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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串联电池组广泛应用于手携式工具、笔记本电脑、通讯电台、便携式电子设备、航天卫星、电动自行车、电动汽车及储能装置中。本文就电动汽车的串联电池组加以研究。 随着社会的发展以及能源、环保等问题的日益突出,电动汽车以其零排放,噪声低等优点越来越受到世界各国的重视,被称作绿色环保车。作为发展电动车的关键技术之一的电池管理系统(BMS),是电动车产业化的关键。电动汽车的快速发展,它的能量源-动力电池组,成了电动汽车发展的瓶颈。电池技术和电池能量管理系统(BMS)的研究成为解决这一问题的关键,越来越受到人们的关注。 电动汽车电池组相关技术中的电池管理系统是目前国内外研究的热点。本文描述了电动公交用锂电池配套的电池管理系统的设计与实现。 该电池管理系统在拓扑结构上采用集散式的检测方法,即每箱电池都配备检模块,将各模块所检测的相关电池数据通过内部总线传送给主控模块,再由主模块对整体数据进行分析和存储,并由CAN总线发送给电动公交各车载装置。 本论文首先比较了现有的几种电动汽车常用的电压测量方法,然后提出了电池管理系统中的串联电池组电压测量方法的整体设计方案。即采集各个电池单体的基本信息到BMS控制芯片(单片机MC9S12D64)中进行处理计算,从而得出电池工作状态等信息。 介绍了CAN总线与电动汽车中心控制器进行通信,实现整车的控制。在硬件设计中详细介绍了小系统的设计,电压采集系统的设计,CAN通信接口电路的设计,以及抗干扰等方面的电路设计。并介绍了一些重要器件的选择与参数确定。软件实现方面,着重讲述了检测板电压检测的的功能模块,最后对电池管理系统的进一步发展给出了一些展望。 目前,本课题的研究在理论和实践中都取得了很大的进展,在经过大量的软硬件调试与改进的基础上,该方法已经实现了良好、可靠的运行,取得了很好的效果,为下一阶段的准备打下了很好的基础。
上传时间: 2013-06-01
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轻型高压直流输电系统在解决交流系统非同步互联、向偏远地区的无源负荷供电、满足保护环境要求等方面具有很大的优势。在传统的基于两电平或三电平电压源型换流器的轻型高压直流输电系统中,换流器交流侧需要使用体积庞大和笨重的滤波装置,桥臂的高电压需要功率开关器件直接串联来实现等,增大了换流站的占地空间,降低了换流器的工作效率。 本文针对传统轻型高压直流输电系统所存在的缺点,采用一种新的模块化多电平换流器作为轻型高压直流输电系统的换流器。分析了模块化多电平换流器的工作原理,并提出将其应用于轻型高压直流输电系统的调制算法和控制策略。最后对控制系统的具体实现方案进行一定的探讨。通过仿真验证所提出的调制算法和控制策略的正确性。具体说来,全文的主要工作体现在以下几个方面: 1、详细讲述模块化多电平换流器的拓扑结构、子模块的具体实现形式及工作原理,并提出适合该换流器的调制算法。 2、详细介绍组成轻型高压直流输电系统的电压源型换流器的工作原理,分析电压源型换流器的间接电流和直接电流控制策略。 3、对基于模块化多电平换流器的轻型高压直流输电系统进行仿真,验证所提出控制策略的正确性。 4、探讨解决模块化多电平换流器子模块直流侧电容电压的均衡问题,提出一种较为简单有效的控制方法。 5、提出基于模块化多电平换流器结构的轻型高压直流输电控制系统的实现方法,并重点讲述子模块的数字逻辑电路的实现方法。
上传时间: 2013-04-24
