在能源日漸枯竭、環(huán)境污染日益嚴重的今天，太陽能作為一種新興的綠色能源，以其取之不竭、用之不盡、無污染等優(yōu)點，受到人們越來越多的重視。作為太陽能利用的一種有效方式，光伏發(fā)電技術得到了迅速地發(fā)展。 光伏充電控制系統(tǒng)是光伏發(fā)電系統(tǒng)中重要的組成部分，光伏電池將太陽能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔埽铍姵貙⑥D(zhuǎn)化出來的電能儲存起來，充電控制系統(tǒng)在該過程中起著樞紐作用。本文以光伏充電控制系統(tǒng)作為研究對象，從系統(tǒng)的參數(shù)選擇、拓撲結構、控制策略、最大功率跟蹤及蓄電池的保護等方面作了詳細的分析和研究。論文主要工作如下： 1)本文詳細介紹了最大功率點跟蹤技術在光伏充電系統(tǒng)中的應用，分析和比較了常用的最大功率點跟蹤方法的優(yōu)缺點，討論了一種改進的MPPT算法--“山峰”逼近法。與原有的跟蹤方法相比，該方法具有良好的啟動特性，最大功率點跟蹤精度、系統(tǒng)對外界條件變化的響應速度和運行的穩(wěn)定性都有一定的提高。仿真結果表明這種算法能夠準確地找到最大功率點。 2)通過對蓄電池充電特性和常用充電方法的分析，制定了本文所采用光伏充電方法，其充電過程分為最大功率充電、恒壓充電和浮充電三種狀態(tài)。該方法綜合了恒流充電快速、安全的優(yōu)點和恒壓充電能夠控制過充電以及在浮充狀態(tài)保持電池100％電量的優(yōu)點。 3)分析和比較了不同光伏充電控制系統(tǒng)的結構、性能和特點，確定采用Buck拓撲作為智能光伏充電系統(tǒng)的主電路結構，該電路結構簡單，運行可靠，可以滿足最大功率跟蹤和光伏充電的要求。給出了該系統(tǒng)主電路、控制電路各元件參數(shù)的選擇和系統(tǒng)的軟件設計流程圖。 4)根據(jù)前面的理論研究，本文設計制作了智能光伏充電控制系統(tǒng)的實驗樣機，并進行了實驗研究，獲得了良好的實驗結果。
標簽： 智能光伏 充電控制系統(tǒng)
上傳時間： 2013-07-20
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世界環(huán)境的日益惡化和傳統(tǒng)能源的日漸枯竭，促使了對新能源的開發(fā)和發(fā)展。具有可持續(xù)發(fā)展的太陽能資源受到了各國的重視，各國相繼出臺的新能源法對太陽能發(fā)展起到推波助瀾的作用。其中，光伏并網(wǎng)發(fā)電具有深遠的理論價值和現(xiàn)實意義，僅在過去五年，光伏并網(wǎng)電站安裝總量已達到數(shù)千兆瓦。而連接光伏陣列和電網(wǎng)的光伏并網(wǎng)逆變器便是整個光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的關鍵。 本文根據(jù)逆變器結構以及光伏發(fā)電陣列特點，提出了基于DC-DC和DC-AC兩級并網(wǎng)逆變器的結構。基于DC-DC和DC-AC電路的相對獨立性，分別對DC-DC和DC-AC進行詳盡分析，并提出了新的控制策略。在DC-DC轉(zhuǎn)換器中，采用了Boost電路對太陽能陣列輸出電壓進行調(diào)制，并對系統(tǒng)進行最大功率點跟蹤。針對固定電壓法和擾動法跟蹤最大功率點的缺點，提出三點最小二乘最大功率點跟蹤的新算法，實驗證明了該算法能夠準確而迅速的跟蹤系統(tǒng)最大功率點，從而提高系統(tǒng)的利用率，穩(wěn)定系統(tǒng)的輸出電壓。在DC-AC轉(zhuǎn)換器中，采用輸出電流控制，根據(jù)正弦脈沖寬度調(diào)制的缺點，提出空間矢量脈沖寬度調(diào)制方法對逆變器進行控制，從而提高直流側(cè)電壓的利用率，減少諧波。基于SVPWM的控制原理，建立系統(tǒng)模型，結果表明輸出電流與電網(wǎng)電壓保持同相位，從而證明了該控制算法的可行性。 在提出新的控制策略的基礎上，對2kW的三相并網(wǎng)逆變器進行硬件設計，包括主電路DC-DC和DC-AC，驅(qū)動電路以及電壓電流檢測電路，過零檢測電路等，為類似結構的光伏并網(wǎng)逆變器提供了設計參考。
標簽： 光伏并網(wǎng) 逆變器
上傳時間： 2013-07-16
