太陽能資源具有可持續(xù)發(fā)展和綠色能源兩大優(yōu)勢，太陽能發(fā)電作為一種太陽能資源的利用方式正逐漸受到各國重視，其中，光伏并網發(fā)電系統(tǒng)最具理論意義和實用價值。并網逆變器是光伏并網發(fā)電系統(tǒng)的關鍵環(huán)節(jié)，其硬件研制和控制算法研究是光伏并網領域的熱點課題。本論文在充分研究近年來光伏發(fā)電領域重要研究成果的基礎上，設計了一個5kW的三相光伏并網逆變器，并在硬件設計、控制算法研究和仿真方面進行了深入探討。 該三相光伏并網逆變器由前級的DC-DC直流變換電路和后級的DC-AC三相并網逆變電路組成。其中，DC-DC電路采用多支路并聯(lián)結構，各支路均采用獨立的最大功率點跟蹤控制，解決了各支路間功率不匹配問題，可應用于光伏與建筑一體化系統(tǒng)中；DC-AC電路采用三相PWM整流器電路結構和空間電壓矢量控制方法，提高了直流電壓利用率，減小了注入電網的諧波。本文在分析三相光伏并網逆變器電路工作原理和控制算法的基礎上，采用計算機仿真驗證了控制算法的可行性，并討論了在不同電壓范圍內，三相光伏并網逆變器的工作特點及相應控制算法。 本文從檢測與保護電路設計，電源電路設計，主電路參數選擇等方面討論了該逆變器的硬件設計方法，并進行仿真、調試，驗證了模擬電路設計的正確性，為類似結構的光伏并網逆變器提供了硬件設計參考。
上傳時間： 2013-05-18
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三相異步電動機結構簡單、價格便宜以及維修方便等優(yōu)點，被廣泛應用于工農業(yè)生產和日常生活等領域。隨著各行各業(yè)中生產機械的不斷更新和發(fā)展，其中對電動機的起動性能要求越來越高。傳統(tǒng)的電機起動方式其局限性，不能有效減少起動時對電網的大電流沖擊，已越來越不能適應現代生產發(fā)展的要求。針對上述問題，本文提出了一種以TMS320LF2407 DSP為核心的高性能數字式電機軟起動器。相比于傳統(tǒng)的起動器，它能顯著的改善電機的起動性能。 由于軟起動器所具有的優(yōu)點及其它控制設備無法比擬的性價比，使得軟起動器的應用前景十分廣闊。加上現在國內電力供應緊張，軟起動器在節(jié)能方面有突出的表現。因此軟起動器擁有十分廣闊的市場。但是在國內軟起動器市場，以國外產品居多。國外產品質量高，但是價格昂貴，性價比不高，在國內徹底普及有困難。針對該現狀，本文設計出一種以DSP-TMS320LF2407為核心低價格，高性能的異步電動機軟起動器。 本軟起動器采用品閘管調壓方式，采用模塊化設計思想，通過改變晶閘管的觸發(fā)角來實現對定子兩端的電壓的調節(jié)。從而實現了異步電動機電壓斜坡起動、限流起動、軟停車等功能。 本文利用MATLAB搭建了軟起動器系統(tǒng)的仿真模型，對軟起動的控制方式進行了仿真研究。仿真結果表明該軟起動器系統(tǒng)可以有效地減小異步電動機起動時對電網的沖擊。本文同時也闡述了晶閘管調壓電路及軟起動器主電路的工作原理、軟起動器的硬件結構和功能以及軟件設計。該軟起動器操作方便簡單，智能化程度高，能夠及時跟隨電機負載的變化，使電機順利起動。經過實驗調試，基本上達到了改善鼠籠式異步電動機起動性能的要求，在保障降低異步電動機起動電流的前提下，使電機能夠平穩(wěn)可靠起動。
上傳時間： 2013-04-24
