近年來，世界各國競相發(fā)展綠色可再生能源，太陽能因其潔凈、儲量巨大等優(yōu)點倍受青睞。在太陽能的各種應用中，光伏發(fā)電倍受關注。隨著光伏組件價格的不斷降低和電力電子技術的發(fā)展，光伏發(fā)電的系統(tǒng)容量和變換設備的轉(zhuǎn)換效率不斷增加，體積逐漸減小，對光伏發(fā)電系統(tǒng)相關設備的設計和制造提出了新的要求。 本文從提高光伏發(fā)電系統(tǒng)整體效率的角度出發(fā)，以光伏發(fā)電系統(tǒng)中電能變換裝置作為研究目標，研究光伏發(fā)電中的關鍵性技術之一——光伏陣列的最大功率點跟蹤技術。主要研究適用于光伏發(fā)電系統(tǒng)的最大功率點跟蹤變換器的拓撲；研究光伏發(fā)電系統(tǒng)的最大功率點跟蹤變換器的控制方法。論文在分析研究光伏電池的工作原理及輸出特性的基礎上，分析研究了幾種基于DC/DC變換器的最大功率跟蹤算法及各自優(yōu)缺點和適用場合。在拓撲研究方面，分析研究了Buck、Boost和全橋電路應用于光伏發(fā)電中的優(yōu)缺點以及適用的最佳功率等級，并對這三種電路的功率損耗進行分析，通過仿真進行驗證。探討了把軟開關技術、三電平技術應用于光伏發(fā)電系統(tǒng)的可行性，并詳細分析了應用于光伏發(fā)電系統(tǒng)的移相全橋ZVS DC/DC變換器電路的換流過程。在理論分析的基礎上，論文設計實現(xiàn)了應用移相全橋軟開關DC/DC變換電路作為主電路的MPPT變換器，構(gòu)建了1000W小型獨立光伏發(fā)電系統(tǒng)，進行仿真和實驗，對實驗結(jié)果進行損耗分析。證實了移相全橋ZVS DC/DC變換電路作為中小型光伏發(fā)電系統(tǒng)的前級變換器，可以在實現(xiàn)太陽能光伏陣列的最大功率點跟蹤的同時，保證開關管實現(xiàn)軟開關，從而提高了系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換效率和功率密度。
標簽： 光伏發(fā)電系統(tǒng) 關鍵技術
上傳時間： 2013-05-23
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電梯在垂直升降的過程中，由于功率變化范圍很大，節(jié)能潛力巨大。本文主要工作在于結(jié)合電梯系統(tǒng)的特點，對超級電容儲能系統(tǒng)中超級電容容量需求及其他相關參數(shù)的設置進行詳細討論。也對與之配套的雙向DC/DC變換器進行研究。 本文在研究了電梯系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和運行特點的基礎上，對其運行過程中能量狀態(tài)的變化進行了詳細分析，得到了儲能裝置中超級電容器容量的計算方法，并在此基礎上，根據(jù)超級電容器容量需求與系統(tǒng)前級雙向整流器功率的關系，提出了一套簡單有效的能量管理方案，減少了儲能裝置中超級電容器的容量需求。并且對于超級電容容量設置給出了一般的原則。 儲能裝置與系統(tǒng)直流母線之間需要雙向變換器進行能量傳遞，本文對于各種雙向直流變換器拓撲的優(yōu)缺點進行了比較，結(jié)合在超級電容儲能裝置中的具體應用需要，得出BUCK/BOOST型變換器更適合本文中的應用。 本文為儲能裝置設計了基于DSP（數(shù)字信號處理器）全數(shù)字控制的具有多種工作方式的雙向DC/DC變換器的小功率樣機，在電容器放電時，以恒流模式向直流母線輸送能量；在電容器充電時，以分段恒流模式或恒壓模式進行充電。文中給出了詳細的硬件電路以及數(shù)字控制部分的設計過程，并通過實驗進行了驗證。
標簽： 電梯系統(tǒng) 儲能 超級電容
上傳時間： 2013-04-24