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在以節(jié)能、環(huán)保和安全為中心的現(xiàn)代汽車中，電氣設備越來越多，電氣負荷越來越大，用新的42V車載電源系統(tǒng)取代現(xiàn)有的14V電源系統(tǒng)將是大勢所趨。目前車載開關電源大都采用模擬控制方案，具有很多缺點，因此非常有必要研究數(shù)字控制方案，以便提高變換性能。鑒于此，開展了以車載數(shù)字開關電源的理論與設計為對象的研究內(nèi)容： 基于L4981B的Boost DC/DC變換器的實現(xiàn)。在Boost DC/DC變換器理論分析的基礎上，利用有源PFC電路板，基于模擬控制器L4981B制作成最大輸出功率1kW的24VDC-42VDC變換器。 基于TL494的推挽DC/DC和Boost DC/DC變換器的實現(xiàn)。在推挽變換器理論分析的基礎上，基于模擬控制器TL494進行了功率電路、控制電路和保護電路的原理圖設計和PCB設計，制作成最大輸出功率0.5kW、系統(tǒng)效率87％的24VDC-42VDC車載開關電源。利用此電路板，基于模擬控制器TL494制作成最大輸出功率1kW的24VDC-42VDC變換器。 基于TMS320F2808的Boost DC/DC變換器和單相逆變器的實現(xiàn)。在Boost DC/DC變換器和單相逆變器相關理論分析的基礎上，采用數(shù)字PI控制，基于數(shù)字控制器TMS320F2808進行了功率電路、輸出電壓閉環(huán)控制電路、檢測電路和驅(qū)動電路的原理圖設計和PCB設計以及軟件設計，制作成額定輸出功率0.5kW、系統(tǒng)效率86％的24VDC-42VDC車載數(shù)字開關電源和24VDC-97VDC-330VDC、42VDC-24VAC變換器。
上傳時間： 2013-07-04
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由于下一代微處理器的工作電壓越來越低，所需電流越來越大，現(xiàn)有的5V、12V輸入的電壓調(diào)節(jié)模塊（VRM）已經(jīng)不能滿足它的要求了，因此把VRM的輸入母線電壓提高到48V是必然的趨勢。這樣做能夠減小輸入電流從而使得母線損耗減小，有利于效率提高，同時可以大大減小輸入濾波器體積。 本課題首先分析了VRM的發(fā)展現(xiàn)狀和常用拓撲，以及未來的發(fā)展趨勢，并在此基礎上介紹了級聯(lián)式流饋推挽DC/DC變換器的概念。接著，具體分析了Buck與推挽級聯(lián)式流饋DC/DC變換器、雙通道交錯并聯(lián)型Buck與推挽級聯(lián)式流饋DC/DC變換器的原理和工作過程。再接著，分別介紹了Buck與推挽級聯(lián)式流饋DC/DC變換器、雙通道交錯并聯(lián)型Buck與推挽級聯(lián)式流饋DC/DC變換器及其控制同路的建模和設計方法，并給出設計實例。最后，分別用這兩種拓撲結構制作了兩臺48V輸入、3．3V/10A輸出的樣機，并對兩者進行了一定的實驗比較研究，以驗證設計的有效性。
上傳時間： 2013-07-29
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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用。本文以模塊化UPS為研究對象，根據(jù)電路結構，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)的結構，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。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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隨著綠色工程的實施，在照明領域，已將電力電子技術廣泛應用到電氣照明中去，所以尋找綠色、高效、長壽命、光色好等優(yōu)點的照明設備已成為必然。高強度氣體放電燈(High-Intensity-Discharge)由于光效高而節(jié)能，已經(jīng)在照明領域取得廣泛的應用。但傳統(tǒng)的電感鎮(zhèn)流器存在諸多缺點，故與之配套的HID燈電子鎮(zhèn)流器的開發(fā)成為研究的熱點，本文對基于數(shù)字控制的HID燈電子鎮(zhèn)流器進行了研究與設計。 本文第二章闡述了氣體放電的基礎知識和電光源的基本參數(shù)。比較了電子電感鎮(zhèn)流器的優(yōu)缺點，針對HID燈對電子鎮(zhèn)流器的要求，介紹了電子鎮(zhèn)流器基本原理和發(fā)展趨勢。第三章對高強度氣體放電燈的關鍵技術進行了研究。