随着能源消耗的不断增长和生态环境的日益恶化,世界各国都在积极寻找一种可持续发展且无污染的新能源。太阳能作为一种高效无污染的新能源,尤其受到人类的重视。近年来,许多国家都非常重视发展太阳能光伏发电系统,光伏并网发电技术已成为太阳能光伏应用的主流。本文对光伏并网发电系统进行了详细介绍,并对其控制方法进行了研究。太阳能光伏并网发电系统的两大核心部分是太阳能电池板的最大功率点跟踪(MPPT)控制和光伏并网逆变控制。首先,本文对太阳能电池的工作原理及工作特性进行介绍,详细分析太阳能电池工作的等效电路和数学模型。其次,本文对几种传统的最大功率点跟踪(MPPT)控制算法进行了研究、分析和比较,提出各自优缺点。基于最大功率跟踪过程的快速性和稳定性,设计采用逐步逼近法实现光伏发电系统中太阳能电池的最大功率输出,以提高系统的性能和最大功率点跟踪速度。再次,基于光伏并网逆变器的控制目标,研究了光伏并网逆变器的常用控制方法,参考国内外资料,选择重复-PI控制作为光伏并网逆变器的控制策略。最后,基于TMS320LF2407高速数字信号处理器,设计光伏并网发电系统,给出系统的硬件参数和软件流程图,并针对实验和仿真波形进行分析。
上传时间: 2013-06-06
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超声波电源广泛应用于超声波加工、诊断、清洗等领域,其负载超声波换能器是一种将超音频的电能转变为机械振动的器件。由于超声换能器是一种容性负载,因此换能器与发生器之间需要进行阻抗匹配才能工作在最佳状态。串联匹配能够有效滤除开关型电源输出方波存在的高次谐波成分,因此应用较为广泛。但是环境温度或元件老化等原因会导致换能器的谐振频率发生漂移,使谐振系统失谐。传统的解决办法就是频率跟踪,但是频率跟踪只能保证系统整体电压电流同频同相,由于工作频率改变了而匹配电感不变,此时换能器内部动态支路工作在非谐振状态,导致换能器功率损耗和发热,致使输出能量大幅度下降甚至停振,在实际应用中受到限制。所以,在跟踪谐振点调节逆变器开关频率的同时应改变匹配电感才能使谐振系统工作在最高效能状态。针对按固定谐振点匹配超声波换能器电感参数存在的缺点,本文应用耦合振荡法对换能器的匹配电感和耦合频率之间的关系建立数学模型,证实了匹配电感随谐振频率变化的规律。给出利用这一模型与耦合工作频率之间的关系动态选择换能器匹配电感的方法。经过分析比较,选择了基于磁通控制原理的可控电抗器作为匹配电感,通过改变电抗控制度调节电抗值。并给出了实现这一方案的电路原理和控制方法。最后本文以DSP TMS320F2812为核心设计出实现这一原理的超声波逆变电源。实验结果表明基于磁通控制的可控电抗器可以实现电抗值随电抗控制度线性无级可调,由于该电抗器输出正弦波,理论上没有谐波污染。具体采用复合控制策略,稳态时,换能器工作在DPLL锁定频率上;动态时,逐步修改匹配电抗大小,搜索输出电流的最大值,再结合DPLL锁定该频率。配合PS-PWM可实现功率连续可调。该超声波换能系统能够有效的跟随最大电流输出频率,即使频率发生漂移系统仍能保持工作在最佳状态,具有实际应用价值。
上传时间: 2013-04-24
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带整流桥及电容的逆变器直流控制电源,可在电网短时低电压时提供电压支撑.
