變頻器在各行各業(yè)中的各種設備上迅速普及應用，已成為當今節(jié)電、改造傳統(tǒng)工業(yè)、改善工藝流程、提高生產過程自動化水平、提高產品質量以及推動技術進步的主要手段之一，是國民經(jīng)濟和生活中普遍需要的新技術。但是現(xiàn)有變頻器的調制算法尚存在一些缺點，如開關損耗大和共模電流大等，因此有必要研究和設計高性能調制算法的變頻控制器。鑒于此，開展了以下工業(yè)變頻器高性能調制算法為對象的研究內容： 在闡述了工業(yè)變頻器系統(tǒng)的結構、調制算法、調速算法的基礎上，結合數(shù)學模型，分析了共模電壓產生的原理、共模電流其影響和危害，給出了共模電壓和共模電流的關系。總結其他的抑制共模電壓的方案基礎上，提出一種新的共模電壓抑制SVPWM；還闡述了死區(qū)產生的原因及其影響，以及死區(qū)補償?shù)脑聿⑸鲜鰞蓚€調制算法利用MATLAB/SIMULINK軟件對該系統(tǒng)給予了全面的仿真分析。 變頻器硬件部分設計包括整流濾波電路、逆變器功率電路、上電保護電路、DSP控制系統(tǒng)及其外圍電路、IGBT驅動及保護電路以及反激式開關電源，對于傳感器檢測濾波電路的具體電路參數(shù)設計，是在PSPICE上仿真基礎上得出。并在考慮成本、EMC、效率等因素后考慮完成了所有硬件相關的原理圖繪制和PCB繪制； 變頻器軟件部分設計包括主程序、鍵盤掃描程序、系統(tǒng)狀態(tài)處理程序、PWM發(fā)送中斷程序、電機啟動函數(shù)、電壓調整程序、AD采樣中斷程序以及故障保護中斷程序。在實現(xiàn)一般SVPWM的基礎上，根據(jù)之前理論和仿真得到的共模電壓抑制SVPWM、以及死區(qū)補償算法，將這兩個對SVPWM進行改進的調制算法在硬件平臺上實現(xiàn)。 在硬件電路完成設計的各個階段，逐漸編制相應的控制程序，并進行調試，并完成整個程序的編制和調試。此外，還調試了系統(tǒng)所需的反激式開關電源。整個系統(tǒng)調試中遇到了很多問題，如鍵盤消除抖動問題、共模電壓抑制SVPWM出現(xiàn)的直通現(xiàn)象等。最終完成了工業(yè)變頻器樣機，并且采用的是文章中研究的調制算法，效果良好，達到設計的目的； 提出了一種將有源功率因數(shù)校正(PFC)技術引用到串級調速中來提高定子側功率因數(shù)的新方法。通過建立電動機折算到轉子側的等值電路，重點分析了有源PFC技術代替?zhèn)鹘y(tǒng)串級調速系統(tǒng)中的不控整流橋后，系統(tǒng)可以等效為轉子串電阻調速。得到了等效串電阻的計算公式和變化趨勢，對電動機功率因數(shù)、電磁轉矩脈動也進行了分析，發(fā)現(xiàn)能夠比傳統(tǒng)串級調速時有所提升。鑒于電動機轉子側電勢頻率非常低，分析了有源PFC的具體實現(xiàn)的特殊考慮和參數(shù)選取方法，并基于對稱平衡的Scott變壓器和兩個單相有源PFC電路實現(xiàn)了繞線電動機轉子側的三相有源低頻PFC，得到超低紋波的直流輸出電壓。利用MATLAB建立了完整的仿真平臺，所得結果驗證了理論分析的正確性。
上傳時間： 2013-07-09
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Sigma-Delta A/D轉換器利用過采樣，噪聲整形和數(shù)字濾波技術，有效衰減了輸出信號帶內的量化噪聲，提高了信噪比。與傳統(tǒng)的Nyquist轉換器相比，它降低了對模擬電路性能指標和元件精度的要求，簡化了模擬電路的設計，降低了生產成本。 本論文在對Sigma-Delta A/D轉換器原理研究的基礎上，基于TSMC0．18um工藝，采用1．8V工作電源，128倍的過采樣率，6．4MHz的采樣頻率，設計了一個主要應用于音頻信號處理的Sigma-Delta A/D轉換器，分辨率達到16位。在調制器的設計中，本文采用了多級噪聲整形MASH（2-1）級聯(lián)調制器結構，同時，考慮了各種非理想因素對系統(tǒng)性能的影響，在SDtoolbox工具的幫助下使用Simulink進行調制器系統(tǒng)設計。