矢量控制作为一种先进的控制策略,是在电机统一理论、机电能量转换和坐标变换理论的基础上发展起来的,具有先进性、新颖性和实用性的特点。它是以交流电动机的双轴理论为依据,将定子电流矢量分解为按转子磁场定向的两个直流分量:一个分量与转子磁链矢量重合,称为励磁电流分量;另一个分量与转子磁链矢量垂直,称为转矩电流分量。通过控制定子电流矢量在旋转坐标系的位置及大小,即可控制励磁电流分量和转矩电流分量的大小,实现像直流电动机那样对磁场和转矩的解耦控制。本文研究的是以TMS320LF2407ADSP和FPGA为控制核心的矢量控制变频调速系统。 分析了脉宽调制和矢量控制的原理与实现方法,从而建立了异步电动机的数学模型。对于矢量控制,分析了矢量控制的基本原理和控制算法,推导了三相坐标系、两相静止与旋转坐标系下的电机基本方程和矢量控制基本公式。同时在进行相应的坐标变换以后,得到了间接磁场定向型变频调速系统的矢量控制图,并结合TMS320LF2407ADSP完成了具体的实现方法,根据矢量控制的基本原理,设计了一种基于DSP和FPGA的SVPWM冗余系统。 在硬件方面,以TMS320LF2407ADSP和EP1C12Q240FPGA为控制器,两者之间通过双口RAMIDT7130完成数据的交换,并能在一方失控时另一方立即产生SVPWM波形。同时完成无线遥控、速度给定、数据显示以及电流、速度检测和保护等功能,也对变频调速系统的主电路、电源电路、FPGA配置电路、无线遥控电路、LCD显示电路、保护电路、电流和转速检测电路作了简单的介绍。在软件方面,给出了基于DSP的矢量控制系统软件流程图,并用C语言进行了编程。用硬件描述语言Verilog对FPGA进行了编程,并给出了相关的仿真波形。MATLAB仿真结果表明,本文研究的调速系统的矢量控制算法是成功的,并实现了对电机的高性能控制。
上传时间: 2013-07-09
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电子式互感器与传统电磁式互感器相比,在带宽、绝缘和成本等方面具有优势,因而代表了高电压等级电力系统中电流和电压测量的一种极具吸引力的发展方向。随着信息技术的发展和电力市场中竞争机制的形成,电子式互感器成为人们研究的热点;越来越多的新技术被引入到电子式互感器设计中,以提高其工作可靠性,降低运行总成本,减小对生态环境的压力。本文围绕电子式互感器实用化中的关键技术而展开理论与实验研究,具体包括新型传感器、双传感器的数据融合算法、数字接口、组合式电源、低功耗技术和自监测功能的实现等。 目前电子式电流互感器(ECT)大多数采用单传感器开环结构,对每个环节的精度和可靠性的要求都很高,严重制约了ECT整体性能的提高,影响其实用化。本文介绍了新型传感器~铁心线圈式低功率电流传感器(LPET)和印刷电路板(PCB)空心线圈及其数字积分器,在此基础上设计了一种基于LPCT和PCB空心线圈的组合结构的新型电流传感器。该结构具有并联的特点,结合了这两种互感器的优点,采用数据融合算法来处理两路信号,实现高精度测量和提高系统可靠性,并探索出辨别LPET饱和的新方法。试验和仿真结果表明,这种新型电流传感器可以覆盖较大的电流测量范围,达到IEC 60044-8标准中关于测量(幅值误差)、保护(复合误差)和暂态响应(峰值)的准确度要求,能够作为多用途电流传感器使用。 在电子式电压互感器方面,基于精密电阻分压器的新型传感器在原理、结构和输出信号等方面与传统的电压互感器有很大不同,本文设计了一种可替代10kV电磁式电压互感器的精密电阻分压器。通过试验研究与计算分析,得出其性能主要受电阻特性和杂散电容的影响,并给出了减小其误差的方法。测试结果表明,设计的10kV精密电阻分压器的准确度满足IEC 60044-7标准要求,可达0.2级。 电子式互感器的关键技术之一是内部的数字化以及其标准化接口,本文以10kV组合型电子式互感器为对象设计了一种实用化的数字系统。以精密电阻分压器作为电压传感器,电流传感器则采用基于数据融合算法的LPCT和PCB空心线圈的组合结构。本文首先解决了互感器间的同步与传感器间的内部同步问题,进而依照IEC61850-9-1标准,实现了组合型电子式互感器的100M以太网接口。 电子式电流互感器在高电压等级的应用研究中,ECT高压侧的电源问题是关键技术之一。论文首先分析了两种电源方案:取电CT电源和激光电源。取电CT电源通过一个特制的电流互感器(取电CT),直接从高压侧母线电流中获取电能。在取电CT和整流桥之间设计一个串联电感,大大降低了施加在整流桥上的的感应电压并限制了取电CT的输出电流,起到了稳定电压和保护后续电路的作用。