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近年来,在电气传动领域中三电平变频器得到了广泛的应用。三电平逆变器拓扑结构的出现为高电压、大功率变频器的实现提供了一个有效的途径。研究和开发三电平大功率变频器,无论在技术上还是在实际应用上都有十分重要的意义。本文围绕三电平大功率通用变频器的实用化技术进行了深入分析和研究。 论文首先介绍了三电平逆变器主电路的拓扑结构、控制要求、基本原理、特性和PWM控制策略以及调试中存在的问题和相关的解决方法。 中点电位不平衡是三电平拓扑结构的一个固有问题。针对这一问题,本论文分析了中点电压不平衡的根本原因,采用了一种基于滞环控制的电压平衡控制方法。该方法根据负载电流方向的不同组合,通过调整小矢量的冗余状态和作用时间,并充分考虑到中矢量对中点平衡的影响,动态调整两个电容器上的电压,同时,详细地分析了当参考电压矢量落到具有一种或两种冗余小矢量的小三角形区间时开关状态的选择、开关序列的顺序以及作用时间的分配。 基于载波的调制策略是三电平变频器采用的主要调制方式之一。本论文对所采用的基于载波的调制策略,作了深入分析,得出了相应的谐波特性。基于谐波总含量,对调制特性的优劣进行了比较,同时得出了不同载波调制策略输出电压谐波含量与调制度变化的对应关系,并通过实验和仿真对相关结果进行了验证。 主电路和控制电路的硬件设计将直接影响到变频器的运行性能。本论文介绍了在现场实际运行中变频器的主回路及其控制回路的硬件设计,采用理论计算与实践验证相结合的方法得出器件相关参数,并且针对变频器内外RCD缓冲电路在工作时所产生的电压不平衡作了分析,详细的给出了其缓冲吸收电路算法。 最后,把本文的部分研究结果应用于实际工业现场中,研制了690V/600kW的大功率中压变频器,给出了现场运行结果。运行结果表明该变频器输出波形良好,性能满足要求。
上传时间: 2013-08-04
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蓄电池作为一种储能设备,广泛应用于国民经济的各个部门。近几年来,电动汽车行业迅速发展,对于纯电动汽车蓄电池是唯一的动力源,需要定期的满充满放的维护来提高电池性能,同时测量电池实际安时数。蓄电池的充放电技术与蓄电池相伴而生,与蓄电池的发展和应用有着密切的关系。充放电系统性能直接影响着蓄电池的技术状态,使用寿命,并决定着放电时对电网污染的程度。 目前,大功率蓄电池充放电系统仍大量采用晶闸管移相控制技术,该技术具有技术成熟,价格低廉的优点,但网侧功率因数低,对电网的污染大。而消除电网谐波污染、提高功率因数是电力电子领域研究的重大课题之一。本文为大功率锂离子蓄电池充放电设计的系统采用电压型PWM整流器和双向DC/DC变换器的结构,在实现能量双向流动的同时,实现网侧电流波形的正弦化控制,具有节能,对电网污染小等优点。 本文设计了主电路参数并在MATLAB/Simulink环境下进行了仿真。本文还提出了以MC9S12D64为核心的双向DC/DC变换器控制板和控制器的硬件、软件的完整的设计方案。充电采用恒流充电和恒压充电相结合的控制策略,实现单体电池电压控制,提高了充放电控制性能和安全性。充放电系统样机测试结果表明:满载时,系统效率80%以上,功率因数99%以上,谐波含量5%以下,满足设计要求,验证了系统设计的可行性。
上传时间: 2013-06-27