并使用Cadence Spectre對模塊電路進行設計仿真，包括運放，比較器，帶隙基準電壓源，CMOS開關，非交疊時鐘產生電路等。在數(shù)字抽取濾波器的設計中，采用了分級抽取技術，使用MATLAB軟件中的SPTool和FDATool工具對各級抽取濾波器進行優(yōu)化設計。并在原有的濾波器算法的基礎上，采用了CIC濾波器和半帶濾波器，設計出了運算量和存儲量都相對少的三級抽取濾波器系統(tǒng)，大大降低了功耗和面積。 論文的仿真結果表明，所設計的Sigma-Delta A/D轉換器信噪比達到102．3dB，滿足系統(tǒng)需要的16位精度要求。 關鍵詞：Sigma-Ddta； 信噪比； 多級噪聲整形； 數(shù)字抽取濾波器
標簽： SigmaDelta 音頻 模數(shù)轉換器
上傳時間： 2013-06-27
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以諧波抑制，無功補償為主要功能的有源電力濾波器的基本理論已經(jīng)成熟，但是市場尚無成熟的諧波有源抑制產品，同時電網(wǎng)諧波問題日益突出，因此需要對有源電力濾波器進行產業(yè)化應用研究。并聯(lián)有源電力濾波器以其安裝、維護方便，成為商用化產品的主流。所以本文針對并聯(lián)有源電力濾波器，展開產業(yè)化應用研究。 本文研究工作首先由如下工程問題引出：并聯(lián)有源電力濾波器在補償辦公樓電氣負載產生的諧波電流時，會出現(xiàn)諧波放大現(xiàn)象。辦公樓電氣負載主要是計算機、開關電源、不間斷電源、電壓型變頻器等，這些都是電壓型諧波源．本文以電容濾波型整流電路（電壓型諧波源）的分析作為切入點，基于“分段線性化”方法，對并聯(lián)有源電力濾波器補償電容濾波型整流負載進行了穩(wěn)態(tài)分析，得到系統(tǒng)的電流和電壓波形，進而獲得其頻譜特性。通過本文所述穩(wěn)態(tài)分析方法，可以從理論上理解并聯(lián)有源電力濾波器補償電容濾波型整流負載的工作過程，對有源電力濾波器的應用研究具有重要的理論和實際意義。 本文在分析辦公樓負載電氣特性的基礎上，建立了有源電力濾波器補償容性負載的簡化模型，依據(jù)該模型分析了負載中容性元件的電容值與諧波電流放大之間的關系；為了克服諧波放大現(xiàn)象，本文首先通過負載電流采樣環(huán)節(jié)后加裝濾波器的方式，將電流諧振頻率分量從采樣值中濾除，雖然達到了抑制諧波放大的目的，但是由于延時的引入，使得補償后網(wǎng)側電流畸變率（THD）急劇升高；然后根據(jù)這一思路，采用基于快速傅立葉變換（FFT）的有選擇諧波補償方法將電流諧振頻率分量從負載電流采樣值中濾除，使得系統(tǒng)在諧振頻率處變?yōu)殚_環(huán)控制，使系統(tǒng)穩(wěn)定。經(jīng)過對辦公樓負載的實際并網(wǎng)諧波補償實驗證明基于FFT的有選擇諧波補償方法對于抑制諧波放大是有效的。本創(chuàng)新點的研究工作對于實際工程應用具有參考價值。 為了滿足大容量的諧波抑制要求，本文提出了模塊化有源電力濾波器并聯(lián)補償方案，該方案的特點是模塊化結構及N+1冗余并聯(lián)控制策略、主從總線結構及主機產生、負載電流檢測方案以及并聯(lián)均流策略。主機產生及負載電流檢測是這一并聯(lián)方案的突出特點，體現(xiàn)了本文的創(chuàng)新性工作。本文還對多模塊并聯(lián)系統(tǒng)進行了建模和穩(wěn)定性研究；依據(jù)模塊化并聯(lián)補償方案，在省科技計劃重點項目的支持下，對有源電力濾波器進行產業(yè)化研究，從項目方案、設計、器件選型，樣機調試、滿功率運行及性能檢測、樓宇負載與工業(yè)負載的實際并網(wǎng)實驗，直至工業(yè)樣機定型，對有源電力濾波器的產業(yè)化應用研究起了較大的推進作用，支撐項目目前已經(jīng)有定型的工業(yè)化產品推出。 全文圍繞上述三個方面展開，章節(jié)分排如下：（1）第一章從實際應用角度，總結闡述了有源電力濾波技術在諧波檢測、電流跟蹤控制、拓撲結構三個方面的研究進展；（2）第二章對并聯(lián)有源電力濾波器補償電容濾波型整流負載進行了穩(wěn)態(tài)分析；（3）第三章分析了有源電力濾波器補償容性負載時出現(xiàn)的諧波放大現(xiàn)象，并利用FFT方法使得系統(tǒng)在諧振頻率處變?yōu)殚_環(huán)控制，達到抑制諧波放大的目的；（4）第四章、第五章提出有源電力濾波器模塊化并聯(lián)方案，并詳細說明了模塊化并聯(lián)系統(tǒng)的設計和實驗；（5）第六章對全文進行了總結，并對今后的研究工作進行了展望。