首先是對電子鎮(zhèn)流器的拓撲結構進行分析與比較，選定了傳統(tǒng)的三級結構進行設計，其次是對電子鎮(zhèn)流器的核心-逆變器的結構進行了分析，選定了全橋逆變結構，再次是對HID燈的各種點火電路的結構進行分析，本文選定了用單片機進行控制的點火的方式；最后是對燈的聲諧振進行了各種方式的比較與分析，給出通過數(shù)字調(diào)頻的方式來抑制聲諧振理論分析。第四章主要通過比較各種功率因數(shù)校正的優(yōu)缺點，并采取了基于boost結構的臨界功率因數(shù)校正。第五章對HID燈啟動工作過程進行了分析，提出了三段線性控制的策略，給出了控制的理論分析;比較了間接和直接兩種控制恒功率的方法，選定間接控制方式。第六章主要對數(shù)字控制的250W金鹵燈的樣機的實現(xiàn)中的部分電路(保護、驅(qū)動、逆變)進行分析與設計并給出了部分電路圖和軟件設計的流程圖以及部分仿真與試驗波形。最后在第七章對試驗結果進行分析，對本文的設計進行小結以及對未來的展望。
標簽： 氣體 電子鎮(zhèn)流器
上傳時間： 2013-07-16
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當今高新技術不斷發(fā)展，越來越多的高精度儀器設備對輸入電源，特別是對輸入交流電源的穩(wěn)壓精度要求越來越高。與此同時，隨著我國經(jīng)濟的發(fā)展和用電負載的急劇增加，電壓波動和波形畸變等供電質(zhì)量問題日趨突出，不能滿足高精度儀器設備的需要，因而就需要在電網(wǎng)和這些設備之間增加高穩(wěn)壓精度、寬穩(wěn)壓范圍的交流穩(wěn)壓電源。基于Delta逆變技術的交流穩(wěn)壓電源既能進行瞬時的交流電壓穩(wěn)定補償，又能提高整流輸入端的功率因數(shù)，減少諧波對電網(wǎng)的污染，因而具有重要的實際意義和研究價值。 本文采取串聯(lián)補償型變換器作為主電路的拓撲結構，并從能量雙向傳輸方面對主電路進行了詳細闡述。針對Delta逆變器工作特點對交流穩(wěn)壓電源的工作原理進行了分析，并提出一種正向補償采取整流加高頻斬波，負向補償采取有源箝位Buck變換器的工作模式。建立Delta逆變器與電網(wǎng)相互作用的等效電路模型，得出了理想補償電壓與實際補償電壓定量關系式，分析了逆變輸出濾波器的結構、位置對濾波效果的影響和電氣參數(shù)對實際補償效果的作用規(guī)律。完成了逆變器的輸出濾波器、補償變壓器的設計和PWM整流器電容參數(shù)的計算。 針對穩(wěn)壓系統(tǒng)中Delta逆變器和PWM整流器兩個主體環(huán)節(jié)，對Delta逆變器的前饋、反饋控制特性和PWM整流器的間接、直接電流控制特性分別進行了綜合比較，并應用MATLAB軟件建立了改進前饋控制與直接電流控制的仿真模型，對Delta逆變交流穩(wěn)壓速度和精度進行了系統(tǒng)仿真分析，給出了仿真波形，驗證了文中所述控制策略的可行性。
標簽： Delta 逆變技術 串聯(lián)補償
上傳時間： 2013-07-10
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隨著能源的緊張和環(huán)境污染日益嚴重，開發(fā)和利用太陽能已受到越來越多的重視。通過光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)將太陽能轉(zhuǎn)換為電能，并將電能輸送到電網(wǎng)上，是太陽能利用的主要形式。 本文對光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的控制策略進行了深入的研究。首先，分析了太陽能電池發(fā)電的基本原理，得出了太陽能電池的等效模型，通過分析太陽能電池的I-V特性，可以看出太陽能電池是一非線性電源，而且輸出電能受環(huán)境溫度和光照強度的影響，為了使太陽能電池能夠最大效率地將太陽能轉(zhuǎn)化為電能，需要對其進行最大功率點跟蹤。通過分析和對比各種最大功率點跟蹤方法的優(yōu)缺點，采用了改進擾動觀察法結合BOOST升壓電路來對電池板進行最大功率點跟蹤的方案。其次，分析對比并網(wǎng)電流的各種控制方式，確定采用滯環(huán)比較方式對并網(wǎng)電流進行控制，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)控制策略對并網(wǎng)逆變器進行控制，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，對光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的孤島效應進行了研究，介紹了各種孤島檢測方法，分析了基于正反饋的主動移頻式孤島檢測方法(AFDPF)的參數(shù)優(yōu)化方案，為AFDPF檢測盲區(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，對太陽能電池板的數(shù)學模型，最大功率點跟蹤控制策略，并網(wǎng)控制策略進行驗證仿真。仿真結果證明了本文的方案和控制策略的正確性。