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在低功率應用領域中，為了降低成本，單級功率因數(shù)校正(PFC)技術越來越受到人們的關注。單級PFC技術是把PFC變換器和DC/DC變換器結(jié)合在一起，共用一個開關管和一套控制電路，同時提高功率因數(shù)和對輸出電壓進行快速調(diào)節(jié)。本文針對單級PFC技術進行了較詳細的分析。首先研究了基本Boost型單級PFC變換器，詳細分析了其工作原理和特性，指出在現(xiàn)有的單級PFC變換器中，必須解決兩個問題，即如何提高變換器的效率和控制中間儲能電容電壓在450V以下。同時分析了Boost型單級PFC變換器的三端和兩端拓撲結(jié)構(gòu)，并討論了兩者之間的聯(lián)系。接著引用了直接功率傳遞原理(DPT)，研究了一種新型的可實現(xiàn)直接功率傳遞的單級PFC變換器。詳細分析了該變換器的工作原理和特性。該變換器在引入直接功率傳遞原理的基礎上，相對于一般單級PFC變換器來說，具有更高的效率和良好的功率因數(shù)校正效果。同時可以將單級PFC變換器中間儲能電容電壓的值限制在450V以下。最后，本文用仿真分析驗證了理論的正確性，證明了這種新型的單級PFC變換器比一般的單級PFC變換器性能更優(yōu)越。
上傳時間： 2013-05-19
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隨著電力電子技術的迅速發(fā)展，雙向DC/DC變換器的應用日益廣泛。尤其是軟開關技術的出現(xiàn)，使雙向DC/DC變換器不斷朝著高效化、小型化、高頻化和高性能化的方向發(fā)展，軟開關技術的應用可以降低雙向DC/DC變換器的開關損耗，提高變換器的工作效率，為變換器的高頻化提供可能性，從而減小變換器的體積，提高變換器的動態(tài)性能。雙向DC/DC變換器在直流不停電電源系統(tǒng)、航空電源系統(tǒng)、電動汽車等車載電源系統(tǒng)、直流功率放大器以及蓄電池儲能等場合都得到了廣泛的應用。 本論文首先在研究硬開關的缺陷上，提出軟開關技術；然后在研究雙向DC/DC變換器的基本工作原理的基礎上，對雙向DC/DC變換器的應用及軟開關雙向DC/DC變換器的幾種拓撲結(jié)構(gòu)進一步闡述；把軟開關技術和雙向DC/DC變換器技術有機地結(jié)合在一起，提出一種新型的雙向DC/DC變換器的拓撲結(jié)構(gòu)。該雙向DC/DC變換器的降壓變換電路采用移相控制ZVSPWMDC/DC變換器；升壓變換電路采用Boost升壓和推挽式升壓兩種變換器相結(jié)合的兩級升壓的新型變換器。 在分別對移相控制ZVSPWMDC/DC變換器和Boost推挽式DC/DC變換器的工作原理進行分析研究的基礎上，使用PSpice9.2計算機仿真軟件對變換器的主電路進行仿真和分析，驗證該新型雙向DC/DC變換器的拓撲結(jié)構(gòu)設計的正確性和可行性。
上傳時間： 2013-04-24
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隨著信息技術的發(fā)展，通信和計算機等領域的DC/DC電源變換技術在電源行業(yè)占有很重要的市場。為了能滿足電源系統(tǒng)良好的性能和可靠性，分布電源系統(tǒng)(DPS)被廣泛應用于電信、計算機等領域。DPS具有模塊化，可靠性和維護性等優(yōu)點。 本文討論了軟開關技術的種類和發(fā)展趨勢，介紹了三種傳統(tǒng)的軟開關諧振變換器，通過理論分析和仿真，總結(jié)了三種傳統(tǒng)諧振變換器的優(yōu)缺點。在此基礎上，設計了一種新型的LLC串聯(lián)諧振變換器。此變換器可實現(xiàn)原邊開關管在零電壓條件下開通、輸出端的整流管零電流條件下關斷，因而可實現(xiàn)極高的轉(zhuǎn)換效率。由于電路充分地利用了變壓器的勵磁電感和開關管的寄生參數(shù)，可使變換器在寬輸入電壓范圍和全負載下實現(xiàn)軟開關。此外，利用變壓器漏感和功率MOS管的寄生電容進行諧振，可有效地降低輸出整流管的電壓應力，提高抗EMI的性能。