隨著我國現(xiàn)代化的大力發(fā)展，對能源的需求越來越多，但是能源危機卻已成為全球性的問題，在眾多能源當中，電能是人類生活中最重要的能源，如何節(jié)約電能，提高電能利用率是我們必須人力解決的問題。本文就超級電容儲能系統(tǒng)在地鐵中的應(yīng)用進行了研究，提出了相應(yīng)的控制策略并對其進行了建模論證。 文中首先對現(xiàn)有的幾種儲能裝置進行了簡單的介紹，分析了儲能系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢，后來還介紹了地鐵供電和地鐵車輛的一些情況，對應(yīng)用對象進行了一定的研究；然后對超級電容的特點和一些應(yīng)用特性進行了分析，結(jié)合地鐵的實際工況，提出了能量回收系統(tǒng)的控制策略。 最后，利用Matlab仿真工具對能量回收系統(tǒng)進行了建模和仿真，驗證了系統(tǒng)控制策略的正確性。在文章的末尾，還通過一些調(diào)查數(shù)據(jù)對超級電容能量回收系統(tǒng)實際應(yīng)用中可能碰到的問題進行了討論。 隨著超級電容的快速普及和發(fā)展，超級電容器儲能及應(yīng)用技術(shù)的研究將是一個很有潛力的發(fā)展方向，具有很高的市場潛力和應(yīng)用價值。
上傳時間： 2013-07-26
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作為世界上發(fā)展最快的可再生能源，風(fēng)能受到了世界各國的關(guān)注。隨著風(fēng)機數(shù)量的增加，研究電網(wǎng)故障時風(fēng)力發(fā)電機的動態(tài)響應(yīng)特性越來越重要。 本文以“3.2MW永磁風(fēng)力發(fā)電機系統(tǒng)分析”為工程背景，旨在研究3.2MW永磁風(fēng)力發(fā)電機及其系統(tǒng)在各種正常和非正常工況下的動態(tài)性能，分析變流系統(tǒng)和控制方法對電機性能的影響，為電機的優(yōu)化設(shè)計提供參考。 首先，在對永磁風(fēng)力發(fā)電機的基本理論進行論述的基礎(chǔ)上，分析了變轉(zhuǎn)速變槳距控制策略，并基于Matlab/Simulink建立了風(fēng)力發(fā)電機模型，通過仿真分析了最大功率跟蹤和變槳距控制下發(fā)電機的性能。 其次，研究了雙PWM變流系統(tǒng)電機側(cè)變流器和網(wǎng)側(cè)變流器的控制方法，并基于Matlab/Simulink搭建了基于轉(zhuǎn)速外環(huán)、電流內(nèi)環(huán)雙PI調(diào)節(jié)器的電機側(cè)控制器模型及基于電網(wǎng)電壓定向的電壓外環(huán)、電流內(nèi)環(huán)控制的網(wǎng)側(cè)控制器模型。 最后，基于Matlab/Simulink對電網(wǎng)短路及電網(wǎng)電壓跌落下不同控制方法下的永磁風(fēng)力發(fā)電機系統(tǒng)的動態(tài)性能進行仿真；并對永磁風(fēng)力發(fā)電機機端短路下的運行性能進行仿真，結(jié)果表明：網(wǎng)側(cè)變流器的電流變化以及直流母線的電壓波動對永磁風(fēng)力發(fā)電機系統(tǒng)的動態(tài)性能影響較大，通過控制網(wǎng)側(cè)變流器電流、直流母線電壓的穩(wěn)定，可以有效提高永磁風(fēng)力發(fā)電機系統(tǒng)的動態(tài)性能；給定的電機設(shè)計參數(shù)符合短路電流倍數(shù)要求；永磁風(fēng)力發(fā)電機通過變流裝置并網(wǎng)可大大減小故障對發(fā)電機的沖擊。
標簽： MATLAB 風(fēng)力發(fā)電機 動態(tài)仿真
上傳時間： 2013-04-24