上傳時間： 2013-04-24
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蓄電池組已越來越廣泛地應用于交通運輸、電力、通信等諸多領域和部門，其壽命直接關系到能源的有效利用以及相應系統(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)蓄電池組的充電問題，基于前人使用磁放大器作后級調整的基礎上，提出了一種新穎的基于開關管MOSFET后級調整和高頻母線的蓄電池組分布式單體充電方法。所有二次側電路通過高頻母線的形式共用一個一次側電路；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題。 論文對采用雙管正激拓撲的高頻母線產生電路的設計給出了說明；同時也介紹了幾種后級調整方法及各自優(yōu)缺點。針對后級調整中的同步問題，提出了幾種產生同步鋸齒波的解決方案。最后利用同步脈沖產生電路，采用最常見的UC3843芯片，產生穩(wěn)定可靠的同步鋸齒波，實現(xiàn)后級調整開關動作與母線方波電壓的同步。并且針對多路后級調整場合下，采取措施減小了母線電壓毛刺，同時也改善了電流采樣波形。 論文設計了一套單體3500mAh、3．7V鋰離子電池組的單體獨立充電器，以雙管正激電路為原邊電路作為主模塊，次級是以MOSFET作后級調整電路實現(xiàn)充電功能作為充電電路模塊。試驗中采用了四個充電電路模塊，同時對四個鋰離子電池單體分別獨立充電。充電電路模塊中，通過控制MOFET開關，可實現(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。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，最后反饋給母線電路以控制母線電壓輸出的開通與關斷。特別指出的是該電路的過放電檢測功能，是直接利用電池自身電壓來檢測得出電池自身是否處于過放電狀態(tài)判定信號，并在充電模塊間傳遞，最后得出蓄電池組過放電判定信號。整機有較低的待機功耗，并均使用了低成本器件，進一步降低了成本。 論文給出了詳細的設計過程，最后通過實驗將該方案與串聯(lián)充電方案比較，驗證了該充電方案的可靠性與優(yōu)越性。
上傳時間： 2013-04-24
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本文研究了高頻感應加熱電源的鎖相控制技術。分別建立了定角與定時控制技術的MOSFET電壓型諧振逆變器仿真模型，分析比較了兩者的優(yōu)缺點，從而得出了定角控制技術為較優(yōu)的結論；通過理論分析與實驗測量MOSFET損耗的方法對最優(yōu)鎖相角度的選取進行了探索；最后設計了以DSP為核心的定角鎖相控制電路，并運用MATLAB軟件進行了仿真研究以及DSP代碼自動生成，驗證了方案的可行性。這種控制方法可以使逆變器工作在小感性準諧振狀態(tài)，降低了MOSFET損耗，具有線路簡單、響應迅速、控制靈活等優(yōu)點，為工程運用打下了堅實的基礎。
上傳時間： 2013-05-29