上传时间: 2015-05-08
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超声波换能器由于负载的变化以及外界环境的变化等因素,导致超声波电源的输出频率与谐振频率不匹配,从而使清洗效果不佳。超声波电源是超声清洗机的核心部分,为实现其高效稳定的工作,需要对其工作频率进行自动跟踪控制。为此,本文设计了基于单片机PIC16F886为控制核心的超声波电源,其额定输出功率为600W,工作频率为20kHz,并实现了对频率的实时跟踪控制。主要研究内容如下: 首先,根据超声波电源的性能指标要求,设计了超声波电源主电路系统,主电路系统由整流滤波电路、逆变电路、匹配电路等单元组成,逆变电路采用全桥逆变拓扑结构,文中对主电路系统进行了详细分析与设计,并采用Multisim仿真软件对主电路系统各个部分进行仿真。 其次,设计了超声波电源频率跟踪的控制方案,该控制方案采用锁相环频率跟踪的控制思路并结合PID控制方法。为此设计了相应的控制软件,采用C语言编写主程序、A/D转换程序、PID控制程序等。 最后,以PIC16F866单片机芯片为控制核心,设计了超声波电源控制系统,主要包括采样电路、驱动电路、单片机外围电路等,分析了其工作原理。并采用Proteus软件对控制系统进行仿真。仿真结果表明,所设计的超声波电源控制系统能实现频率自动跟踪,与超声波换能器相匹配,工作在谐振状态,达到了设计要求。
上传时间: 2022-06-11
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超声波电源广泛应用于超声波加工、诊断、清洗等领域,其负载超声波换能器是一种将超音频的电能转变为机械振动的器件。由于超声换能器是一种容性负载,因此换能器与发生器之间需要进行阻抗匹配才能工作在最佳状态。串联匹配能够有效滤除开关型电源输出方波存在的高次谐波成分,因此应用较为广泛。但是环境温度或元件老化等原因会导致换能器的谐振频率发生漂移,使谐振系统失谐。传统的解决办法就是频率跟踪,但是频率跟踪只能保证系统整体电压电流同频同相,由于工作频率改变了而匹配电感不变,此时换能器内部动态支路工作在非谐振状态,导致换能器功率损耗和发热,致使输出能量大幅度下降甚至停振,在实际应用中受到限制。所以,在跟踪谐振点调节逆变器开关频率的同时应改变匹配电感才能使谐振系统工作在最高效能状态。针对按固定谐振点匹配超声波换能器电感参数存在的缺点,本文应用耦合振荡法对换能器的匹配电感和耦合频率之间的关系建立数学模型,证实了匹配电感随谐振频率变化的规律。给出利用这一模型与耦合工作频率之间的关系动态选择换能器匹配电感的方法。经过分析比较,选择了基于磁通控制原理的可控电抗器作为匹配电感,通过改变电抗控制度调节电抗值。并给出了实现这一方案的电路原理和控制方法。最后本文以DSPTMS320F2812为核心设计出实现这一原理的超声波逆变电源。实验结果表明基于磁通控制的可控电抗器可以实现电抗值随电抗控制度线性无级可调,由于该电抗器输出正弦波,理论上没有谐波污染。具体采用复合控制策略,稳态时,换能器工作在DPLL锁定频率上;动态时,逐步修改匹配电抗大小,搜索输出电流的最大值,再结合DPLL锁定该频率。配合PS-PWM可实现功率连续可调。该超声波换能系统能够有效的跟随最大电流输出频率,即使频率发生漂移系统仍能保持工作在最佳状态,具有实际应用价值。
上传时间: 2022-06-18
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超声波电机(Ultrasonic Motor,简称USM)是近二十年来发展起来的一种新型驱动装置,该电机不同于传统的电磁感应电机,它是利用压电陶瓷的逆压电效应激发超声振动,借助弹性体谐振放大,通过摩擦耦合产生旋转运动或直线运动.这种电机的具有响应快、结构紧凑、低转速、大力矩、不受电磁干扰、断电自锁等优点,在微型机械、机器人、精密仪器、家用电器、航空航天、汽车等方面有着广泛的应用前景.随着超声波电机的推广应用和产业化发展的需要,对超声波电机的驱动和控制技术的研究就非常必要了,小型化、通用化、高性能的驱动电源和简单而又实用的控制技术已成为国内外研究的热点.该文对于单一的定位控制,研究一种简单且控制精度高的控制算法,结合所研制的纵扭复合型超声波电机样机,实现了高精度(0.010度)的定位控制,另对基于高性能DSP的驱动电源进行了初步的探讨和研究,研制了通用性较高的驱动电源.该文开展的主要研究工作和取得的成果如下:1.简要地介绍了超声波电机的原理、发展历史和特点,重点分析了超声波电机驱动电源和定位控制的研究进展和存在的问题,从而引出该硕士论文的研究意义和主要内容.2.从理论和实验上揭示这种电机具有的高分辨率和步进特性实质,提出了利用此特性实现高精度的定位控制策略——步进定位法,并分析了影响其定位精度的因素,结合所研制的纵扭复合型超声波电机样机,实现了高精度(0.010度)的定位控制,并确定了相关控制参数的选择准则.3.简要介绍了常用开关变换器结构,设计了以MOSFET为开关器件的半桥式逆变功率电路.介绍了高性能DSP(TMS320LF2407)为核心的控制信号发生电路和以UC3842为控制芯片的可调压直流电源,结合控制电路和功率变换电路获得了驱动超声波电机所需两项幅值、频率、相位可调的交变方波,具有较高的通用性,为进一步开展运用较复杂控制策略的超声波电机位置和速度伺服控制研究打下一定基础.