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隨著用戶對供電質(zhì)量要求的進一步提高，模塊化UPS 并聯(lián)系統(tǒng)獲得了越來越廣泛的應(yīng)用。本文以模塊化UPS為研究對象，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行討論。整流環(huán)節(jié)對Boost-PFC 電路進行并聯(lián)控制，實現(xiàn)直流部分的模塊化；逆變環(huán)節(jié)在瞬時電壓PID 控制的基礎(chǔ)上，引入了瞬時均流的并聯(lián)控制策略，實現(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電路的工作過程，并將其簡化等效成常規(guī)的Boost 電路進行分析和控制。根據(jù)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，分別對電流控制環(huán)和電壓控制環(huán)進行了分析，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)的解析表達式，給出了并聯(lián)控制的方法及原理。 對單相電路、三相電路以及多模塊并聯(lián)電路分別進行了仿真驗證，對多模塊的并聯(lián)系統(tǒng)進行了實驗驗證。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)。利用極點配置的方法得到了模擬域PID 控制器參數(shù)的計算公式，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。通過實驗測試和曲線擬合的辦法，得到了實際逆變器的電路參數(shù)。通過對所設(shè)計的數(shù)字PID 控制器進行仿真和實驗，驗證了理論分析和計算。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。針對環(huán)流產(chǎn)生的原因，提出了一種瞬時均流控制策略來減小系統(tǒng)環(huán)流對給定電壓偏差的增益，從而達到瞬時均流的目的。 對兩逆變模塊并聯(lián)的系統(tǒng)在各種工況下進行了仿真和實驗，驗證了理論分析的正確性和這種瞬時均流控制策略的可行性。
上傳時間： 2013-04-24
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勵磁系統(tǒng)是電力系統(tǒng)控制的重要組成部分，它直接影響著發(fā)電機的運行可靠性、經(jīng)濟性和電力系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性。勵磁系統(tǒng)性能的優(yōu)化與控制策略的研究，對發(fā)電機乃至整個電力系統(tǒng)的安全運行具有決定性的意義。 本文針對300MW同步發(fā)電機的技術(shù)特點，全面論述了勵磁系統(tǒng)主電路拓撲及輔助電路的工作原理。為提高勵磁系統(tǒng)的控制精度與實時性，本文以16位DSP為控制核心，對勵磁調(diào)節(jié)單元軟硬件的實現(xiàn)進行研究，以滿足發(fā)電機在不同運行工況下對勵磁系統(tǒng)控制性能的要求。 其次，本文在詳細闡述PID+PSS控制和線性最優(yōu)勵磁控制理論的基礎(chǔ)上，客觀分析了兩種控制方式的優(yōu)點與不足，綜合二者的優(yōu)點引出了綜合勵磁控制的研究方法并在微機上成功實現(xiàn)。通過實驗發(fā)現(xiàn)，綜合勵磁控制器的性能更優(yōu)越，其提高了勵磁系統(tǒng)的控制精度，改善了機組運行的穩(wěn)定性。同時針對單參量PSS存在反調(diào)的不足，進行了算法改進，給出了加速功率型PSS的數(shù)學(xué)推理與軟件實現(xiàn)；根據(jù)機組的運行結(jié)果可知，該算法的改進不僅解決了傳統(tǒng)PSS的反調(diào)問題，而且優(yōu)化了PSS抑制低頻振蕩的性能。 最后，本文利用發(fā)電機park微分方程，推導(dǎo)了發(fā)電機起勵與滅磁的數(shù)學(xué)方程。在Matlab/Simulink仿真環(huán)境下，建立了起勵與滅磁的仿真模型。給出了發(fā)電機自并起勵、他勵起勵和故障滅磁的仿真結(jié)果，并對結(jié)果進行客觀地分析，得出了有用的結(jié)論。
上傳時間： 2013-04-24
