本文的研究工作主要是围绕着变速恒频双馈风力发电机交流励磁电源研究展开的.根据变速恒频双馈风力发电系统对交流励磁电源的要求,本文首先对目前适合用作交流励磁电源的六种变换器进行了详细深入地比较分析,认为在目前的电力电子技术条件下,两电平电压型双PWM变换器是可用作变速恒频双馈风力发电机交流励磁电源的最具优势的一种变换器,而多电平与软开关技术的结合将是交流励磁电源的发展方向.对网侧PWM变换器的无电网电压传感器控制技术进行了研究,提出了一种基于虚拟电网磁链定向的无电网电压传感器的矢量控制方案,解决了初始虚拟电网磁链准确观测的难点,使网侧PWM变换器不用对电网电压进行采样即可实现矢量控制,省去了电网电压传感器及其处理电路但并不影响其控制性能,仿真和实验结果验证了所提出方案的良好控制性能.在转子侧PWM变换器的研究中,在电网电压恒定的情况下对DFIG矢量形式的数学模型进行简化,进行了基于定子磁链定向和基于定子电压定向的转子电流环控制器的设计研究.深入分析了DFIG风力发电系统最大风能追踪的机理和实现的方案,设计了基于定子电压定向矢量控制、实现最大风能追踪、有功和无功功率解耦的DFIG的控制方案.最后,将变速恒频双馈风力发电运行研究拓展到了电网故障条件下的运行控制.建立了计及电网电压故障的变速恒频双馈风力发电系统完整仿真模型,为系统不间断运行的研究、改进控制策略的验证和其它探索性研究提供了一个很好的平台.
上传时间: 2013-06-17
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随着电力电子装置的广泛应用,人们对电能变换的控制能力日益提高.但这些非线性装置所产生的无功和谐波污染也给电网带来越来越严重的危害.研究有源电力滤波器以补偿电力电子装置所引起的无功和谐波污染已成为电力电子应用技术中的一个重大研究课题. 本文主要研究一种基于DSP控制的运用于高压电力系统的新型大容量补偿装置,它结合了有源滤波器(APF)和静止无功补偿发生器(SVG),的优点,在抑制电网谐波的同时进行无功补偿. 传统补偿装置主要采用模拟控制.但模拟控制存在电路复杂、控制性能差、易受环境干扰等缺点.本文提出以TI公司TMS320LF2407高速处理器为核心的数字控制系统.更重要的是,该补偿装置使用的电抗和电容元件比传统SVC中的电抗器和电容元件小.大大缩小了装置的体积和成本. 另外,由于补偿装置中IGBT模块的额定工作电压的限制,若要将其运用于高压系统需要连接特殊的升压变压器,成本较高.如果能够借助一些辅助的外电路解决功率器件串联工作时的均压问题,那么就可以省去升压变压器的投资,降低了成本.这也是本文的一个研究方向. 本文首先回顾了电力系统有源滤波和无功补偿的发展情况,然后阐述了有源滤波和无功补偿的工作原理和关键技术.在此基础上,讨论了电力系统有源滤波和无功补偿装置的硬件设计及软件开发.最后,使用Matlab对系统进行了仿真并进行了实验验证.
上传时间: 2013-07-09
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随着电力电子装置越加广泛的投入使用,电能得到了更加充分的应用,但是伴随而来的是越来越多的非线性、冲击性负载的投入使用,电网中谐波污染日益严重,在针对此类谐波抑制和无功补偿装置的研究中,电力有源滤波器APF得到了广泛应用. 与传统无源滤波器比较,有源电力滤波器具有动态响应特性好,滤波特性不受系统阻抗的影响等优势.而APF所采用的谐波电流检测方法,直接决定了谐波的检测精度和跟踪速度,是决定谐波补偿特性的关键.本论文重点研究了谐波电流检测方法. 在众多有源滤波器的谐波及无功电流检测算法中,基于三相瞬时无功功率理论的应用最为广泛.应用此理论的i<,p>-i<,q>岛检测方法计算简单,具有较好实时性,适合电流快速检测的优点;但同时也存在很多局限性. 本文首先通过分析、比较总结出各类APF的优缺点和适用性,系统地研究了有源电力滤波器的两个关键技术:谐波电流检测和PWM信号发生器的控制策略;在此基础上,针对在负载电流有较大突变时补偿电路会产生较大畸变影响补偿效果的问题,以及三相电压畸变时i<,p>-i<,q>检测法存在的误差等问题,从基于DSP控制的三相四线制并联型有源电力滤波器的结构出发进行优化设计,提出了一种改进的i<,p>-i<,q>检测法,在该检测法中增加了平衡.APF直流侧电容总电压和上下电容电压的闭环控制,以消除负载电流突变时产生的畸变;并采用一种新颖的基于低通滤波的A相正序电压提取单元来代替原始的i<,p>-i<,q>检测法的PLL锁相环,在三相电压畸变情况下仍可以正确提取A相正序电压,以精确检测出谐波和无功电流. 最后通过MATLAB6.5对系统进行了仿真验证,仿真结果表明该算法能有效保证检测效果的实时性和精确性,证明了该算法的可行性.
