風光互補發(fā)電系統(tǒng)作為新能源技術應用的重要組成部分越來越受到人們的青睞，所以將此作為新能源研究的切入點，進行一些有益的嘗試和探索。 本文從太陽能電池的光生伏打效應入手，推導出太陽能電池的U-I曲線，并以此作為最大功率跟蹤(MPPT)技術的理論基礎。針對小風機的發(fā)電技術也存在的MPPT技術，文章進行了統(tǒng)一性研究，給出了新的控制策略--變步長擾動觀察控制。為了提高系統(tǒng)的充放電效率，文章還對三段式充放電、均衡充電、溫度補償?shù)刃铍姵爻潆娎碚撨M行了闡述。 根據(jù)上述理論，結(jié)合工程實際，設計了風光互補控制器的電路。利用電壓霍爾和電流霍爾實現(xiàn)了風機電壓、太陽能電池電壓、蓄電池電壓和充電電流的實時采樣，利用TMS320F2812DSP的EVA與AD模塊軟件實現(xiàn)對蓄電池欠壓、過壓、運行等模式的智能充放電管理。針對風力發(fā)電機的輸出電壓波動大的問題，系統(tǒng)提供了硬件和軟件的風機過速智能保護系統(tǒng)。本系統(tǒng)采用MPPT的控制策略提高了整個系統(tǒng)的效率，設計提供了一套LCD顯示界面和一組LED指示燈增強系統(tǒng)管理的友好性。為了解決風光互補控制器芯片的供電問題，設計了一套以UC3843PWM芯片為核心的反激式輔助電源。該電源用硬件實現(xiàn)了電流內(nèi)環(huán)、電壓外環(huán)的雙環(huán)控制策略，提高了系統(tǒng)供電的可靠性和穩(wěn)定性。 研制出了一臺風光互補控制器樣機，進行了有關實驗、檢測與調(diào)試。實驗波形和數(shù)據(jù)都顯示該系統(tǒng)運行穩(wěn)定可靠，達到了設計要求。該方案可為風光互補控制器的工程設計提供一定的參考。
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(jié)構(gòu)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(zhuǎn)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(zhuǎn)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(diào)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(zhì)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(jié)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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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(xiàn)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(xiàn)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(shù)調(diào)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(shù)之間的內(nèi)在規(guī)律，通過將ADRC的參數(shù)統(tǒng)一到一個時間因子上，達到簡化調(diào)節(jié)參數(shù)個數(shù)的目的，從而降低調(diào)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(shù)調(diào)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(diào)節(jié)參數(shù)個數(shù)，在參數(shù)調(diào)節(jié)理論不完善的情況下無疑是增加了調(diào)試難度。本文將ADRC分別與Smith預估器和前饋控制器相結(jié)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(jié)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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本課題來源于企業(yè)委托開發(fā)項目：大功率兩電平矢量控制變頻器的開發(fā)。課題以感應電動機變頻調(diào)速系統(tǒng)的產(chǎn)品化開發(fā)為目標，對感應電動機參數(shù)離線辨識技術和控制器進行了研究和試驗。本人除了參加整體系統(tǒng)的設計和制作任務外，獨立完成了參數(shù)離線辨識工作。文章介紹了一種實用的參數(shù)離線辨識方法，在綜合各種控制策略基礎上給出了一套基于DSP的數(shù)字化解決方案，通過整機進行了軟硬件調(diào)試，實現(xiàn)了設計目標。為產(chǎn)品化打下一定的基礎。 論文第1章介紹了矢量控制以及坐標變換，分析了電動機參數(shù)對矢量控制的影響，通過Matlab仿真了電動機參數(shù)變化對變頻器輸出的影響。 第2章對辨識主要介紹了參數(shù)辨識的算法，對感應電機靜態(tài)數(shù)學模型進行了化簡，得到各個參數(shù)與電壓電流之間的關系方程。