標簽： 光伏并網(wǎng) 發(fā)電系統(tǒng) 控制策略
上傳時間： 2013-07-14
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在能源枯竭環(huán)境污染日益嚴重的今天，光伏發(fā)電結合其自身的特點，日益得到各國的重視并將成為各國競向發(fā)展的熱點。而光伏并網(wǎng)發(fā)電又是光伏利用中的發(fā)展趨勢，基于此，本文對單相并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)進行了研究，并設計了一臺1.5KW的單相光伏并網(wǎng)裝置。在對主電路拓撲、MPPT、防孤島效應、逆變并網(wǎng)控制方法詳細分析的基礎上，選用了一種雙重BOOST前級電壓匹配、后級全橋逆變的非隔離型的主電路拓撲結構，這種結構具有前級DC/DC變換控制簡單、中間直流母線電壓波動小、效率高、體積小等優(yōu)點。MPPT采用后級實現(xiàn)方式；防孤島效應采用有被動和主動兩種方式；逆變并網(wǎng)控制是光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)中最為重要的環(huán)節(jié)，其功能作用是把前級的直流電轉(zhuǎn)化為與電網(wǎng)電壓同頻同相的交流電與電網(wǎng)并聯(lián)，并使其輸出電流為單位功率因數(shù)、總諧波畸變率小于5％，本文對各種逆變并網(wǎng)控制策略分析比較的基礎上，采用了帶有電網(wǎng)電壓前饋補償?shù)乃矔r電流控制方式來實現(xiàn)。系統(tǒng)整體以UC3875和TMS320LF2812為控制核心，前級有UC3875進行雙環(huán)控制直流母線電壓，后級最大功率跟蹤、防孤島效應、逆變并網(wǎng)、并聯(lián)通訊及故障保護有TMS320LF2812來實現(xiàn)。本文總體工作包括詳細的理論分析、主電路設計、軟件及硬件電路的設計、調(diào)試及實驗波形分析等。
上傳時間： 2013-04-24
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光伏發(fā)電是集開發(fā)可再生能源、改善生態(tài)環(huán)境于一體的重大課題，有巨大的經(jīng)濟、社會效益和學術研究價值。 本文首先介紹了3kW光伏并網(wǎng)逆變器系統(tǒng)的組成和結構。3kW光伏并網(wǎng)逆變器采用兩級式結構，主電路由前級Boost變換器和后級的單相逆變橋組成。控制部分以DSP(DSP56F803)為核心，實現(xiàn)了光伏陣列最大功率點的跟蹤控制，以及產(chǎn)生與電網(wǎng)壓同頻同相的正弦電流，實現(xiàn)并網(wǎng)的功能。本文重點對逆變器系統(tǒng)的最大功率點跟蹤(MPPT)控制進行研究。 針對基于外特性建立的光伏陣列模型雖然簡單、參數(shù)易解，但精度低的問題，本文建立了基于物理特性的光伏陣列模型，并考慮光照強度、環(huán)境溫度對光伏陣列的影響，模型參數(shù)與實際參數(shù)嚴格對應。將幾種最大功率點跟蹤算法應用于所建立的光伏陣列模型使用MATLAB進行仿真，分析仿真結果，比較各種算法的優(yōu)缺點，總結出每種算法所適用的環(huán)境，并給出了最大功率點跟蹤控制在并網(wǎng)逆變器系統(tǒng)的實現(xiàn)策略。 設計了適用于額定功率為100W的光伏陣列最大功率點跟蹤的Boost電路，分別給出了利用PIC單片機16F873實現(xiàn)擾動觀察法和增量電導法的程序流程圖，實現(xiàn)了這兩種算法控制下光伏陣列的最大功率點跟蹤，并分析了兩種算法的跟蹤性能。
標簽： 3kW 光伏并網(wǎng) 逆變器
上傳時間： 2013-04-24
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