因此，在相同的設計規(guī)格下，LLC諧振變換器可以選取電壓和電流等較低的功率開關管和整流二極管，進而減小開發(fā)成本。 結(jié)合PSPICE仿真和實驗調(diào)試，論文詳細介紹了LLC串聯(lián)諧振變換器工作原理，詳細討論了諧振參數(shù)、輸入電壓和負載對變換器性能的影響；根據(jù)參數(shù)設計步驟和特性分析，設計了LLC串聯(lián)諧振變換器各組成電路；最后設計了24V/8A-200KHz的DC/DC電源模塊，通過實驗，其結(jié)果驗證了該拓撲在全負載下均能實現(xiàn)軟開關，效率高等良好特性。
上傳時間： 2013-05-20
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本文主要研究變速風力發(fā)電系統(tǒng)最大功率點的跟蹤問題，以使風力機在處于額定風速以下時能夠?qū)崿F(xiàn)最大風能捕獲。風力發(fā)電系統(tǒng)所采用的功率變流器和最大功率點的跟蹤控制策略提供了基本的研究平臺，以完成本課題的研究。 為了將風能輸送給電網(wǎng)，變速風力機要有變流器將發(fā)電機發(fā)出的電壓和頻率都不斷改變的電能轉(zhuǎn)換成恒頻恒壓的電能，再傳輸給電網(wǎng)。本文采用了變速風力機，永磁發(fā)電機，三相AC-dc-dc-AC變流器，變壓器等構(gòu)建了變速風力發(fā)電系統(tǒng)。AC-dc-dc-AC變流器用于將永磁發(fā)電機發(fā)出的電壓和頻率都不斷改變的電能傳輸給電網(wǎng)。鑒于dc-dc直流環(huán)節(jié)在能量傳輸中的重要性，本文專門研究了單重Sepic變換器和雙重Sepic變換器在變速風力發(fā)電系統(tǒng)中所起的作用。 一個先進的變速風力發(fā)電系統(tǒng)的最大功率點跟蹤控制策略要對所控制的風力機起到良好的控制效果，不僅與風電系統(tǒng)所采用的變流器的拓撲結(jié)構(gòu)有關，也與自身的控制方式有關。本文在對常用的幾種最大功率點的跟蹤控制策略分析研究的基礎上提出了以風力機的輸出功率和系統(tǒng)儲能的變化率以及風力機轉(zhuǎn)速等相關數(shù)據(jù)來確定風力機的實際工作點的最大功率點跟蹤控制策略，該策略的實施不依賴于風力機自身的特性，不需要測量風速等。 由于對變速風力機的建模和仿真是理解和驗證風力發(fā)電系統(tǒng)特性和最大功率點跟蹤控制策略的可行性的重要手段。因此本文在Matlab軟件的Simulink環(huán)境下對所研究的變速風力發(fā)電系統(tǒng)作了建模和仿真。仿真結(jié)果充分證明了本文所提出的變速風力發(fā)電系統(tǒng)最大功率點跟蹤控制策略的正確性和可行性。
上傳時間： 2013-04-24
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隨著通訊技術和電力系統(tǒng)的發(fā)展，對通訊用電源和電力操作電源的性能、重量、體積、效率和可靠性都提出了更高的要求。而應用于中大功率場合的全橋變換器與軟開關的結(jié)合解決了這一問題。因此，對其進行研究設計具有十分重要的意義。 首先，論文闡述PWM DC/DC變換器的軟開關技術，且根據(jù)移相控制PWM全橋變換器的主電路拓撲結(jié)構(gòu)，選定適合于本論文的零電壓開關軟開關技術的電路拓撲，并對其基本工作原理進行闡述，同時給出ZVS軟開關的實現(xiàn)策略。 其次，對選定的主電路拓撲結(jié)構(gòu)進行電路設計，給出主電路中各參量的設計及參數(shù)的計算方法，包括輸入、輸出整流橋及逆變橋的器件的選型，輸入整流濾波電路的參數(shù)設計、高頻變壓器及諧振電感的參數(shù)設計以及輸出整流濾波電路的參數(shù)設計。 然后，論述移相控制電路的形成，對移相控制芯片進行選擇，同時對移相控制芯片UC3875進行詳細的分析和設計。對主功率管MOSFET的驅(qū)動電路進行分析和設計。 最后，基于理論計算，對系統(tǒng)主電路進行仿真，研究其各部分設計的參數(shù)是否合乎實際電路。搭建移相控制ZV SDC/DC全橋變換器的實驗平臺，在系統(tǒng)實驗平臺上做了大量的實驗。 實驗結(jié)果表明，論文所設計的DC/DC變換器能很好的實現(xiàn)軟開關，提高效率，使輸出電壓得到穩(wěn)定控制，最后通過調(diào)整移相控制電路，可實現(xiàn)直流輸出的寬范圍調(diào)整，具有很好的工程實用價值。