上传时间: 2013-04-24
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随着电力电子技术的飞速发展,越来越多的电力电子装置被广泛应用到各个领域,其中相当一部分负荷具有非线性或具有时变特性,使电网中暂态冲击、无功功率、高次谐波及三相不平衡问题日趋严重,给电网的供电质量造成严重的污染和损耗.因此,对电力系统进行谐波抑制和无功补偿,提高电网供电质量变得十分重要.电力有源滤波器(Active Power Filter,简称APF)与无源滤波器相比,APF具有高度可控制和快速响应特性,并且能跟踪补偿各次谐波、自动产生所需变化的无功功率和谐波功率,其特性不受系统影响,无谐波放大威胁.并联型电力有源滤波器(Shunt Active Power Filter,简称SAPF)更是得到了广泛的应用. 近年来,自适应算法中的递推最小二乘法(简称RLS)应用越来越广泛,该算法简单,收敛速度快.应用基于RLS自适应算法的滤波器(简称RLS滤波器),可以快速有效的滤除杂波,同时自动调整滤波器参数,不断改进滤波性能,最终得到所需的信号. 本文研究了基于平均功率和RLS自适应算法的并联型有源滤波器.它的参考电流是一个同电网相电压同相位的三相平衡的有功电流,它包含两个分量:一个是由实测的三相负载瞬时功率计算得到的,基于平均功率算法的电网应该为负载各相提供的有功电流瞬时参考值;另一个是为了维持有源滤波器中逆变器的直流母线电压基本恒定,主要通过RLS滤波器计算得出的电网各相应该提供的有功电流瞬时参考值.两个分量的计算共同构成了该有源滤波器参考电流的计算.补偿电流指令值与实际补偿电流比较生成控制逆变桥工作的PWM脉冲,生成补偿电流,达到补偿负载无功和抑制谐波的目的. 应用RLS滤波器得到维持直流母线电压恒定的直流侧有功系数A<,dc>,克服了传统PI控制中参数难以得到且由于参数过于敏感而导致补偿后电流纹波太大的问题.使得当稳态时SAPF自身的功率损耗和暂态负载变化时因为直流侧电容提供电网和负载之间的有功功率差而引起的电压的波动迅速反馈到指令电流的计算中.RLS算法收敛快,SAPF实时性大大提高.基于该方法的SAPF结构简单,无需锁相器. 根据本文的算法应用MATAB建立了仿真系统,仿真结果表明基于该算法的SAPF的可行性和实时性.