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近年來，以電池作為電源的微電子產(chǎn)品得到廣泛使用，因而迫切要求采用低電源電壓的模擬電路來降低功耗。目前低電壓、低功耗的模擬電路設(shè)計技術(shù)正成為微電子行業(yè)研究的熱點之一。 在模擬集成電路中，運算放大器是最基本的電路，所以設(shè)計低電壓、低功耗的運算放大器非常必要。在實現(xiàn)低電壓、低功耗設(shè)計的過程中，必須考慮電路的主要性能指標。由于電源電壓的降低會影響電路的性能，所以只實現(xiàn)低壓、低功耗的目標而不實現(xiàn)優(yōu)良的性能(如高速)是不大妥當?shù)摹?論文對國內(nèi)外的低電壓、低功耗模擬電路的設(shè)計方法做了廣泛的調(diào)查研究，分析了這些方法的工作原理和各自的優(yōu)缺點，在吸收這些成果的基礎(chǔ)上設(shè)計了一個3.3 V低功耗、高速、軌對軌的CMOS/BiCMOS運算放大器。在設(shè)計輸入級時，選擇了兩級直接共源一共柵輸入級結(jié)構(gòu)；為穩(wěn)定運放輸出共模電壓，設(shè)計了共模負反饋電路，并進行了共模回路補償；在偏置電路設(shè)計中，電流鏡負載并不采用傳統(tǒng)的標準共源-共柵結(jié)構(gòu)，而是采用適合在低壓工況下的低壓、寬擺幅共源-共柵結(jié)構(gòu)；為了提高效率，在設(shè)計時采用了推挽共源極放大器作為輸出級，輸出電壓擺幅基本上達到了軌對軌；并采用帶有調(diào)零電阻的密勒補償技術(shù)對運放進行頻率補償。 采用標準的上華科技CSMC 0.6μpm CMOS工藝參數(shù)，對整個運放電路進行了設(shè)計，并通過了HSPICE軟件進行了仿真。結(jié)果表明，當接有5 pF負載電容和20 kΩ負載電阻時，所設(shè)計的CMOS運放的靜態(tài)功耗只有9.6 mW，時延為16.8ns，開環(huán)增益、單位增益帶寬和相位裕度分別達到82.78 dB，52.8 MHz和76°，而所設(shè)計的BiCMOS運放的靜態(tài)功耗達到10.2 mW，時延為12.7 ns，開環(huán)增益、單位增益帶寬和相位裕度分別為83.3 dB、75 MHz以及63°，各項技術(shù)指標都達到了設(shè)計要求。
標簽： CMOSBiCMOS 低壓 低功耗
上傳時間： 2013-06-29
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工業(yè)生產(chǎn)過程中，時滯對象普遍存在，同時也是較難控制的，尤其是大時滯對象的控制一直都是一個難題。而很多溫度控制系統(tǒng)都是屬于大時滯系統(tǒng)，常見的智能溫度控制器雖然在溫度控制的實際應(yīng)用中表現(xiàn)了比較理想的控制效果，但它仍然屬于將參數(shù)整定與系統(tǒng)控制分開處理的離線整定方法，如果工況發(fā)生變化就必須重新調(diào)整參數(shù)。針對這一問題，為了實現(xiàn)時滯系統(tǒng)參數(shù)自整定的控制，本文將神經(jīng)網(wǎng)路控制、模糊控制和PID控制結(jié)合起來，設(shè)計了基于神經(jīng)網(wǎng)路的模糊自適應(yīng)PID控制器。 首先，本論文分析了時滯系統(tǒng)的特點，討論了幾種時滯系統(tǒng)較為成熟的常規(guī)控制算法：微分先行控制算法、史密斯預(yù)估控制算法、大林控制算法，并深入研究了它們的控制性能；并且通過仿真對這三種控制方法在溫控系統(tǒng)中的控制性能進行了比較。 其次，在分析PID參數(shù)自整定傳統(tǒng)方法的基礎(chǔ)上，設(shè)計了一種改進方法，并設(shè)計了相應(yīng)的控制器。該控制器綜合了模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制和PID控制各自的長處，既具備了模糊控制簡單有效的控制作用以及較強的邏輯推理功能，也具備了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的自適應(yīng)、自學(xué)習(xí)的能力，同時也具備了傳統(tǒng)PID控制的廣泛適應(yīng)性。該方法不需要離線整定參數(shù)，實現(xiàn)了在線自整定參數(shù)。仿真實驗表明了該控制器對模型和環(huán)境都具有較好的適應(yīng)能力和較強的魯棒性。 最后將基于神經(jīng)網(wǎng)路的模糊自適應(yīng)PID控制器應(yīng)用于貝加萊PID溫控裝置，能夠出色地實現(xiàn)參數(shù)的在線自整定。理論分析、系統(tǒng)仿真、實驗結(jié)果都證實了這種控制策略能有效地減少系統(tǒng)超調(diào)量，并減少了調(diào)節(jié)時間，提高了系統(tǒng)的實時性和控制精度。
標簽： 時滯系統(tǒng) 參數(shù) 自整定控制
上傳時間： 2013-07-05