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隨著電力電子技術的發(fā)展，對大功率、高性能的開關電源要求也越來越高。功率因數(shù)校正(PFC)技術是當前電力電子技術研究的熱點問題。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備諧波的標準。有源功率因數(shù)校正技術能夠有效的消除整流裝置的諧波，因此具有廣泛的應用前景。 本文首先分析了開關電源的發(fā)展現(xiàn)狀及發(fā)展要求，詳細地闡述了開關電源的基本構成和基本組態(tài)。然后研究了ZVT-Boost軟開關PFC電路的基本結構、基本工作原理及軟開關實現(xiàn)原理，在此基礎上確定了主電路結構，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變換器的拓撲結構、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)缺點及在設計開關電源時的選用原則。最后，對所設計的系統(tǒng)進行了仿真分析。 本文根據(jù)用戶的要求研究設計了一種大功率高性能開關電源。該開關電源分為前級和后級，前級為采用BOOST結構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技術的全橋變換器。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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統(tǒng)一潮流控制器(UPFC)作為一種典型的FACTS裝置，綜合了FACTS元件的多種靈活控制手段，能同時或選擇地控制線路的基本參數(shù)(電壓、阻抗、相角)，也可交替地控制線路上的有功和無功潮流，還可獨立地提供可控的并聯(lián)無功補償。因此UPFC被認為是最有創(chuàng)造性，功能最強大的FACTS元件。 首先，本文詳細分析了統(tǒng)一潮流控制器的基本結構和工作原理。采用開關函數(shù)法建立了電壓源型變流器的數(shù)學模型，并推導了統(tǒng)一潮流控制器在abc三相坐標系和dq旋轉坐標系下的數(shù)學模型，該模型考慮到直流環(huán)節(jié)電容儲能的動態(tài)變化過程，從而使其更適合于系統(tǒng)的動態(tài)特性分析。本文討論的UPFC控制采用基于兩相旋轉坐標系下的非線性解耦控制方案，在UPFC的精確模型下具有可快速跟蹤給定值的優(yōu)點，且在dq坐標系下可以實現(xiàn)有功和無功功率的獨立控制；在電容電壓PI調節(jié)中加入電流反饋，使其更接近真實值。 其次，本論文在分析UPFC數(shù)學模型的基礎上建立了UPFC在MATLAB平臺上的仿真模型；然后利用MATLAB建立了三相環(huán)形電力系統(tǒng)，將UPFC模型應用到該系統(tǒng)中，著重研究了UPFC對電網(wǎng)電能質量的影響。首先研究了UPFC對故障系統(tǒng)中電網(wǎng)功率的影響以及UPFC對提高故障系統(tǒng)功率穩(wěn)定性的作用；同時，對UPFC能夠抑制無故障系統(tǒng)中系統(tǒng)接入電網(wǎng)時的功率沖擊進行了研究。最后，通過仿真波形研究了UPFC對電網(wǎng)故障中電壓跌落的補償作用以及UPFC對正常系統(tǒng)電壓的影響，結果發(fā)現(xiàn)，UPFC可以保持故障中的系統(tǒng)電壓為正弦波。
上傳時間： 2013-04-24
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果園收獲作業(yè)機械化、自動化是廣大果農們關注的熱點問題，開展果樹采摘機器人研究，不僅對于適應市場需求、降低勞動強度、提高經(jīng)濟效率有著一定的現(xiàn)實意義，而且對于跟蹤世界農業(yè)新技術、促進我國農業(yè)科技進步，加速農業(yè)現(xiàn)代化進程有著重大的歷史意義。 果樹采摘機器人是一個集環(huán)境感知、動態(tài)決策與規(guī)劃、行為控制與執(zhí)行等多種功能于一體的綜合系統(tǒng)，它是由機械手固定在履帶式移動平臺上構成的一類特殊的移動機器人系統(tǒng)。本文在國家“863”高技術項目“果樹采摘機器人關鍵技術研究”支持下，以自行設計的機器人機械結構為研究對象，對果樹采摘機器人的控制系統(tǒng)進行了分析、研究和設計，設計了視覺伺服控制器，并對采摘機器人避障技術進行了探討。