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本文在此背景下，針對非線性PID控制、自抗擾控制以及Smith預估器和前饋控制展開研究。為了提高控制器的穩(wěn)定性和魯棒性，設計了ADRC-Smith預估控制器和前饋ADRC控制器，將其應用于大時滯溫度控制系統(tǒng)，并在此基礎上設計了吹塑機控制系統(tǒng)解決方案，通過大量的理論研究、仿真和實驗，實現了良好的控制效果。論文的主要工作有： 1.研究了自抗擾技術和溫度控制的現狀以及溫度控制的特點。 2.研究了ADRC的發(fā)展史，深入了解ADRC的原理與優(yōu)點。ADRC在控制非線性對象時比PID具有更好的控制性能，但是參數調節(jié)理論不完善，阻礙了其廣泛應用。 3.通過MATLAB仿真，得到ADRC參數之間的內在規(guī)律，通過將ADRC的參數統(tǒng)一到一個時間因子上，達到簡化調節(jié)參數個數的目的，從而降低調試難度，同時，在無時滯溫控實驗平臺上進行實驗，驗證了參數調節(jié)規(guī)律的可行性。 4.自抗擾控制器在大時滯溫控上的應用，以前文獻一般將時滯環(huán)節(jié)等效成一階慣性環(huán)節(jié)，這樣就要求增加ADRC的階次，增加了調節(jié)參數個數，在參數調節(jié)理論不完善的情況下無疑是增加了調試難度。本文將ADRC分別與Smith預估器和前饋控制器相結合，設計了ADRC-Smith預估控制器和前饋ADRC控制器來解決具有大時滯控制問題。這兩類新控制器的優(yōu)點是不增加ADRC的階次，是解決不確定大時滯被控對象的新途徑，也是ADRC控制器實際應用上的一次創(chuàng)新。 5.在可編程計算機控制器(PCC)搭建的大時滯溫控實驗平臺上進行實驗，將前饋ADRC控制器和貝加萊專用溫度控制器PIDXH的控制效果進行比較，實驗結果表明前饋ADRC控制器在穩(wěn)定性、魯棒性等方面都優(yōu)于PIDXH控制器。 6.研究了吹塑機控制系統(tǒng)解決方案，并在吹塑機上實驗前饋ADRc控制器，得到了良好的控制效果，進一步驗證了算法的可行性。
標簽： 自抗擾 控制器 溫控系統(tǒng)
上傳時間： 2013-04-24
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隨著對電能應用高效率的要求，基于電力電子技術的非線性負載等開關設備的應用越來越普遍，這些開關設備造成的諧波成分對電網的污染也越來越嚴重。這些諧波會影響其它電氣設備的正常工作，危及電網安全。電力有源濾波器由于能對頻率和幅值都變化的諧波進行跟蹤補償，得到了廣泛的研究。 本文是在課題組380V、260kVA純有源電力濾波器項目方案的論證階段，為提高大容量單臺純有源濾波器的效率和動、穩(wěn)態(tài)性能而做的分析、設計和仿真驗證工作。論文首先介紹了通過LCL濾波器與電網相連的并聯(lián)電力有源濾波器的主電路結構，進而分析了這種主電路結構在大容量和低開關頻率場合對開關紋波衰減的優(yōu)勢。通過比較PI控制和狀態(tài)反饋控制，選取全狀態(tài)反饋來達到對系統(tǒng)的穩(wěn)定控制。 將電網處理為擾動輸入，對LCL主電路在靜止abc坐標系中進行了建模，然后選取系統(tǒng)閉環(huán)期望極點設計了控制系統(tǒng)。為消除電網這個外部輸入對指令電流跟蹤的影響，引入了電壓前饋，并從理論上推導了前饋的具體關系式。之后引入了觀測器，并把對電網輸入的建模考慮進了觀測器，消除了電網輸入對狀態(tài)估計和補償輸出造成的偏差。在電力有源濾波器實際安裝時，電網進線和變壓器的電感是不確定的，其會加在LCL的網側電感上，從而使對系統(tǒng)基于狀態(tài)空間的建模產生偏差，因此文章研究了所設計的控制器對LCL網側電感變化的適應性。為保證電力有源濾波器的穩(wěn)態(tài)指標，對狀態(tài)反饋后的系統(tǒng)設計了重復控制器。 最后，基于設計的控制器在MATLAB/Simulink環(huán)境下建立了對1MW不控整流負載進行補償的電力有源濾波器系統(tǒng)模型，進行了仿真；并對動靜態(tài)性能進行了分析，驗證了設計和理論分析的正確性。
上傳時間： 2013-06-20