上傳時間： 2013-08-04
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隨著煤炭、石油和天然氣等化石燃料迅速消耗，以及由此帶來的能源危機與環(huán)境污染日益加劇，近年來世界各國都在積極尋找和開發(fā)新的、清潔、安全可靠的可再生能源。太陽能具有取之不盡、用之不竭和清潔安全等特點，是理想的可再生能源。20世紀70年代后，太陽能光伏發(fā)電在世界范圍內(nèi)受到高度重視并取得了長足進展。太陽能光伏發(fā)電技術作為太陽能利用的一個重要組成部分，并被認為是二十一世紀最具發(fā)展?jié)摿Φ囊环N發(fā)電方式。太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的研究對于緩解能源危機、減少環(huán)境污染以及減小溫室效應具有重要的意義。 由于太陽能電池陣列是光伏發(fā)電系統(tǒng)的核心部件和能源供給部分，因此在光伏發(fā)電系統(tǒng)仿真模型的研究中，太陽電池陣列仿真模型的研究至關重要。本文根據(jù)硅太陽電池的工程用數(shù)學模型建立了太陽能電池陣列的MATLAB仿真模型，分析了太陽輻射強度和溫度對太陽電池陣列仿真模型精度的影響，提出了在不同太陽輻射強度時參數(shù)的優(yōu)化設計計算公式，并將仿真結(jié)果與實際太陽電池陣列的測量結(jié)果進行了比較。 基于太陽能電池陣列的仿真模型，本文建立了太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)最大功率點跟蹤MATLAB仿真模型，并對兩種常用最大功率點跟蹤方法進行了仿真比較研究，驗證了理論分析的正確性。 本文針對目前應用廣泛的太陽能獨立光伏發(fā)電系統(tǒng)進行了研究，對系統(tǒng)中常用的DC/DC變換器拓撲及其優(yōu)缺點進行了總結(jié)，并研究了一種新的帶有雙向變換器的太陽能獨立光伏發(fā)電系統(tǒng)，對其主電路參數(shù)進行了設計，完成了基于TMS320F2812 DSP控制系統(tǒng)的硬件電路設計和軟件設計。
標簽： DSP 太陽能 光伏發(fā)電系統(tǒng)
上傳時間： 2013-04-24
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隨著世界能源危機的到來，太陽能光伏發(fā)電在能源結(jié)構(gòu)中正在發(fā)揮著越來越大的作用。而太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的核心部件并網(wǎng)逆變器的性能還需要進一步提高。為了迎合市場上對高品質(zhì)、高性能、智能化并網(wǎng)逆變器的需求，我們將ARM+DSP架構(gòu)作為并網(wǎng)逆變器的控制系統(tǒng)。本系統(tǒng)集成了ARM和DSP的各自的強大功能，使并網(wǎng)逆變器的性能和智能化水平得到了顯著提高。本論文是基于山東大學魯能實習基地“光伏并網(wǎng)逆變器項目”，目前已經(jīng)試制出樣機。本人主要負責并網(wǎng)逆變器控制系統(tǒng)的軟硬件設計工作。本文主要研究內(nèi)容有： @@ 1．本并網(wǎng)逆變器采用了內(nèi)高頻環(huán)逆變技術。