上传时间: 2013-04-24
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数字控制技术在开关电源中的应用正变得越来越广泛,开关电源的数字控制器包含三个主要的功能模块:模数转换器、数字补偿器和数字脉宽调制器。本论文总结和比较了当今国际上高频开关电源数字控制器各个模块的先进技术和发展方向。 数字电源要在高频开关电源应用领域中实用化、市场化,在技术上仍然存在许多的难关需要攻克。其中模数转换器和数字脉宽调制器的分辨率问题给系统带来了极限环振荡的隐患,采样时滞现象增加了实现电源的电压调节快速动态响应特性的难度,同时数字补偿器必须在一个开关周期内完成若干次乘法和加法运算以便及时更新占空比信息,从而对数字控制器的运算速度提出了非常高的要求。本文集中研究和讨论解决这些技术难点的途径,利用matlab中的SISOTOOL块,通过直接数字设计提出了2P2Z的数字补偿算法。按照高频开关电源的设计步骤,本文对主要元器件进行了参数的计算以及选型,并利用matlab中的SIMULINK模块对电路的稳态瞬态性能进行仿真研究。 为了对理论分析和仿真研究进行验证,本文设计实现了一款基于DSPic30F2020高性能数字信号处理器并采用2P2Z控制算法的高频全桥拓扑大功率通信一次电源整流模块。实验结果表明,该数字电源方案稳定可靠,性能参数优异,能够满足应用的需要。
上传时间: 2013-04-24
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电气驱动系统是电动汽车的心脏,主要由驱动电机、功率变换器和控制器等三个子系统构成。本文以TI公司的TMS320LF2407A为系统控制核心,富士公司的IPM模块为逆变器开关器件,运用空间矢量技术,设计了异步电机变频调速控制系统。 论文在异步电机数学模型基础之上,分析了转速闭环转差频率控制系统以及矢量控制系统的控制策略和实现方法;为了给控制系统提供电源,论文设计了使用UC3843作为控制核心的反激型开关稳压电源,介绍了UC3843以及电源电路的工作原理及设计;论文详细设计了控制系统的主电路、控制电路以及保护和告警电路;针对电动汽车电机控制器运行环境复杂,处在大量的干扰中,论文从电路板PCB的设计以及控制器机箱内部布局布线等方面充分考虑了其电磁兼容性;根据现场调试的经验,在实验室中使用磁粉制动器模拟电机负载搭建了异步电机试验台,实验结果表明了控制系统具有良好的调速性能和较宽的调速范围。
上传时间: 2013-04-24
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v无刷直流电动机具有结构简单、可靠性高、维护方便、运行效率高和调速性能好等优点,随着微处理器技术、电力电子技术、控制理论,以及低成本、高磁能积永磁材料的发展,得到越来越广泛的应用。无刷直流电动机采用无位置传感器控制,电动机结构更加简单,应用范围扩大,相对于有位置传感器控制优势明显。本论文围绕无刷直流电动机的无位置传感器控制进行较为系统和深入的研究。 首先,论文从基本电磁定律出发,在分析无刷直流电动机结构和工作原理的基础上,建立了无刷直流电动机的数学模型,为分析无刷直流电动机无位置传感器控制奠定基础。 其次,根据无刷直流电动机反电势过零检测原理,对反电势过零检测法的各种实现方法进行研究,比较各种实现方法的优缺点,指出它们的适用范围。在此基础上,给出带通滤波法及其简化电路形式,提出使用带通滤波器获取反电势三次谐波的方法。