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近年来,以电池作为电源的微电子产品得到广泛使用,因而迫切要求采用低电源电压的模拟电路来降低功耗。目前低电压、低功耗的模拟电路设计技术正成为微电子行业研究的热点之一。 在模拟集成电路中,运算放大器是最基本的电路,所以设计低电压、低功耗的运算放大器非常必要。在实现低电压、低功耗设计的过程中,必须考虑电路的主要性能指标。由于电源电压的降低会影响电路的性能,所以只实现低压、低功耗的目标而不实现优良的性能(如高速)是不大妥当的。 论文对国内外的低电压、低功耗模拟电路的设计方法做了广泛的调查研究,分析了这些方法的工作原理和各自的优缺点,在吸收这些成果的基础上设计了一个3.3 V低功耗、高速、轨对轨的CMOS/BiCMOS运算放大器。在设计输入级时,选择了两级直接共源一共栅输入级结构;为稳定运放输出共模电压,设计了共模负反馈电路,并进行了共模回路补偿;在偏置电路设计中,电流镜负载并不采用传统的标准共源-共栅结构,而是采用适合在低压工况下的低压、宽摆幅共源-共栅结构;为了提高效率,在设计时采用了推挽共源极放大器作为输出级,输出电压摆幅基本上达到了轨对轨;并采用带有调零电阻的密勒补偿技术对运放进行频率补偿。 采用标准的上华科技CSMC 0.6μpm CMOS工艺参数,对整个运放电路进行了设计,并通过了HSPICE软件进行了仿真。结果表明,当接有5 pF负载电容和20 kΩ负载电阻时,所设计的CMOS运放的静态功耗只有9.6 mW,时延为16.8ns,开环增益、单位增益带宽和相位裕度分别达到82.78 dB,52.8 MHz和76°,而所设计的BiCMOS运放的静态功耗达到10.2 mW,时延为12.7 ns,开环增益、单位增益带宽和相位裕度分别为83.3 dB、75 MHz以及63°,各项技术指标都达到了设计要求。
标签: CMOSBiCMOS 低压 低功耗
上传时间: 2013-06-29
上传用户:saharawalker
多电平逆变器在大容量、高压场合得到了广泛的应用。在多电平逆变器的多种控制策略中,空间矢量脉宽调制(SVPWM)算法具有调制比大、能够优化输出电压波形、易于数字实现、母线电压利用率高等优点,成为人们关注的热点。 本文首先对电力电子技术的发展前景和多电平逆变器控制技术的发展状况进行了综述。在分析两电平逆变器工作原理的基础上对三电平逆变器进行了研究,综合比较了三电平逆变电路三种典型拓扑结构的优缺点;介绍了二极管箝位型三电平逆变器,分析了二极管箝位型三电平逆变器相对于传统两电平逆变器的优点,体现了课题研究的重要意义。其次,本文以中点箝位式三电平逆变器的基本拓扑结构为基础,着重分析了三电平空间电压矢量调制基本原理,提出了一种将最近的三个矢量合成参考矢量的空间矢量脉宽调制算法,给出大扇区和小三角形区域判断规则以及合成参考电压矢量的相应输出作用顺序,并优化了开关矢量的作用顺序,利于实现对中点电压的控制,使算法易于实现。再次,论文分析了三电平逆变器直流侧电容电压不平衡产生的原因,分析了大、中、小矢量对中点电位的影响,提出了能够影响中点电位波动的关键矢量,并通过分配成对小矢量的作用时间实现了对中点电位的控制。最后,采用MATLAB软件对所推导的三电平逆变器SVPWM调制算法进行了仿真分析,结果证明了算法的可行性。
上传时间: 2013-08-01
上传用户:icarus
随着家用空调的普及应用,空调已日渐成为耗能大户。我国经济建设多年来高速发展,正面临能源日益紧张的问题,由于空调节能尚有空间,因此人们普遍关注空调节能技术。在家用空调的各种节能技术中,直流压缩机变频驱动是发展的主流方向。从驱动方式上看,直流压缩机可以采用方波控制或矢量控制。与方波控制相比,矢量控制的空调直流压缩机具有噪声低、振动小、效率高等特点,更加符合节能和环保的发展方向。 本文主要研究了适用于空调压缩机负载的无转子位置传感器永磁同步电机矢量控制方法。首先从电机的基本方程入手,详细推导了永磁同步电机矢量控制的数学模型。