文中詳細分析了這種逆變器的優(yōu)缺點，進行了充分的系統(tǒng)分析和論證。 @@ 2．采用MATLAB/Simulink軟件對并網(wǎng)逆變器的控制算法進行仿真，包括前級dc-dc變換的控制算法以及后級DC-AC逆變的控制算法。通過仿真驗證了所設計算法的可行性，對DSP程序開發(fā)提供了很好的指導意義。 @@ 3．本文將ARM+DSP架構(gòu)作為逆變器的控制系統(tǒng)，并設計了相應的硬件控制系統(tǒng)。DSP控制板硬件系統(tǒng)包括AD數(shù)據(jù)采集、硬件電流保護、電源、eCAN總線，SPI總線等硬件電路。ARM板硬件系統(tǒng)包括SPI總線、RS232總線、RS480總線、以太網(wǎng)總線、LCD顯示、實時時鐘、鍵盤等硬件電路。 @@ 4．本文設計和實現(xiàn)了兩種最大功率點跟蹤控制算法：功率擾動觀察法或增量電導法；孤島檢測方法采用被動式和主動式兩種檢測方式，被動式所采用的方法是將過/欠電壓和電壓相位突變檢測相結(jié)合的方式，主動式采用正反饋頻率偏移法；為了實現(xiàn)并網(wǎng)逆變器的輸出電流與電網(wǎng)電壓同頻同相，使用了軟件鎖相環(huán)控制技術。本文分別給出了以上各種算法的控制程序流程圖。 @@ 5．本文也給出了AD數(shù)據(jù)采集、eCAN總線、RS232、RS485、以太網(wǎng)、PWM輸出等程序流程圖，以及DSP和ARM之間的SPI總線通信程序流程圖。并且分別給出了ARM管理機控制系統(tǒng)主程序流程圖和DSP控制機控制系統(tǒng)主程序流程圖。 @@ 6．最后對并網(wǎng)逆變器樣機進行實驗結(jié)果分析。結(jié)果顯示：該樣機基本上實現(xiàn)了本文提出的設計方案所應完成的各項功能，樣機的性能比較理想。 @@關鍵詞：太陽能光伏；并網(wǎng)逆變器；SPWM； DSP； ARM
上傳時間： 2013-07-09
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電力電子裝置的控制技術隨著電力電子技術的發(fā)展而愈來愈復雜。開關電源是現(xiàn)代電力電子設備中不可或缺的組成部分，其質(zhì)量的優(yōu)劣以及體積的大小直接影響電子設備整體性能。高頻化、小型化、數(shù)字化是開關電源的發(fā)展方向。 在應用數(shù)字技術進行控制系統(tǒng)設計時，數(shù)字控制器的性能決定了控制系統(tǒng)的整體性能。數(shù)字化電力電子設備中的控制部分多以MCU/DSP為核心，以軟件實現(xiàn)離散域的運算及控制。在很多高頻應用的場合，目前常用的控制器(高性能單片機或DSP)的速度往往不能完全滿足要求。FPGA具有設計靈活、集成度高、速度快、設計周期短等優(yōu)點，與單片機和DSP相比，F(xiàn)PGA具有更高的處理速度。同時FPGA應用在數(shù)字化電力電子設備中，還可以大大簡化控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，并可實現(xiàn)多種高速算法，具有較高的性價比。 依據(jù)FPGA的這些突出優(yōu)點，本文將FPGA應用于直流開關電源控制器設計中，以實現(xiàn)開關電源數(shù)字化和高頻化的要求。主要研究工作如下： 介紹了基于FPGA的DC/DC數(shù)字控制器中A/D采樣控制、數(shù)字PI算法的實現(xiàn)；重點描述了采用混合PWM方法實現(xiàn)高分辨率、高精度數(shù)字PWM的設計方案，并對各模塊進行了仿真測試；用FPGA開發(fā)板進行了一部分系統(tǒng)的仿真和實際結(jié)果的檢測，驗證了文中的分析結(jié)論，證實了可編程邏輯器件在直流開關電源控制器設計中的應用優(yōu)勢。
上傳時間： 2013-07-23
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