直接转矩控制技术(DTC)是继矢量控制技术之后交流调速领域中新兴的控制技术,它采用空间矢量分析的方法,直接在定子坐标系下计算并控制异步电机的转矩和磁链,采用定子磁场定向,直接对逆变器的开关状态进行最佳控制,从而能够快速而准确地控制异步电动机的转矩和磁链,以获得转矩的高动态性能。目前在高速离心机行业,普遍采用通用型变频器,其通用性好,但参数较多,价格较贵,为了降低成本增强控制性能,本文利用直接转矩控制技术的优点,采用直接转矩控制策略设计并制作了针对高速离心机的专用变频器。 本文介绍了异步电动机和逆变器的基本数学模型,分析了异步电机直接转矩控制的基本原理,以及直接转矩控制系统的基本组成,对直接转矩控制系统进行了仿真研究,建立了基于MATLAB/Simulink的仿真系统,介绍了仿真模型的各组成部分,包括3/2变换、定子磁链、电机转矩观测模型、转矩调节器、磁链调节器、扇区判断、开关表选择等,给出了系统加减负载和加减转速仿真结果,仿真结果表明了其磁链轨迹近似为圆形,系统具有良好的动态和稳态性能,同时证明了建立的转矩和磁链观测模型以及控制算法的正确性和可行性。根据仿真实现方法以及结果的指导,设计并制作了整个系统的硬件电路,包括主电路(单相整流、滤波、制动电路、启动限流电路、逆变电路)、控制电路(DSP、驱动隔离放大、采样)并对各器件进行选型,给出了硬件各部分电路图;最后介绍了系统的软件流程以及各模块的程序实现,系统的软件部分采用C语言进行编程,实现了定子相电流的采样、定子相电压的计算、定子磁链的计算和开关信号的输出等功能。在分别对硬件和软件各部分进行调试后,进行了系统的联合调试,以TMS320F2808作为控制器,在一台功率为1.5KW的交流异步电机上实现了直接转矩控制。
上传时间: 2013-05-31
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近年来,多电平逆变器在高压大容量电能变换中得到广泛应用,而其控制策略和电路拓扑等已成为了研究热点。相对传统的两电平逆变器,它具有效率高动态性能好,对电动机产生的谐波少,适合高压大容量等优点。但随着电平数的增加,基本控制算法越来越复杂,同时还存在中点电压不平衡等问题。将DSP数字控制技术应用于多电平逆变器不仅简化了系统的硬件控制电路,提高了系统性能,还可以实现系统的优化控制。 本文以二极管箝位式三电平逆变器为研究对象,首先介绍了三电平逆变器的拓扑结构和工作原理,对三电平逆变器的电路方程进行了深入的分析,在开关函数的基础上建立了三电平逆变器的数学模型。在此基础上,对空间电压矢量脉宽调制(SVPWM)算法进行了改进,并详细推导了该调制算法的计算公式,结合中点电位控制来确定开关矢量的作用顺序,使仿真和实现都比较容易。然后重点分析了三电平逆变器直流侧电容电压不平衡问题产生的原因,提出了一种能控制逆变器直流侧电容中点电位平衡的电压空间矢量脉宽调制方法。最后采用MATLAB仿真软件对所推导的三电平逆变器SVPWM调制算法和中点电位平衡控制方法进行了仿真分析,证明了该调制算法的正确性和可行性。
上传时间: 2013-05-20
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世界能源危机和环境恶化促使开发利用可再生能源和各种绿色能源以实现可持续发展成为人类当前的首要任务。而随着太阳能电池和电力电子技术的不断进步,光伏发电技术和产业不仅是当今能源的一个重要补充,更具备成为未来主要能源的潜力。当前,光伏发电不断向低成本、高效率和高功率密度方向发展,太阳能光伏利用的主要形式将是并网发电系统。 @@ 本文主要工作是研究一种光伏发电并网/独立双模式逆变器的控制策略,这种逆变器不仅可靠性好,而且能提高可再生能源利用率。文章对光伏发电应用形式和并网逆变器的分类进行了阐述,综合考虑可靠性、工作效率和成本,选择两级全桥结构逆变器作为研究对象,该拓扑结构多应用于小型并网逆变器。 @@ 通过分析比较各种电流控制方式,选择单极性SPWM控制方式来产生本文逆变器控制信号。根据系统具体情况,在不同的运行模式下应用不同的控制策略。并网运行时,电网决定逆变器的输出电压,逆变器看作电流源,采用电流双闭环控制输出电流;独立运行时,逆变器采用电流电压闭环控制输出电压。并利用MATLAB Simulink对两种模式下工作的单相和三相逆变器进行仿真。依据瞬时无功理论,提出一种应用在三相电路的软件锁相环,仿真结果显示该锁相环锁相效果良好。 @@ 双模式逆变器在两种模式间切换的时候,容易对负载、电网和电源本身造成冲击和干扰,需要采取有效的切换控制方法来减少这种影响。本文详细分析了独立模式和并网模式之间切换过程,并对不同的切换顺序进行比较,并给出一种两种模式间无缝切换的控制方法。利用MATLAB Simulink对单相和三相逆变器两种模式间切换过程进行建模仿真,结果证明了这种模式切换方法的可行性。 @@ 介绍了以DSP(TMS320F2812)为核心的控制电路,并对部分硬件设计进行了分析,给出了部分软件流程图。 @@关键字:光伏发电系统;逆变器;并网运行;独立运行;无缝切换
上传时间: 2013-04-24
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在能源日渐枯竭、环境污染日益严重的今天,太阳能作为一种新兴的绿色能源,以其取之不竭、用之不尽、无污染等优点,受到人们越来越多的重视。作为太阳能利用的一种有效方式,光伏发电技术得到了迅速地发展。 光伏充电控制系统是光伏发电系统中重要的组成部分,光伏电池将太阳能转变为电能,蓄电池将转化出来的电能储存起来,充电控制系统在该过程中起着枢纽作用。本文以光伏充电控制系统作为研究对象,从系统的参数选择、拓扑结构、控制策略、最大功率跟踪及蓄电池的保护等方面作了详细的分析和研究。论文主要工作如下: 1)本文详细介绍了最大功率点跟踪技术在光伏充电系统中的应用,分析和比较了常用的最大功率点跟踪方法的优缺点,讨论了一种改进的MPPT算法--“山峰”逼近法。与原有的跟踪方法相比,该方法具有良好的启动特性,最大功率点跟踪精度、系统对外界条件变化的响应速度和运行的稳定性都有一定的提高。仿真结果表明这种算法能够准确地找到最大功率点。 2)通过对蓄电池充电特性和常用充电方法的分析,制定了本文所采用光伏充电方法,其充电过程分为最大功率充电、恒压充电和浮充电三种状态。该方法综合了恒流充电快速、安全的优点和恒压充电能够控制过充电以及在浮充状态保持电池100%电量的优点。 3)分析和比较了不同光伏充电控制系统的结构、性能和特点,确定采用Buck拓扑作为智能光伏充电系统的主电路结构,该电路结构简单,运行可靠,可以满足最大功率跟踪和光伏充电的要求。给出了该系统主电路、控制电路各元件参数的选择和系统的软件设计流程图。 4)根据前面的理论研究,本文设计制作了智能光伏充电控制系统的实验样机,并进行了实验研究,获得了良好的实验结果。
上传时间: 2013-07-20
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在以节能、环保和安全为中心的现代汽车中,电气设备越来越多,电气负荷越来越大,用新的42V车载电源系统取代现有的14V电源系统将是大势所趋。目前车载开关电源大都采用模拟控制方案,具有很多缺点,因此非常有必要研究数字控制方案,以便提高变换性能。鉴于此,开展了以车载数字开关电源的理论与设计为对象的研究内容: 基于L4981B的Boost DC/DC变换器的实现。在Boost DC/DC变换器理论分析的基础上,利用有源PFC电路板,基于模拟控制器L4981B制作成最大输出功率1kW的24VDC-42VDC变换器。 基于TL494的推挽DC/DC和Boost DC/DC变换器的实现。在推挽变换器理论分析的基础上,基于模拟控制器TL494进行了功率电路、控制电路和保护电路的原理图设计和PCB设计,制作成最大输出功率0.5kW、系统效率87%的24VDC-42VDC车载开关电源。