激光电源方案以先进的光电转换器、半导体激光二极管和光纤为基础,单独一根上行光纤同时完成供能和控制信号的传输,在不影响光供能稳定性的情况下,数据通信完成在短暂的供能间隔中。在高电位端控制信号通过在能量变换电路中增加一个比较器电路被提取出来。本文还提出了一种将两种供能方式结合使用的组合电源,并设计了这两种电源之间的切换方法,解决了取电CT电源的死区问题,延长了激光器的使用寿命。作为综合应用实例,设计并完成了以LPCT为传感器、由组合电源供能、采用低功耗技术的高压电子式电流互感器。互感器高压侧的一次转换器能够提供两路传感器数据通道,并且具有温度补偿和采集通道的自校正功能,在更宽温度、更大电流范围内保证了极高的测量精度:互感器低电位端的二次转换器具有数字和模拟接口,可以接收数据并发送命令来控制一次转换器,包括同步和校正命令在内的数据信号可以通过同一根供能光纤传送到一次转换器。该互感器具有在线监测功能,这种预防性维护和自检测功能够提示维护或提出警告,提高了可靠性。系统测试表明:具有低功耗光纤发射驱动电路的一次转换器平均功耗在40mw以下:上行光纤中通信波特率可以达到200kb/s,下行光纤中更是高达2Mb/s;系统准确度同时满足IEC6044-8标准对0.2S级测量和5TPE级保护电子式互感器的要求。
上传时间: 2013-06-09
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在伺服系统中,为了实现高精度的控制,往往需要实时地检测出电动机转子的位置。用来检测电动机转子位置的角度传感器主要有光电编码器和旋转变压器。光电编码器虽然能够达到很高的精度,但是它的抗干扰性差,不宜应用在条件恶劣的场合中;相比较而言,旋转变压器(简称旋变)由于结构简单,坚固耐用,抗干扰性强,能够应用在各种条件恶劣的场合中,所以获得了越来越广泛的应用。 本文采用的旋变样机是一种新型的磁阻式旋转变压器。分析了它的定转子结构、定子绕组的连接方式以及转子形状的优化;并在此基础上,推导出了它的正余弦输出反电势的表达式;最后在电磁场分析软件Ansoft中,以样机为原型建立了仿真模型,分析了它内部的电磁场分布以及正余弦输出反电势的波形。 其次,本文设计了一种以DSP为核心的R2D电路系统。它以振荡电路产生的正弦波电压信号作为旋变的激励信号,加上相关的外围电路,构成了旋转变压器一数字转换器,解算出了旋变的轴角θ;并在此基础上,分析了产生角度解算误差的各种因素,同时计算出了旋变的转速n。 最后,在上述解算方案的基础上,本文又给出了第二种解算方案,即:DSP产生的方波经过滤波之后作为旋变的激励信号,解算出了旋变的轴角θ;然后比较了这两种解算方案的优缺点,重点分析了激励信号中的谐波分量对正余弦输出反电势以及角度解算的影响。
上传时间: 2013-04-24
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近年来,随着工农业的迅速发展,世界能源消耗速度急剧增加。因此,新能源和节能技术的开发已经成为世界各国科技工作者的当务之急。而机车制动能量回收系统是目前国内外节能技术方面研究的热点之一。 超级电容作为一种新型电荷储能元件,具有大容量、大电流快速充放电、寿命长和无污染等特性。这些独特的优点使其在储能和能量回收方面有着广阔的应用前景。但是由于超级电容单体电压的差异,如不对其进行实时检测,在使用过程中将对整个组件的性能造成极大的影响。另外对超级电容内部特性的不了解也会对其使用造成障碍。 对超级电容电压检测方案的研究和对超级电容时域模型的研究,将为超级电容的电压均衡方案和超级电容的电参数分析提供支持,从而为整个能量回收系统的控制策略提供理论依据。因此以上两方面的研究将是整篇论文的核心内容。 本文采用模块化的设计理念,提出了一种兼顾均压的新型电压检测方案。在软件设计方面,对电压检测系统的软件架构进行分析,利用LabVIEW和ZLGCAN驱动函数包设计了友好的上位机软件监控界面。本文利用误差理论相关知识,对超级电容电压检测电路的误差精度进行了详细分析。 本文对两种超级电容时域模型进行建模和参数推导,并通过试验验证了所建模型的正确性。
上传时间: 2013-05-16