上传时间: 2013-04-24
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能源和环境的双重压力、电子技术与控制理论的飞速发展使得柴油机控制能够采用电子控制技术,并成为柴油机控制的研究热点。本文针对我国内燃机车牵引用的柴油机(12V240ZJ6E),主要研究其电控单体泵的电子控制技术。实现了电控单体泵在实验台上的电子控制,为最终降低内燃机车柴油机在轻载工况下的燃油消耗率并改善其排放打下基础。在以下三方面展开研究工作: 首先,根据柴油机的燃油喷射原理,深入研究高压燃油在泵-管-嘴系统中的传递规律,分析燃油喷射系统的各种电子控制方式,结合我国内燃机车柴油机改造的现状并参考国内外应用实例,确定采用“电控单体泵系统”方案。针对性地分析电控单体泵的特性,总结出电控单体泵的控制规律。 其次,设计电控单体泵的高速大流量电磁阀驱动模块,其性能直接影响电磁阀的响应特性。通过计算和试验对比的方法获得不同驱动电压、不同续流回路情况时的动态响应,找出最优电路参数和控制参数。用于多缸柴油机的驱动模块可以修正各单体泵喷油特性的差异。 第三,设计凸轮轴转速的测量模块。采集安装于凸轮轴上的测速齿轮的脉冲信号,计算凸轮轴的瞬时转速和相位,并对瞬时转速进行预测,为查找脉谱表以确定喷油定时和喷油量奠定基础。凸轮轴转速的预测方法为“相邻区间+自适应参数修正”。 最后,设计控制电路,以数字信号处理器为主控芯片。在数字信号处理器中完成柴油机的转速测量和电磁阀驱动脉冲生成。由于内燃机车上的电磁环境比较恶劣,采用了抗干扰措施。 通过上述工作,掌握了电控单体泵系统的基本特性,完成了电子控制单元主要电路的设计,并实现凸轮轴的测速和电磁阀的控制。电子控制单元在电控单体泵试验台上进行了试验。结果表明,测速准确、电磁阀驱动及其控制方式合理,为后续工作打下良好的基础。
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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随着电力电子技术的飞速发展,越来越多的电力电子装置被应用到各个领域,给电网注入了不可忽视的无功以及谐波电流。 本文首先介绍了谐波的概念和谐波的危害,阐述了谐波问题研究的必要性和紧迫性,并对谐波抑制的方法作了简单的介绍。并在此基础上,通过对有源滤波器和无源滤波器各自的优缺点以及有源滤波器装置的结构、原理的分析,提出了基于DSP控制器的三相三线制并联型有源电力滤波器装置的设计方案。 并联有源电力滤波器主电路设计是核心环节之一。本文在三相三线并联型有源电力滤波器数学模型的基础上,通过对采用空间矢量调制的有源电力滤波器的工作过程的研究和分析,揭示了主电路各参数之间的相互关系。根据瞬态电流跟踪指标的要求推导出并联APF输出电感的估算公式。基于对电流跟踪误差矢量的度量,推导出直流侧电容电压临界值表达式。详细介绍了输出滤波器参数的设计方法。 实时、高精度的谐波检测是有源电力滤波器的重要部分。本文详细地介绍了瞬时无功功率理论,选择检测负载电流的方式以提取谐波。提出了用滑窗迭代作为低通滤波的数字算法,以快速分离负载电流中的基波分量得到谐波指令。以全数字控制为重点,对电流环的数字控制方式,包括数字PI调节器的设计做出了比较详细的分析。 本文用MATLAB/SIMULINK中的电力系统模块对有源电力滤波器进行了动态仿真研究。仿真结果表明这种拓扑结构的有源电力滤波器对电力系统中的谐波抑制具有较好的效果。 在理论分析和仿真研究的基础上,设计了基于TMS320LF2407A控制的并联型电力有源滤波器,对其控制系统硬件构成进行了详细的介绍。研制了实验样机,对并联型电力有源滤波器进行了初步的实验研究。
上传时间: 2013-04-24
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LED显示屏自问世以来经历了飞速发展,如今已经成为了平板显示器的一个重要产品。LED显示屏具有亮度高、功耗小、颜色鲜艳等特点,能完成实时性、多样性、动态性的信息发布任务,胜任各种户外公共场合。高效节能和保护环境已成为当今世界发展的重要议题。因此,为LED显示屏提供高效节能的电源及其驱动技术,就成为了LED大屏幕显示技术得到推广普及的关键性问题。 本文设计了一种低功耗、小成本的LED显示屏驱动电源,并在此基础上研究了LED显示屏的一种时序扫描算法。采用半桥式开关电源作为LED显示屏驱动电源的基本拓扑,完成了EMI滤波器、主电路和控制驱动电路的设计工作:利用FPGA和VHDL语言设计了基于PWM技术的闭环反馈控制,实现了恒压电源的基本要求;并在电源输出整流侧采用同步整流的设计方案,利用低导通阻抗的电力MOSFET,使整流损耗得到了大大降低。研究了LED显示屏的基本扫描算法,介绍了LED显示屏的一些基本常识和概念,利用FPGA和VHDL语言设计了一种简易的LED显示阵列。仿真和实验研究表明该电路结构简单、控制方便,扫描算法简易可行,满足了LED显示屏时序扫描控制的基本要求。