利用此电路板,基于模拟控制器TL494制作成最大输出功率1kW的24VDC-42VDC变换器。 基于TMS320F2808的Boost DC/DC变换器和单相逆变器的实现。在Boost DC/DC变换器和单相逆变器相关理论分析的基础上,采用数字PI控制,基于数字控制器TMS320F2808进行了功率电路、输出电压闭环控制电路、检测电路和驱动电路的原理图设计和PCB设计以及软件设计,制作成额定输出功率0.5kW、系统效率86%的24VDC-42VDC车载数字开关电源和24VDC-97VDC-330VDC、42VDC-24VAC变换器。
上传时间: 2013-07-04
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本文研究了高频感应加热电源的锁相控制技术。分别建立了定角与定时控制技术的MOSFET电压型谐振逆变器仿真模型,分析比较了两者的优缺点,从而得出了定角控制技术为较优的结论;通过理论分析与实验测量MOSFET损耗的方法对最优锁相角度的选取进行了探索;最后设计了以DSP为核心的定角锁相控制电路,并运用MATLAB软件进行了仿真研究以及DSP代码自动生成,验证了方案的可行性。这种控制方法可以使逆变器工作在小感性准谐振状态,降低了MOSFET损耗,具有线路简单、响应迅速、控制灵活等优点,为工程运用打下了坚实的基础。
上传时间: 2013-05-29
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矢量控制变频调速系统是国内当前电气传动和自动化领域研究的热点和技术攻坚的难点。矢量控制技术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。其思想就是将异步电动机的数学模型通过坐标变换,将定子电流矢量分解为按转子磁场定向的两个直流分量并分别加以控制,从而实现磁通和转矩的解耦控制,以期达到独立控制电机转矩的效果。 本课题基于矢量控制的基本原理,采用TI公司最先进的电机控制专用DSP芯片TMS320F2812,开发出了一套基于转子磁链位置估计和转子速度估计的电流转速双闭环的转子磁场定向直接矢量控制变频调速系统,并实现了实际运行,初步达到了产品化的目标。主要的工作如下: (1)从电机数学模型和坐标系变换入手,采用电流转速双闭环的转子磁场定向直接矢量控制方案,深入探讨了SVPWM和矢量控制的基本原理,并完成了调速系统的功能框图; (2)基于TI公司的DSP芯片TMS320F2812和MITSUBISHI的IPM模块PM50RSA120,设计了调速系统的硬件电路,包括控制电路,驱动电路,电源电路和操作面板电路等; (3)设计了基于转子磁链位置估计和速度估计的电流转速双闭环的转子磁场定向直接矢量控制变频调速系统的软件部分,给出了调速系统的软件流程图和各子模块的具体实现; (4)采用先进的自适应Fuzzy-PI调节器来代替传统的PI调节器作为速度控制器,取得了较好的控制效果; (5)搭建了整个变频调速实验平台,进行了整机测试,给出了实验结果和结论。 该系统已经成功应用于矢量变频器成品生产中,在北京天华博实电气有限公司的变频器生产车间进行了相应的实验。实验表明,该系统具有良好的动静态性能,运行稳定,抗干扰能力强,获得用户好评,不失为一套具有先进性、新颖型、实用性的高性能变频调速系统。
上传时间: 2013-05-25