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隨著能源消耗的不斷增長和生態(tài)環(huán)境的日益惡化，世界各國都在積極尋找一種可持續(xù)發(fā)展且無污染的新能源。太陽能作為一種高效無污染的新能源，尤其受到人類的重視。近年來，許多國家都非常重視發(fā)展太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)，光伏并網發(fā)電技術已成為太陽能光伏應用的主流。本文對光伏并網發(fā)電系統(tǒng)進行了詳細介紹，并對其控制方法進行了研究。太陽能光伏并網發(fā)電系統(tǒng)的兩大核心部分是太陽能電池板的最大功率點跟蹤(MPPT)控制和光伏并網逆變控制。首先，本文對太陽能電池的工作原理及工作特性進行介紹，詳細分析太陽能電池工作的等效電路和數學模型。其次，本文對幾種傳統(tǒng)的最大功率點跟蹤(MPPT)控制算法進行了研究、分析和比較，提出各自優(yōu)缺點。基于最大功率跟蹤過程的快速性和穩(wěn)定性，設計采用逐步逼近法實現光伏發(fā)電系統(tǒng)中太陽能電池的最大功率輸出，以提高系統(tǒng)的性能和最大功率點跟蹤速度。再次，基于光伏并網逆變器的控制目標，研究了光伏并網逆變器的常用控制方法，參考國內外資料，選擇重復-PI控制作為光伏并網逆變器的控制策略。最后，基于TMS320LF2407高速數字信號處理器，設計光伏并網發(fā)電系統(tǒng)，給出系統(tǒng)的硬件參數和軟件流程圖，并針對實驗和仿真波形進行分析。
標簽： DSP 光伏并網發(fā)電 系統(tǒng)研究
上傳時間： 2013-06-06
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近年來在運動控制領域三電平中壓變頻器的開發(fā)研究得到了廣泛關注，三電平逆變器使得電壓型逆變器的大容量化、高性能化成為可能，研究和開發(fā)三電平逆變器，無論在技術上還是在實際應用上都有十分重要的意義。 本文首先論述了三電平逆變器的原理，詳細分析了一種控制策略—空間電壓矢量法，給出PWM波的計算公式和開關動作次序，并仿真出波形。 其次闡述了三電平逆變器的主電路構成、功率器件MOSFET的驅動技術和基于DSP2407A控制系統(tǒng)硬件電路設計，并據此設計出了一套小容量三電平逆交器實驗裝置。 最后介紹了三電平空間電壓矢量控制算法的實現和軟件設計，給出了實驗裝置的運行結果，并分析了設計中存在的問題。
上傳時間： 2013-04-24
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在數字化推進速度加快的大背景下，全球農業(yè)也由傳統(tǒng)農業(yè)向現代農業(yè)方向轉變，而實現農業(yè)信息與數字化則是現代化農業(yè)的重要標志與核心技術。我國農業(yè)具有地域分散、對象多樣、生物自身變異大、環(huán)境因子不確定等特點，也是受環(huán)境影響最明顯的領域，因此對環(huán)境與生物信息的監(jiān)測顯得十分重要。同時現代無線網絡信息技術和計算機應用等技術近幾年得到了長足的發(fā)展，廣泛的應用于工業(yè)的各個領域。因此，將這些最新的技術應用于相對發(fā)展較慢的農業(yè)各領域顯得迫在眉睫。 本文根據農業(yè)對象具有偏遠、分散、易變、多樣等特點，提出了一種針對農業(yè)環(huán)境信息遠程監(jiān)測的系統(tǒng)設計方案，并從軟件和硬件二方面詳細介紹了系統(tǒng)方案的設計和實現方法。本研究通過采用μC/OS-Ⅱ系統(tǒng)的嵌入式技術，實現了數據采集系統(tǒng)底層網絡與信息發(fā)布上層網絡的無縫連接為建立基于WEB的農業(yè)環(huán)境遠程監(jiān)測系統(tǒng)奠定了基礎，同時也為農業(yè)網絡通信“最后一公里”問題的解決提供了一種解決方案。 