通過單相直流試驗和單相交流試驗辨識電動機參數(shù)。采用迭代算法計算出非線性方程的數(shù)值，還介紹了一種基于電壓電流瞬時值計算電動機功率因數(shù)的方法。 第3章對控制器進行了研究，對當前比較先進的自抗擾控制，自適應控制，基于非線性的逆控制等控制策略進行了綜述。最后對基于PI轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的間接矢量控制系統(tǒng)進行了仿真，并給出了仿真結(jié)果。 第4章介紹了實驗室自主開發(fā)的基于TI公司DSP TMS320F2812的通用交流調(diào)速試驗裝置。根據(jù)通用試驗裝置的設計要求設計了控制板電路，電源板電路，功率板電路等電路，進行了調(diào)試，并應用到試驗之中，性能達到要求。 第5章介紹了整個系統(tǒng)的功能軟件設計和功能試驗結(jié)果，給出了部分程序流程圖和裝置的基本功能試驗波形。 最后就課題的研究進行了整體總結(jié)，為將來的后續(xù)研究提出建議。
上傳時間： 2013-06-25
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目前，能源危機與環(huán)境污染已經(jīng)備受關注，被各個國家提上紀事日程。在眾多的新能源中，風能以它可再生、清潔、無污染等特點受到人們的青睞。在風力發(fā)電技術上也從獨立型逐漸向并網(wǎng)型轉(zhuǎn)變，因此并網(wǎng)技術已成為主流。由于變速恒頻具有發(fā)電量大，對風電場風速的變化適應性好具有較高的葉尖速比等優(yōu)點，所以變速恒頻必然會取代恒速恒頻。實現(xiàn)變速恒頻的風力發(fā)電機組有很多種，其中永磁同步直驅(qū)式風力發(fā)電機由于不需要齒輪箱，因而改善風能轉(zhuǎn)換效率，減小維護，降低了噪音，提高可靠性，本文以永磁同步直驅(qū)式發(fā)電系統(tǒng)為研究對象。 本文針對永磁同步直驅(qū)式發(fā)電雙PWM變換器系統(tǒng)，首先在對變速恒頻理論研究的基礎上，對風力機的數(shù)學模型進行了分析，完成了對風力機的最大風力跟蹤模擬仿真。由于發(fā)電機發(fā)出的電隨著風速的不斷變化，因此就靠控制變換器來實現(xiàn)恒壓恒頻的電壓并送入電網(wǎng)。其次在對永磁同步發(fā)電機和變換器的數(shù)學模型研究的基礎上提出了對整流側(cè)和電網(wǎng)側(cè)變換器分開控制，控制整流器來控制發(fā)電機的轉(zhuǎn)速，控制逆變器來實現(xiàn)穩(wěn)壓和恒頻的向電網(wǎng)輸送電壓。并對逆變器側(cè)的直流電容和電感選值給出了范圍，在這些理論基礎上對逆變器進行了MATLAB/SIMULINK仿真，給出了仿真結(jié)果。在前面理論分析的基礎上，針對逆變器部分做了硬件和軟件的設計。選用智能功率模塊(IPM)作為逆變器，采用霍爾電壓、電流傳感器實現(xiàn)了對電壓電流的采樣，控制器選用TMS320F2407A，并制作了對采樣信號處理電路板、PWM信號處理電路板和傳感器電路板，編寫了程序。
上傳時間： 2013-06-17
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無功功率是影響電壓穩(wěn)定的一個重要因素,它關系到整個電力系統(tǒng)能否安全穩(wěn)定的運行。由于工業(yè)企業(yè)存在大量低功率因數(shù)、沖擊性負載,導致大量無功的產(chǎn)生；同時,隨著電力電子技術的發(fā)展,在工業(yè)領域內(nèi)大功率的電力電子設備得到廣泛運用,然而,由于電力電子設備的非線性特性,運行時又會產(chǎn)生大量諧波,因此,如何將無功補償與諧波抑制同時進行考慮,是未來無功補償技術領域的重要研究課題之一。 本文介紹了功率理論的發(fā)展,以及常用的無功補償方式的原理和特點,同時重點介紹了瞬時無功功率理論以及以此為基礎的TSC無功補償控制器。在硬件方面,本文設計了基于LF2407ADSP芯片的TSC控制器、控制器外圍電路及主電路三大模塊。在軟件方面,本文包括數(shù)據(jù)采集軟件、控制投切算法、觸發(fā)控制軟件三部分。其中著重介紹了無沖擊電流投入電容的設計思路,得出了一個好的電路。 軟件仿真和樣機實測結(jié)果表明,這種TSC裝置在提供動態(tài)無功功率補償和減小沖擊涌流方面具有優(yōu)良的性能。
上傳時間： 2013-04-24
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混合動力汽車作為解決汽車節(jié)能、降低排放的汽車工業(yè)新技術，具有低污染和低油耗的特點，尤其在油價日益攀高的今天，成為國內(nèi)外汽車發(fā)展的新熱點。驅(qū)動控制器作為混合動力汽車中的主要部件，在混合動力汽車中起到至關重要的作用，對其進行研究具有重要的理論和現(xiàn)實意義。 本文首先比較了常見的幾種電動汽車的性能，概括了混合動力汽車的優(yōu)點，介紹了混合動力汽車發(fā)電機/電動機一體化技術的發(fā)展現(xiàn)狀；其次探討了幾種常用交流電動機的性能優(yōu)劣。由于永磁同步電機具有高效、高功率密度以及良好的調(diào)速性能，因此該電機成為本課題混合動力汽車傳動中所使用的電機，論文建立了永磁電動機的數(shù)學模型，分析了矢量控制原理；在矢量控制原理的基礎上，設計出了基于TMS320F2812的永磁同步電機矢量控制系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)，詳細闡述了旋轉(zhuǎn)變壓器及其解碼芯片在系統(tǒng)中的角度和速度的檢測原理以及系統(tǒng)中其他重要的單元。設計了系統(tǒng)的軟件結(jié)構(gòu)，詳細闡述了關鍵子程序如電流采集、位置檢測程序和SVPWM產(chǎn)生子程序：使用UG軟件設計出控制器的殼體。最后進行了實驗研究，給出SVPWM波形、相電流波形，進行了全文總結(jié)，提出了下一步工作的建議。
