì)FPGA的控制軟件編程設(shè)計(jì)進(jìn)行了詳細(xì)討論，其中重點(diǎn)討論了應(yīng)用DSP builder。工具箱實(shí)現(xiàn)全數(shù)字三相鎖相環(huán)和SVPWM控制模塊的方法。
標(biāo)簽： STATCOM 控制 系統(tǒng)研究
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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