該系統(tǒng)的設計充分利用了網絡技術。通過INTERNET，用戶可以隨時了解農業(yè)環(huán)境的實時情況以采取措施。系統(tǒng)中嵌入式操作系統(tǒng)μC/OS-Ⅱ的應用提高了系統(tǒng)的實時性、可靠性和可擴展性：減少了對系統(tǒng)硬件的依賴，增加了系統(tǒng)安全性；降低了成本。特別是自主開發(fā)的核心板卡，經連續(xù)的調試運行穩(wěn)定、數據可靠。 本文首先介紹了高速實時數據采集系統(tǒng)的發(fā)展和現狀。由于傳統(tǒng)的設計方式的欠缺而考慮到將嵌入式操作系統(tǒng)引入到該系統(tǒng)中，很好的解決了多傳感器的接入，使得本系統(tǒng)具有巨大的靈活性和可擴展性。 本文以源碼開放的嵌入式操作系統(tǒng)μC/OS-Ⅱ為核心，以LPC2210微控制器為載體，充分利用GPRS無線網絡傳輸技術，實現了高速實時信息監(jiān)測系統(tǒng)的關鍵設計。 考慮到該系統(tǒng)以后的可擴展性，在設計的過程中硬件部分預留了一部分接口電路以備后續(xù)開發(fā)使用；軟件的設計過程中應該注意的問題和實際操作中出現的一系列問題以及解決辦法在文中都有詳細的說明，并且軟件的基本構架在文章中也有所體現，文章結尾給出了一些系統(tǒng)經實驗后在WEB上發(fā)布顯示的數據。
上傳時間： 2013-07-09
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近幾年來，OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)技術引起了人們的廣泛注意，根據這項新技術，很多相關協(xié)議被提出來。其中WiMax(Wireless MetropolitanArea Networks)代表空中接口滿足IEEE 802.16標準的寬帶無線通信系統(tǒng)，IEEE標準在2004年定義了空中接口的物理層(PHY)，即802.16d協(xié)議。該協(xié)議規(guī)定數據傳輸采用突發(fā)模式，調制方式采用OFDM技術，傳輸速率較高且實現方便、成本低廉，已經成為首先推廣應用的商業(yè)化標準。 本文主要對IEEE802.16d OFDM系統(tǒng)物理層進行研究，并在XILINX公司的Virtexpro II芯片上實現了基帶算法。 首先討論了OFDM基本原理及其關鍵技術。根據IEEE802.16d OFDM系統(tǒng)的物理層發(fā)送端流程搭建了基帶仿真鏈路，利用MATLAB/SIMULINK仿真了OFDM系統(tǒng)在有無循環(huán)前綴(CP)、多徑數目不同等情況下的性能變化。由于同步算法和信道估計算法計算量都很大，為了找到適合采用FPGA實現的算法，分析了同步誤差和不同信道估計算法對接收信號的影響，并結合計算量的大小提出了一種新的聯(lián)合同步算法，以及得出了LS信道估計算法最適合802.16d系統(tǒng)的結論。 其次，完成了基帶發(fā)射機和接收機的FPGA硬件電路實現。為了使系統(tǒng)的時鐘頻率更高，采用了流水線的結構。設計中采用編寫Verilog程序和使用IP核相結合的辦法，實現了新的聯(lián)合同步算法，并且通過簡化結構，避免了信道估計算法中的繁瑣除法。利用ISE9. 2i和Modelsim6.Oc軟件平臺對程序進行設計、綜合和仿真，并將仿真結果和MATLAB軟件計算結果相對比。結果表明，采用16位數據總線可達到理想的精度。 最后，采用串口通信的方式對基帶系統(tǒng)進行了驗證。通過串口通信從功能上表明該系統(tǒng)確實可行。 關鍵詞：IEEE802. 16d； OFDM； 同步；信道估計；基帶系統(tǒng)
上傳時間： 2013-07-31