主要工作如下： 首先，分析了果樹采摘機器人機械結構，介紹了機器人運動學理論，根據(jù)自行設計的5自由度機械臂機械特性，采用幾何結構算法，建立了果樹采摘機器人機械臂的正、逆運動學方程。 其次，基于開放、先進和可靠的考慮，采用開放式結構設計機器人的控制系統(tǒng)。在開放式控制系統(tǒng)設計中，主要對果樹采摘機器人硬件組成部分主控計算機、運動控制器、數(shù)據(jù)采集卡等進行了選型設計。在分析果樹采摘機器人工作環(huán)境和工作特性的基礎上，設計了果樹采摘機器人的外圍傳感器。 再次，根據(jù)果樹采摘機器人機械結構和控制系統(tǒng)結構組成，設計了PID控制器，應用于機器人視覺伺服控制，實現(xiàn)果樹采摘機器人的實時控制。在詳細論述關節(jié)式機器人避障方法的基礎上，對果樹采摘機器人避障方法進行了初步的探討，提出了采用C—空間法實現(xiàn)采摘機器人實時避障。 最后，建立了傳感器實驗平臺，通過實驗驗證了所設計傳感器的正確性。利用固高PAN&TILT兩維數(shù)控轉臺和實地拍攝的蘋果圖像，對所提出的控制方法通過轉臺控制實驗進行了驗證。
上傳時間： 2013-08-05
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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，利用數(shù)學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構進行了改進，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，保證了起動轉矩的最大化。通過對分級變頻調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)異步電機的高轉矩起動，驗證了此方法的有效性和可行性?；谝陨涎芯康某晒?，本文介紹了以TMS320LF2407ADSP芯片為核心的軟起動軟硬件設計方法。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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異步電動機直接轉矩控制技術是近年來發(fā)展起來的一種新型、高性能交流調速技術。它利用電壓源型逆變器的工作過程，控制定子磁鏈的走或停，即調整定子磁鏈與轉子磁鏈的夾角大小，從而對電機轉矩進行直接控制以獲得良好的動態(tài)性能。 論文首先探討了直接轉矩控制技術的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢，闡述了直接轉矩控制的基本原理，分析了常用的圓形磁鏈軌跡控制方法，詳細介紹了直接轉矩控制系統(tǒng)主要模塊的設計和實現(xiàn)。在分析交流異步電機動態(tài)數(shù)學模型、轉矩和磁鏈計算方程的基礎上，分析了直接轉矩控制的異步電動機在低速運行時存在轉矩脈動和轉速波動較大的問題。基于占空比控制和離散占空比控制的異步電動機直接轉矩控制方法，由電機電磁轉矩公式和合成電壓矢量理論推導了直接計算占空比的方法，在不影響系統(tǒng)各方面性能指標的情況下使降低轉矩脈動的計算量大大減少，方便了計算和使用。兩種方法均具有系統(tǒng)結構簡單、占空比計算量小等優(yōu)點。研究結果驗證了這兩種方法的正確性和有效性。在第一種方法中加入了單神經(jīng)元控制器，使系統(tǒng)的動靜態(tài)性能得到了提高。接著對利用空間電壓矢量調制的直接轉矩控制系統(tǒng)進行了研究。仿真結果表明此種方法能夠有效的降低轉矩脈動，使系統(tǒng)性能得到提高。 以TMS320F2812DSP為CPU搭建了直接轉矩控制硬件實驗平臺，調試了硬件電路。編寫了相關軟件流程圖和程序清單。
上傳時間： 2013-04-24
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