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高壓直流電源廣泛應(yīng)用于醫(yī)用X射線機，工業(yè)靜電除塵器等設(shè)備。傳統(tǒng)的工頻高壓直流電源體積大、重量重、變換效率低、動態(tài)性能差，這些缺點限制了它的進一步應(yīng)用。而高頻高壓直流電源克服了前者的缺點，已成為高壓大功率電源的發(fā)展趨勢。本文對應(yīng)用在高輸出電壓大功率場合的開關(guān)電源進行研究，對主電路拓撲、控制策略、工藝結(jié)構(gòu)等方面做出詳細討論，提出實現(xiàn)方案。 高壓變壓器由于匝比很大，呈現(xiàn)出較大的寄生參數(shù)，如漏感和分布電容，若直接應(yīng)用在PWM變換器中，漏感的存在會產(chǎn)生較高的電壓尖峰，損壞功率器件，分布電容的存在會使變換器有較大的環(huán)流，降低了變換器的效率。本文選用具有電容型濾波器的LCC諧振變換器為主電路拓撲，它可以利用高壓變壓器中漏感和分布電容作為諧振元件，減少了元件的數(shù)量，從而減小了變換器的體積。 LCC諧振變換器采用變頻控制策略，可以工作在電感電流連續(xù)模式(CCM)和電感電流斷續(xù)模式(DCM)，本文對這兩種工作模式進行詳細討論。針對CCM下的LCC諧振變換器，本文分析其工作原理，用基波近似法推導(dǎo)出變換器的穩(wěn)態(tài)模型，給出一種詳盡的設(shè)計方法，可以保證所有開關(guān)管在全負載范圍內(nèi)實現(xiàn)零電壓開關(guān)，減小電流應(yīng)力和開關(guān)頻率的變化范圍，并進行仿真驗證。基于該變換器，研制出輸出電壓為41kV，功率為23kW的高頻高壓電源，實驗結(jié)果驗證了分析與設(shè)計的正確性。 針對DCM下的LCC諧振變換器，本文分析其工作原理，該變換器可以實現(xiàn)零電流開關(guān)，有效地減小IGBT拖尾電流造成的關(guān)斷損耗。論文通過電路狀態(tài)方程推導(dǎo)出變換器的電壓傳輸比特性，在此基礎(chǔ)上對主電路參數(shù)進行設(shè)計，并進行仿真驗證。基于該變換器，研制出輸出電壓為66kV，功率為72kW的高頻高壓電源，實驗結(jié)果表明了方案的可行性。
上傳時間： 2013-04-24
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變頻電源具有低損耗和高效率等顯著優(yōu)點，其性能的優(yōu)劣直接關(guān)系到整個系統(tǒng)的安全性和可靠性指標，隨著工業(yè)上變頻電源的廣泛應(yīng)用，對其性能參數(shù)的檢測也越來越重要，因此對變頻電源設(shè)備輸出電參數(shù)進行測量方面的研究具有重要的意義。 論文綜述了國內(nèi)外各種交流變頻電參數(shù)測量系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀和應(yīng)用技術(shù)，根據(jù)變頻設(shè)備的工作機理和輸出特性，提出了系統(tǒng)的總體設(shè)計方案。由于變頻設(shè)備的輸出范圍廣且變化快，并且國內(nèi)大部分參數(shù)測量設(shè)備都是針對工頻進行設(shè)計的，基于此本文采用高速的數(shù)字處理器和改進的算法來進行控制實現(xiàn)。 論文首先給出了各電參數(shù)測量的國際標準和理論基礎(chǔ)，重點分析了如何通過希爾波特變換來實現(xiàn)頻率的測量。為了濾除不需要的高次諧波并精確的測量頻率，建立了FIR濾波器模型，通過MATLAB編程進行了數(shù)字仿真，驗證了算法的正確性；利用周期法進行了其它電參數(shù)的測量實現(xiàn)，并在Labview 中進行了仿真，作為輔助分析軟件具有快速直觀的特點并有很大的通用性。 在理論分析和仿真的基礎(chǔ)上，論文設(shè)計了基于TMS320F2812 DSP的控制系統(tǒng)，并結(jié)合原理圖介紹了各模塊運行原理；重點分析了如何利用CPLD來實現(xiàn)時序控制的功能，并給出了VHDL設(shè)計的程序和仿真結(jié)果。最后進行軟件程序上的設(shè)計，對各部分進行了程序分析和設(shè)計，各模塊結(jié)構(gòu)相互關(guān)聯(lián)，具有很好的擴展性和移植性。
上傳時間： 2013-04-24