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作為性能優(yōu)異的糾錯編碼，Turbo碼自誕生以來就一直受到理論界以及工程應用界的關注。TD—SCDMA是我國擁有自主知識產權的3G通信標準，該標準把Turbo碼是作為前向糾錯體制，但Turbo碼的譯碼算法比較復雜并且需要多次迭代，這造成Turbo碼譯碼延時大，譯碼速度慢，因此限制了Turbo碼的實際應用。因此有必要研究如何將現有的Turbo碼譯碼算法進行簡化，加速，使其轉化成為適合在硬件上實現的算法，將實驗室的理論研究成果轉化成為硬件產品。 論文主要的研究內容有以下兩點： 其一，提出信道自適應迭代譯碼方案。在事先設定最大迭代次數的情況下，自適應Turbo碼譯碼算法能夠根據信道的變化自動調整迭代次數。 仿真結果表明：該自適應迭代譯碼方案能夠根據信道的變化自動調整迭代次數，在保證譯碼性能基本上沒有損失的情況下，有效減少譯碼時間，明顯提高譯碼速度。 其二，根據得到的信道自適應迭代譯碼方案，借助Xilinx公司Spartan3 FPGA硬件平臺，使用Verilog硬件描述語言，將用C/C++語言寫成的信道自適應迭代譯碼算法轉化成為硬件設計實現，得到硬件電路，并對得到的譯碼器硬件電路進行測試。 測試結果表明：隨著信道的變化，硬件電路的譯碼速度也隨之自動變化，信噪比越高譯碼速度越快，并且硬件譯碼器性能（誤比特率）與實驗仿真基本一致。
上傳時間： 2013-05-31
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PID算法自從問世以來，一直受到廣泛的關注。隨著現代控制理論及智能控制技術的發(fā)展，PID算法也得到了長足的發(fā)展。結合傳統(tǒng)的PID控制算法，針對特定的控制領域，出現了一些新的控制算法，模糊PID控制算法就是在此基礎上漸漸形成并凸顯其控制特色。 同時隨著微電子技術的發(fā)展，現場可編程邏輯器件FPGA的發(fā)展及其EDA技術的日漸成熟，為集成控制芯片開拓了廣闊的發(fā)展空間。FPGA的發(fā)展為基于硬件的算法模塊的實現提供了可能性，同時節(jié)省了外圍的電路，使算法模塊的集成度大大提高。 本文針對當前國內外在算法研究方面的熱點問題，對模糊PID算法進行了深入的分析和研究。通過對汽輪機調節(jié)系統(tǒng)的結構分析，對其進行了數學建模。采用某汽輪機的實際設計運行參數，利用Matlab仿真軟件，對該汽輪機的數學模型進行了甩負荷動態(tài)特性仿真。仿真結果表明，模糊PID可以更好地解決汽輪發(fā)電機組在甩負荷過程中由于機組轉子飛升量太大而導致危急保安裝置動作，使得汽輪發(fā)電機組意外停機的問題，能夠保證汽輪發(fā)電機組在意外甩負荷時機組正常的機械運轉。根據模糊控制理論的特點及EDA技術和FPGA可編程邏輯器件的發(fā)展現狀，提出了在FPGA上實現模糊PID算法的具體實現方案。在綜合分析算法特性的基礎上，選擇Altera公司生產的CycloneⅡ系列中的EP2C35F672C6作為目標芯片，利用分層模塊化設計思想，在Altera公司提供的QuartusⅡ開發(fā)環(huán)境中，利用原理圖設計輸入和VHDL設計輸入相結合的方式實現了模糊PID控制算法，同時分別對實現的各個功能模塊和整個算法模塊進行了功能時序仿真。根據仿真結果分析，該設計實現了的模糊PID控制功能。 該控制算法模塊的FPGA實現很好的避免了因CPU或者其它問題導致算法程序跑飛、程序死循環(huán)、復位不可靠等問題，提高了控制的可靠性。同時加強了模塊的通用性，減少了系統(tǒng)硬件開發(fā)周期，節(jié)省了外圍設備的電路，降低了設計開發(fā)成本。
上傳時間： 2013-07-21
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