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本书共6章。第1章介绍了检修中必须掌握的20种方法和十多种通用、专用仪器;第2章讲述了12大类数十种常用电子元器件的识别、检测、修配、更换方法;第3章详细讲解了4大类数十种常用单元电路的检修方法、步骤和经验;第4章列举了10大类数十种整机、系统电路方框图,为检修这些电路提供了逻辑推理的框架;第5章剖析了音频和视频设备的10大类故障的机理,重点讲解了检修这些故障的推理思路和具体的步骤、方法、技巧和经验;第6章讲述了电路和机构的调整技术及方法,并给出了众多电路的关键测试点,为电路故障检修提供了极大的方便。 本书适合零起点的无线电爱好者、电子技术产业工人、厂矿企业电工和各类家电培训班学员阅读。
上传时间: 2013-07-10
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现代轧钢机的机组容量日益增大,其有功、无功负荷变动异常剧烈。由于大部分设备供电多半采用晶闸管整流装置,使电网中谐波增大,功率因数降低,出现较大的电压波动。因此研究轧钢厂供电系统电能质量的基本内容—无功补偿与谐波抑制,对提高企业供电可靠性、降低损耗、提高用电设备出力等具有重要意义。由于通用的电力分析软件不具备设计功能,因此有必要开发一套无功补偿装置设计和电能质量分析的专业软件。 该文详细分析了轧钢供电系统各个谐波源产生的谐波特点和功率因数特点,研究了广泛应用于轧钢供电系统的TCR+FC型静止无功补偿装置的补偿特性和结构特点。以此为理论基础,从软件工程的角度,开发了一套动态补偿仿真软件,其中包括人机交互界面、电力模型和运算模型等。人机交互界面是用户与软件的接口,而电力模型和运算模型是内置在软件内,对用户不可见。用户在界面上输入系统参数,通过界面调用运算模型可以自动地设计TCR+FC型静止无功补偿装置的各滤波支路和TCR支路的电路参数,除此之外,通过界面调用电力模型,用户可以从界面上读取该系统补偿前后的电能质量。 因此,该软件既是一个设计软件,又是分析软件,不仅能设计静止无功补偿装置的各支路具体电路参数,为实际轧钢系统的静止无功补偿装置的设计提供理论参考,还能对系统投入SVC前后的电能质量的变化做出详细的对比分析。 最后,以科学研究领域广泛应用的PSCAD/EMTDC软件为测试工具,在其中建立相应的电力模型。通过比较在两个软件中仿真得到的轧钢机负载曲线、电压电流波形、电压波动、谐波、功率因数等,证实了该动态软件的正确性。
上传时间: 2013-04-24
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异步电动机变频调速系统的频率范围、动态响应、调速精度、低频转矩、工作效率等方面具有很大优点。随着电力电子技术和计算机技术的飞跃发展,以此为基础的交流电机变频调速技术也取得了长足的进步,基于SVPWM的异步电动机矢量控制系统作为现代交流传动控制的一个重要研究方向,逐渐成为研究的热点。 异步电动机调速系统是一个多变量、强耦合的非线性系统,虽然常规的PID控制算法简单、可靠性高,但对于异步电动机这样的非线性系统控制效果一般。模糊控制作为智能控制的一个重要的分支,由于不需要建立对象的精确数学模型,且具有良好的鲁棒性和非线性的控制特性,非常适用于异步电动机调速系统。本文以提高异步电动机的调速精度和改善电动机的使用效率为目标,基于SVPWM的控制原理,分别采用传统PID控制器和模糊PID控制器,应用在异步电动机的调速系统中。 本文首先介绍了异步电动机调速方法和逆变器的PWM控制方法。并阐述了矢量控制、坐标变换、空间电压矢量调制的基本原理,给出了异步电动机在不同坐标系下的数学模型,为设计异步电动机矢量控制系统奠定了基础。同时给出了传统PID控制器和模糊PID控制器模型。为验证控制效果,文中基于MATLAB/Simulink平台,建立了控制器的计算机仿真模型,给出了仿真结果,并对结果做了详细的分析。比较了传统PID控制和模糊PID控制的效果,由仿真结果可以看出采用模糊PID控制算法具有较大的优越性。 最后,以TI公司的DSP控制芯片TMS320F2812为控制核心,设计了异步电动机的控制系统,硬件系统主要包括主电路、功率驱动电路、电压、电流检测电路等电路。另外设计了控制软件,并给出了软件的流程图。通过实验测得的波形,验证了控制方法的正确性和有效性。
上传时间: 2013-05-17