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近几十年来,由于大功率电力电子装置的广泛应用,使公用电网受到谐波电流和谐波电压的污染日益严重,功率因数低,电能利用率低。为了抑制电网的谐波,提高功率因数,人们通常采用无功补偿、有源、无源滤波器等对电网环境进行改善。近年来,功率因数校正技术作为抑制谐波电流,提高功率因数的行之有效的方法,备受人们的关注。 本文在参阅国内外大量文献的基础上,综述了近年来国内外功率因数校正的发展状况,简要分析了无源功率因数与有源功率因数的优、缺点,并详细分析了有源功率因数校正的基本原理和控制方法。在通过对主电路拓扑与控制方法的优、缺点比较后,选择BOOST变换器作为主电路拓扑,采用基于平均电流控制的UC3854控制器,设计了容量为300W的两级有源功率因数校正电路的前一级电路,计算了主电路与控制电路的元件参数。根据此参数,基于MATLAB环境下对功率因数校正前、后的电路进行了仿真,通过仿真波形的分析。最后搭建实验电路进行实验,采集实验波形,对实验结果进行分析,进-步验证了本设计参数的正确性与准确性。 本文功率因数校正电路的设计,使电路的功率因数得到了明显的改善,达到了设计要求,同时电路的总谐波畸变因数控制在了一定的范围,减少了对电网的污染。并且电路的输出电压稳定,为后一级的电路设计奠定了基础。
上传时间: 2013-05-22
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太阳能作为一种新型能源以其清洁、储量大、无污染等优点使其利用越来越受到人们的重视,而光伏发电技术的应用更是人们普遍关注的焦点。本文主要研究了光伏并网发电系统的控制方法。由于目前光伏电池的价格高,转换效率比较低,为了降低系统造价和有效的利用太阳能,对光伏并网系统的控制方法的研究显得尤为重要。 本文针对光伏并网发电系统的特点,将其分为三部分进行研究。研究了光伏电池的工作原理及输出特性,在此基础上建立了其仿真模型。利用PSIM仿真软件对不同环境及不同日照强度下的太阳能电池输出特性进行了仿真。仿真与实测数据的对比验证了其仿真模型的正确性,为后续的仿真奠定基础。 光伏板的最大功率点的控制是实现光伏并网高效率的输出的必要条件。采用基于模糊控制的方法求取最大功率点驱动boost升压变换器,用以实现最大功率点跟踪和控制。针对电导增量法和干扰法的不足,研究了基于模糊控制的方法。从仿真及实验的结果均能看出系统的稳态功率损耗大大缩小,提高了其稳态性能。 阐述了并网逆变器的工作原理和控制策略。基于逆变控制方法的研究,对系统进行了仿真与实验。其中控制方法采用电流滞环跟踪控制。从仿真及实验结果中可以看出实现了输出功率因数为1的控制目标。 开发了光伏并网的实验系统,设计了基于DSP的最大功率点控制系统和逆变并网系统。实验结果表明,本文采用的控制策略和设计方法是可行有效的,主电路和控制电路的设计是合理的。
上传时间: 2013-07-28
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由于永磁无刷直流电机既具备交流电机结构简单、运行可靠、维护方便等一系列优点,又兼有普通有刷直流电机调速特性好、运行效率高的优点,因此它在当今国民经济各个领域得到了越来越广泛的应用。本文对基于DSP的无刷直流电机控制系统进行了设计和研究。 本论文首先回顾了无刷直流电机的产生、发展历程,介绍了目前的热点研究方向和最新研究成果。 第二章对无刷直流电机的组成环节、结构、工作原理、运行特性进行了分析,并且建立了无刷直流电机的数学模型,对其控制方法进行了讨论。同时,DSP控制器由于其高速的处理能力和丰富的片上资源,已经广泛的应用于电机控制领域。 第三章介绍了TI的高性能DSP芯片 TMS320LF2407A的结构和性能,提出了基于 TMS320LF2407A 的 BLDCM 的控制方案,并且对系统的相关环节进行了讨论和分析。 第四、五两章分别完成了硬件和软件的设计。此系统是基于PWM技术和PID算法的双闭环控制系统。硬件电路包括了控制电路、主电路、检测电路、保护电路几个部分;软件采用模块化的编程思想,编制了各程序模块的控制流程图,并论述了其实现方面的若干问题。 第六章给出了系统的仿真实验结果及分析。 第七章对全文内容进行了总结,并对无刷直流电机控制系统提出了展望。
上传时间: 2013-04-24
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