上傳時間： 2013-05-21
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隨著計算機網(wǎng)絡與嵌入式控制技術的迅速發(fā)展，作為傳統(tǒng)運輸行業(yè)的鐵路系統(tǒng)對此也有了新的要求，列車通信網(wǎng)絡應運而生。經(jīng)過多年的發(fā)展，國際電工委員會(IEC)為了規(guī)范列車通信網(wǎng)絡，于1999年通過了IEC61375-1標準。該標準將列車通信網(wǎng)絡分為兩條總線：絞線式列車總線(WTB)和多功能車輛總線(MVB)。MVB是一個標準通信介質(zhì)，為掛在其上的設備傳輸和交換數(shù)據(jù)。而多功能車輛總線控制器(MVBC)是MVB與MVB實際物理層之間的接口，其主要實現(xiàn)MVB數(shù)據(jù)鏈路層的功能。由于該項關鍵技術仍被國外公司壟斷，因此開發(fā)具有自主知識產(chǎn)權(quán)的MVBC迫在眉睫。 鑒于上述原因，本文深入研究了IEC61375-1標準。根據(jù)MVBC的技術特點，本文提出了使用FPGA來實現(xiàn)其具體功能的方案。掛在MVB總線上的設備分為五類，他們的功能各不相同。而支持4類設備的MVBC具有設備狀態(tài)、過程數(shù)據(jù)、消息數(shù)據(jù)通信和總線管理功能，并且兼容2類和3類設備。本文的目的就是用FPGA實現(xiàn)支持4類設備的MVBC。 本文采用自頂向下的設計方法。整個MVBC主要劃分為：編碼模塊、譯碼模塊、冗余控制模塊、報文分析單元、通信存儲控制器、主控制單元、地址邏輯模塊。在整個開發(fā)流程中，使用Xilinx的ISE集成開發(fā)環(huán)境。使用Verilog HDL硬件描述語言對上述各個模塊進行RTL級描述，并用Synplify Pro進行綜合。最后，在ModelSim中對各個模塊進行了布線后仿真和驗證。 在實驗室條件下，通過嚴格的仿真驗證后，其結(jié)果證明了本文設計的模塊達到了IEC61375-1標準的要求。因此，用FPGA實現(xiàn)MVBC這一方案具有可操作性。 關鍵詞：列車通信網(wǎng)；多功能車輛總線；多功能車輛總線控制器；現(xiàn)場可編程門陣列
上傳時間： 2013-07-18
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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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固態(tài)硬盤是一種以FLASH為存儲介質(zhì)的新型硬盤。由于它不像傳統(tǒng)硬盤一樣以高速旋轉(zhuǎn)的磁盤為存儲介質(zhì)，不需要浪費大量的尋道時間，因此它有著傳統(tǒng)硬盤不可比擬的順序和隨機存儲速度。同時由于固態(tài)硬盤不存在機械存儲結(jié)構(gòu)，因此還具有高抗震性、無工作噪音、可適應惡劣工作環(huán)境等優(yōu)點。隨著計算機技術的高速發(fā)展，固態(tài)硬盤技術已經(jīng)成為未來存儲介質(zhì)技術發(fā)展的必然趨勢。 本文以設計固態(tài)硬盤控制芯片IDE接口部分為項目背景，通過可編程邏輯器件FPGA，基于ATA協(xié)議并使用硬件編程語言verilog，設計了一個位于設備端的IDE控制器。該IDE控制器的主要作用在于解析主機所發(fā)送的IDE指令并控制硬盤設備進行相應的狀態(tài)遷移和指令操作，從而完成硬盤設備端與主機端之間基本的狀態(tài)通信以及數(shù)據(jù)通信。論文主要完成了幾個方面的內(nèi)容。第一：論文從固態(tài)硬盤的基本結(jié)構(gòu)出發(fā)，分析了固態(tài)硬盤IDE控制器的功能性需求以及寄存器傳輸、PIO傳輸和UDMA傳輸三種ATA協(xié)議主要傳輸模式所必須遵循的時序要求，并概括了IDE控制器設計的要點和難點；第二：論文設計了IDE控制器的總體功能框架，將IDE控制器從功能上分為寄存器部分、頂層控制模塊、異步FIFO模塊、PIO控制模塊、UDMA控制模塊以及CRC校驗模塊六大子功能模塊，并分析了各個子功能模塊的基本工作原理和具體功能設計；第三：論文以設計狀態(tài)機流程和主要控制信號的方式實現(xiàn)了各個具體子功能模塊并列舉了部分關鍵代碼，同時給出了主要子功能模塊的時序仿真圖；最后，論文給出了基于PIO傳輸模式和基于UDMA傳輸模式的具體指令操作流程實現(xiàn)，并通過SAS邏輯分析儀和QuartusⅡ?qū)DE控制器進行了功能測試和分析，驗證了本論文設計的正確性。
上傳時間： 2013-07-31
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