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本文主要研究采用以太網(wǎng)接口芯片RTL8019AS和TCP/IP協(xié)議實現(xiàn)嵌入式WEB服務(wù)器，此服務(wù)器可以使各種帶串口的工控設(shè)備和數(shù)據(jù)采集設(shè)備很容易地連接到Internet，這樣就能夠利用Internet實現(xiàn)對各種嵌入式設(shè)備的低成本遠程訪問和資源共享。 本研究實現(xiàn)的嵌入式WEB服務(wù)器以STC89C51系列單片機為核心，用其串口作為與嵌入式設(shè)備的接口，用RTL8019AS芯片和RJ-45作為以太網(wǎng)接口，并通過軟件實現(xiàn)RS-232與TCP/IP協(xié)議的轉(zhuǎn)換，通過以太網(wǎng)實現(xiàn)嵌入式設(shè)備與遠程計算機之間的雙向數(shù)據(jù)通信，給出了硬件設(shè)計和軟件實現(xiàn)方案。硬件主要研究微控制器和以太網(wǎng)控制芯片之間的接口設(shè)計和以太網(wǎng)控制芯片RTL8019AS的驅(qū)動。軟件部分研究實現(xiàn)了TCP/IP的各層協(xié)議，包含了ARP、IP、ICMP、UDP、TCP、HTTP等，在實際中得以應(yīng)用，如對于蓄電池電壓的遠程檢測等。 研究結(jié)果表明，利用嵌入式WEB服務(wù)器將嵌入式設(shè)備連入Internet網(wǎng)絡(luò)是切實可行的。經(jīng)實驗測試整個系統(tǒng)占用資源少，成本較低、移植性較好，能夠完成常用的相關(guān)網(wǎng)絡(luò)通訊功能，網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸可靠性較好。
上傳時間： 2013-04-24
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通用異步收發(fā)器(Universal Asynchronous Receiver Transmitter，UART)是一種能同時支持短距離和長距離數(shù)據(jù)傳輸?shù)拇型ㄐ沤涌冢粡V泛應(yīng)用于微機和外設(shè)之間的數(shù)據(jù)交換。像8251、NS8250、NS16550等都是常用的UART芯片，但是這些專用的串行接口芯片的缺點是數(shù)據(jù)傳輸速率比較慢，難以滿足高速率數(shù)據(jù)傳輸?shù)膱龊希匾木褪撬鼈兌季哂胁豢梢浦残裕虼艘眠@些芯片來實現(xiàn)PC機和FPGA芯片之間的通信，勢必會增加接口連線的復(fù)雜程度以及降低整個系統(tǒng)的穩(wěn)定性和有效性。 本課題就是針對UART的特點以及FPGA設(shè)計具有可移植性的優(yōu)勢，提出了一種基于FPGA芯片的嵌入式UART設(shè)計方法，其中主要包括狀態(tài)機的描述形式以及自頂向下的設(shè)計方法，利用硬件描述語言來編制UART的各個子功能模塊以及頂層模塊，之后將其集成到FPGA芯片的內(nèi)部，這樣不僅能解決傳統(tǒng)UART芯片的缺點而且同時也使整個系統(tǒng)變得更加具有緊湊性以及可靠性。 本課題所設(shè)計的LIART支持標準的RS-232C傳輸協(xié)議，主要設(shè)計有發(fā)送模塊、接收模塊、線路控制與中斷仲裁模塊、Modem控制模塊以及兩個獨立的數(shù)據(jù)緩沖區(qū)FIFO模塊。該模塊具有可變的波特率、數(shù)據(jù)幀長度以及奇偶校驗方式，還有多種中斷源、中斷優(yōu)先級、較強的抗干擾數(shù)據(jù)接收能力以及芯片內(nèi)部自診斷的能力，模塊內(nèi)分開的接收和發(fā)送數(shù)據(jù)緩沖寄存器能實現(xiàn)全雙工通信。除此之外最重要的是利用IP模塊復(fù)用技術(shù)設(shè)計數(shù)據(jù)緩沖區(qū)FIFO，采用兩種可選擇的數(shù)據(jù)緩沖模式。這樣既可以應(yīng)用于高速的數(shù)據(jù)傳輸環(huán)境，也能適合低速的數(shù)據(jù)傳輸場合，因此可以達到資源利用的最大化。 在具體的設(shè)計過程中，利用Synplify Pro綜合工具、ModelSim仿真工具、ISE集成的軟件開發(fā)環(huán)境中對各個功能模塊進行綜合優(yōu)化、仿真驗證以及下載實現(xiàn)。各項數(shù)據(jù)結(jié)果表明，本課題中所設(shè)計的UART滿足預(yù)期設(shè)計目標。
上傳時間： 2013-08-02
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