论文将直流电源负端电压作为带通滤波法和带通滤波三次谐波法的参考电平。 论文对无刷直流电动机无位置传感器控制中的关键问题-起动方法进行研究,在详细分析“三段式”起动方法的实现过程的基础上,给出了从外同步到自同步平稳切换的条件。论文在研究无刷直流电动机无位置传感器控制换相方法的基础上,提出了一种新的换相方法,提高了电动机运行平稳性和系统稳定性。在带通滤波三次谐波法中使用该换相方法,无需对三次谐波积分即可得到换相时刻。 滤波器是反电势法中反电势过零检测电路的重要组成部分。论文在分析无刷直流电动机端电压信号特点的基础上,给出滤波电路的技术要求,根据滤波器基本设计原理,分别对一阶RC无源带通滤波器和二阶RC有源低通滤波器进行电路设计和参数计算,并通过实验验证理论分析和仿真结果。这些为通过检测反电势过零点获得可靠的换相信号创造了条件。 论文还分析了无刷直流电动机无位置传感器控制中产生转子位置检测误差的原因,提出了相应的校正方法。通过分析无刷直流电动机的换相过程,建立了换相状态的等效电路和数学模型,研究了转子位置误差引起的电动机超前、滞后换相现象,及其由此产生的非导通相环流,在理论分析的基础上,进行了仿真计算,并与实验结果对照分析。 功率器件的功率损耗分析在逆变器设计和提高控制系统的可靠性方面具有重要作用。论文构建了由IGBT组成的简化逆变器模型,并进行仿真研究。针对不同的开关频率和栅极电阻,定量计算了IGBT开关过程中各阶段的功率损耗,给出了变化规律,对逆变器的设计具有重要的指导意义。最后,论文研制了基于反电势过零检测法的无位置传感器无刷直流电动机控制系统,控制系统由硬件和控制软件两部分组成。硬件部分包括主电源整流滤波电路、控制电源电路、反电势过零检测电路、驱动和逆变电路以及保护电路等,控制软件包括电动机起动模块(包括定位、加速、切换)、电动机运行控制模块(包括过零检测及校正、换相)和各保护功能模块。对系统进行了调试,并对论文中所分析和提出的各种方法进行了相关的实验研究,给出了实验结果。
上传时间: 2013-06-06
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电动车是指以车载电源为动力,用电机驱动车轮行驶,符合道路交通、安全法规各项要求的车辆,电动车无内燃机汽车工作时产生的废气,不产生排气污染,对环境保护和空气的洁净是十分有益的,几乎是“零污染”。电动汽车的研究表明,其能源效率已超过汽油机汽车。特别是在景区运行,汽车走走停停,行驶速度不高,电动汽车更加适宜。电机驱动及控制系统是电动汽车的核心,本文主要设计的是电动游览车用异步电动机的驱动控制系统。 本文设计了以IGBT作为开关元器件的主电路结构,通过多次改进结构,并设计采用了具有硬件互锁功能的驱动电路,进一步提高了主电路的可靠性。以TI公司生产的TMS320LF2407A芯片为系统控制核心,设计了控制电路以及保护电路;编写了以矢量控制作为核心算法、空间电压矢量控制作为PWM控制方式的控制程序。通过研究单神经元矢量控制的原理,进行了仿真,验证了单神经元矢量控制具有更好的快速性、鲁棒性和自适应性。 通过大量的实验和实际现场装车调试证明,本文设计的异步电动机控制系统可靠性高,动态性能良好,控制简单,适合在蓄电池供电的逆变器应用场合(电动车)。
上传时间: 2013-04-24
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