详细分析了各种电流控制策略特点,提出了采用适合直流压缩机驱动的MTPA控制方式。 其次提出了具有凸极效应的压缩机永磁同步电机的一种简化模型,得到了适用于IPMSM的滑模观测器,解决了IPMSM在αβ坐标系中应用滑模观测器困难的问题。针对压缩机运行特点,采用全维状态观测器方法,实现IPMSM反电动势的观测,根据反电动势计算出电机转子位置和转速,实现了无传感器矢量控制。本文详细分析了全维状态观测器的极点配置方法,通过将四个极点配置在相同位置,简轻了计算量,也便于实现。 第三,由于反电动势估算法在电机低转速下不能正确估算转子位置,无法正常闭环起动,本文提出了一种简单的用于直流压缩机的起动方法,实现了压缩机的可靠起动。同时在深入分析电机等效模型的基础上,给出了一种简单的电机参数测量方法,通过简单测量和计算,得到系统实现无传感器永磁同步电机矢量控制所需的电感、电阻及反电动势系数等关键参数。 最后通过MATLAB/Simulimk7.1仿真软件对基于滑模观测器和基于全维观测器的永磁同步电机矢量控制方法进行了仿真验证,设计了以TMS320F2403数字信号处理器为控制核心的直流压缩机矢量控制实验平台,并进行了大量的实验验证。仿真及实验结果证明了本文理论分析和所提方法的正确性,并已应用于实际的直流压缩机矢量控制系统。
上传时间: 2013-06-13
上传用户:xuanchangri
近年来在运动控制领域三电平中压变频器的开发研究得到了广泛关注,三电平逆变器使得电压型逆变器的大容量化、高性能化成为可能,研究和开发三电平逆变器,无论在技术上还是在实际应用上都有十分重要的意义。 本文首先论述了三电平逆变器的原理,详细分析了一种控制策略—空间电压矢量法,给出PWM波的计算公式和开关动作次序,并仿真出波形。 其次阐述了三电平逆变器的主电路构成、功率器件MOSFET的驱动技术和基于DSP2407A控制系统硬件电路设计,并据此设计出了一套小容量三电平逆交器实验装置。 最后介绍了三电平空间电压矢量控制算法的实现和软件设计,给出了实验装置的运行结果,并分析了设计中存在的问题。
上传时间: 2013-04-24
上传用户:tfyt
高压变频调速技术节能效果显著,多电平逆变器是其常用的一种电路拓扑形式。三电平逆变器能降低功率器件耐压要求、降低谐波含量,普遍地采用电压空间矢量脉宽调制的控制策略。将DSP数字控制技术应用于三电平逆变器不仅简化了系统的硬件结构,提高系统性能,还可以实现系统的优化控制。 本文首先简要介绍了三电平逆变器的拓扑结构和控制策略,并阐述了二极管箝位式三电平逆变器电路结构和电压空间矢量脉宽调制控制策略的实现方法。在此基础上,通过对逆变器的工作过程分析,建立了逆变器的数学模型。并提出了一种能控制逆变器直流侧电容中点电位平衡并且能降低开关损耗的电压空间矢量脉宽调制方法。 本文在综述人工神经网络技术的基础上,提出一种基于复合人工神经网络的电压空间矢量脉宽调制算法,充分利用人工神经网络的快速并行处理能力、学习能力,缩短了计算时间,降低了由控制延时引起的谐波成分。最后在MATIAB/Simulink环境下,结合ANN工具箱建立了仿真模型。仿真结果证明了基于复合人工神经网络算法的可行性。 本文进行了三电平逆变器的主电路、开关器件驱动电路、电流电压检测电路和保护电路等的设计。根据三电平逆变器主电路功率开关多,驱动信号不能共地的特点,本文设计一种利用光耦隔离驱动功率开关器件的驱动保护电路,降低电磁干扰,并在过流等异常情况下实时保护功率开关器件。最后以TMS320LF2407DSP为数字控制平台,实现了三电平逆变器的电压空间矢量脉宽调制控制策略。
上传时间: 2013-07-07
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