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随着世界经济的高速发展、人口的增长和科技的进步,传统能源的消耗量越来越大,这就带来了一系列能源的耗尽和环境污染问题。太阳能作为一种优越的可再生能源而受到世界各国的重视并具有较大发展潜力。为了进一步提高系统的性能,实现系统的优化及可靠运行,本文研究独立运行光伏发电系统的结构、工作原理和控制策略。相对并网系统,这对于国家正大力发展的西部太阳能资源开发来说是具有现实意义的。 首先,本文详细介绍了光伏发电的国内外研究背景,光伏电池的种类、发电原理及输出特性,并介绍了独立运行光伏发电系统的组成、运行原理和应用,在此基础上论述了光伏系统常用的DC/DC变换电路,负载最大功率跟踪(MPPT)的方法等人们普遍关注的问题。融合了上述原理技术,设计一个功率为25W的独立运行光伏发电系统。 其次,为减小传统的固定步长的扰动法进行最大功率跟踪的步长大振荡大,步长小跟踪速度慢的缺陷,本文提出了电压自适应最大功率跟踪算法,其原理是引入了不同的步长系数,根据功率变量值的大小,确定合适的控制步长进行电压参考值的给定,并在MATLAB环境下利用Simulink工具搭建模型进行仿真,仿真结果验证了此种跟踪方法具有快速性、稳定性和准确性等优点。 最后,搭建硬件电路,通过对电池板的不同安装角度测量得到的数据,得出不同季节在大连地区安装的不同最佳角度值。设计了25W的独立运行光伏发电系统的主电路及其控制电路,包括光伏电池的选择,Boost主电路参数、控制电路部分、驱动电路及其检测电路各模块分别进行了详细的探讨;对独立系统的储能装置蓄电池的充放电电路进行了设计,利用单片机dsPIC30F3011控制电路同时实现了最大功率跟踪和蓄电池的充电电压、放电极限电压及充电电流的控制,可防止过充过放现象的发生,从而实现独立光伏发电系统的可靠运行。
上传时间: 2013-04-24
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作为世界上发展最快的可再生能源,风能受到了世界各国的关注。随着风机数量的增加,研究电网故障时风力发电机的动态响应特性越来越重要。 本文以“3.2MW永磁风力发电机系统分析”为工程背景,旨在研究3.2MW永磁风力发电机及其系统在各种正常和非正常工况下的动态性能,分析变流系统和控制方法对电机性能的影响,为电机的优化设计提供参考。 首先,在对永磁风力发电机的基本理论进行论述的基础上,分析了变转速变桨距控制策略,并基于Matlab/Simulink建立了风力发电机模型,通过仿真分析了最大功率跟踪和变桨距控制下发电机的性能。 其次,研究了双PWM变流系统电机侧变流器和网侧变流器的控制方法,并基于Matlab/Simulink搭建了基于转速外环、电流内环双PI调节器的电机侧控制器模型及基于电网电压定向的电压外环、电流内环控制的网侧控制器模型。 最后,基于Matlab/Simulink对电网短路及电网电压跌落下不同控制方法下的永磁风力发电机系统的动态性能进行仿真;并对永磁风力发电机机端短路下的运行性能进行仿真,结果表明:网侧变流器的电流变化以及直流母线的电压波动对永磁风力发电机系统的动态性能影响较大,通过控制网侧变流器电流、直流母线电压的稳定,可以有效提高永磁风力发电机系统的动态性能;给定的电机设计参数符合短路电流倍数要求;永磁风力发电机通过变流装置并网可大大减小故障对发电机的冲击。
上传时间: 2013-04-24
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漏电是井下供电系统的主要故障形式,约占其总故障的70%左右,它不但导致人身触电事故,还会形成单相接地,进而发展成为相间短路,由此引发的电弧会造成瓦斯和煤尘爆炸。漏电保护器主要用来防止漏电火灾造成的经济损失和人身伤亡,因此得到广泛应用。 选择性漏电保护是指当电网发生漏电故障时,能够有选择地发出故障信号或切断故障支路电源,而非故障部分继续工作。从而减小故障停电范围,便于寻找漏电故障,缩短漏电停电时间,提高了供电的可靠性。 目前的矿井电网的选择性漏电保护系统主要采用零序电流大小及零序电流方向保护原理,这种原理在某一线路远远长于其他线路(即其分布电容与系统总的分布电容相差不大时)的情况下较难满足选择性的要求,保护装置可能发生拒动现象,不能很好的完成保护的目的。 本文在对井下电网漏电故障理论分析和仿真验证的基础上,提出了以dsPIC30F4012为核心,基于附加直流电源检测和零序功率方向的选择性漏电保护方案,介绍了基于这种选择性漏电保护方案的电网选择性漏电保护装置。该装置在总馈电开关处的漏电保护装置使用附加直流电源原理,在分支馈电开关处的漏电保护装置使用零序功率方向式保护原理,并且采用速度更快的PROFIBUS协议现场总线及光纤传输技术,使该选择性漏电保护装置的动作性能和抗干扰能力得到很大提升。
上传时间: 2013-06-13
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