上传时间: 2013-06-23
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汽车从批量生产到现在已经有100多年的历史,其中,车辆电子化、电动化取得了惊人的进展,伴随而来的是汽车用电量的迅速增加。专家预计到2010年电气方面功率会达到10kW,电流将会增加3倍以上,如不增加电流,最有效的方法是尽量提高汽车电源供电电压。电压最好能在人体安全电压范围(DC60V)以下,42V是一种解决办法。采用42V电源,可以直接减小导线尺寸和实现轻量化,从而降低成本。 在新的42V电源系统中,采用42V/14V双电压方案,对目前的电气系统冲击较小,过渡平缓。本文在综合国内外相关研究的基础上,对42V/14V双电压电气系统的技术发展以及现状进行了较系统的研究。主要研究内容如下: 首先,本文分析了汽车电源升压的原因,介绍了国内外的现状。研究探讨新型42V电源系统对汽车蓄电池的影响,介绍了混合动力车用蓄电池的特点,比较目前混合动力车用几种蓄电池的方案。因为42V/14V双电压共存,存在多种直流电压变换器,本文分析了DC/DC变换器的结构和原理,设计了高频斩波型和二重软开关两种DC/DC变换器模块方案。 其次,介绍了混合动力汽车42V一体化启动发电机系统装置的特点,叙述其工作原理和系统组成。提出了一种基于永磁同步电机ISG系统的设计方案。在对永磁同步电机理论研究的基础上,本文完成了对永磁同步电机起动的实验和调试。通过对实验样机做起动实验,验证了本文设计的ISG系统及电机的硬件驱动的可行性。 最后,汽车电源系统升压会产生更高的瞬态高压和更强的电磁干扰,本文简要分析了其产生的原因,阐述了基本的抑制方法。 目前汽车电源系统由14V电源向42V电源发展已经是必然的趋势。作为过渡阶段,对42V/14V双电压系统的研究将会是汽车界最近时期的一个重要内容。42V汽车电源系统标准的实施,将对汽车电器和电子设备带来巨大的冲击,同时也会给整个汽车界带来新一轮的电气技术革命。
上传时间: 2013-07-23
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多电平逆变器中每个功率器件承受的电压相对较低,因此可以用低耐压功率器件实现高压大容量逆变器,且采用多电平变换技术可以显著提高逆变器输出电压的质量指标。因此,随着功率器件的不断发展,采用多电平变换技术将成为实现高压大容量逆变器的重要途径和方法。本文选取其中一种极具优势的多电平拓扑结构一级联多电平变频器作为研究对象,完成了其拓扑结构、控制策略及测控系统的设计。 @@ 首先,对多电平变频器的研究意义,国内外现状进行了分析,比较了三种成熟拓扑结构的特点,得出了级联型多电平变频器的优点,从而将其作为研究对象。对比分析了四种调制策略,确定载波移相二重化的调制方法和恒压频比的控制策略,进行数学分析和理论仿真,得出了选择的正确性及可行性。并指出了级联单元个数与载波移相角的关系和调制比对输出电压的影响;完成了级联变频器数学模型的建立和死区效应的分析。 @@ 其次,完成了相关硬件的设计,包括DSP、CPLD、IPM的选型,系统电源的设计、检测(转速、电流、电压、故障)电路的设计、通信电路的设计等。用Labwindows/CVI实现了上位机界面的编写,实现了开关机、设定转速、通信配置、电压电流转速检测、电流软件滤波、谐波分析。编写了下位机DSP的串口通信、AD转换、转速检测(QEP)以及部分控制程序。 @@ 最后,在实验台上完成硬件和软件的调试,成功的实现了变频器载波移相SPWM的多电平输出,并驱动异步电机进行了空载变频试验,测控界面能准确的与下位机进行通信,快捷的给定各种控制命令,并能实时的显示变频器的输出频率、输出电压和输出电流,为实验调试增加了方便性,提高了工作效率。 @@关键词:级联多电平逆变器;载波移相;IPM;DSP;Labwindows/CVI;测控界面
上传时间: 2013-04-24
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