如何解决能源危机问题,已经成为全球关注的热点。在当前可利用的几种可再生能源中,太阳能和风能是应用比较广泛的两种。太阳能、风能在资源条件和技术应用上都有很好的互补特性,综合考虑太阳能和风能在多方面的互补特性而建立起来的风光互补发电系统是一种经济合理的供电方式。小型风光互补发电系统可以满足远离电网地区的独立供电的需求。 本论文的主要工作如下: 1、分析了小型风光互补发电系统的结构,研究了小型风光互补发电系统各个组成部分的工作原理及其运行特性。 2、分析了风力发电、光伏发电以及蓄电池充电的控制策略,重点研究了最大功率点跟踪控制,并在此基础上,归纳总结出一套可行的总体控制方案。 3、设计了一个以dsPIC30F2010单片机为核心的小型风光互补发电系统控制器,对开关电源电路、电流检测电路、电压检测电路、DC/DC变换电路、卸载电路等模块电路进行了硬件设计,在软件方面,采用功能块设计的方法,对AD采样、PWM控制、光伏充电、风机充电、卸载保护、PI控制、状态显示和过放保护等进行了软件编程。 4、对控制器进行了实验调试,实验结果表明本文研究开发的小型风光互补发电控制器结构简单,能够实现光伏发电和风力发电的最大功率点跟踪控制,满足蓄电池分段式充电以及过充、过放保护的要求。
上传时间: 2013-08-01
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伺服系统是一种输出能够快速而精确地响应外部的输入指令信号的控制系统。伺服系统在工业控制和家用电气、航空航天等领域的应用越来越广泛。现代工业生产对伺服设备的性能也提出了越来越高的要求。因此,研制高性能、高可靠性的交流伺服系统有着十分重要的现实意义。 在伺服领域,永磁同步电机在结构特点和运行方式上具有比其它类型的传统伺服电机更为优秀的运行性能和更广泛的适用范围,被越来越多的应用到交流伺服系统。以数字信号处理技术为基础、以永磁同步电机为执行电机,采用高性能控制策略的全数字化永磁同步交流伺服控制系统必将成为伺服控制系统发展的趋势。 本论文在研究永磁同步电动机运行原理的基础上,详细讨论了磁场定向矢量控制理论,确定了id=0的控制策略和空间矢量脉宽调制(SVPWM)的电压调制方法。本文采用TI公司生产的专门用于电机控制的数字信号控制芯片DSP(TMS320LF2407A)作为控制系统核心处理芯片,设计了一套基于DSP的全数字永磁同步电动机伺服控制系统。论文详细论述了控制电路各部分及外围辅助电路的设计和调试,包括功率驱动电路,供电电路与电源电路以及传感器电路等等。软件开发均在TI的CCStudl02.2集成开发环境下完成,软件采用汇编语言编写,完成了主程序模块和子程序模块设计,实现了电流A/D采样、模型切换、转速PI调节等功能,实现了位置、速度和电流双闭环矢量控制,同时给出了主程序和各个子程序模块的流程图。 实验结果表明,基于DSP实现的全数字化交流伺服系统具有响应速度快、速度超调小、转矩脉动小等特点,具有良好的动静态特性以及较高的精度。基本达到了课题预期的效果,从而证明了系统设计的可行性。
上传时间: 2013-05-18
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目前离心机的变频控制,采用的多是通用变频器,没有自主开发的离心机专用的交流调速控制器。同时,在控制方法上采用的主要还是V/F控制以及矢量控制,而效率更高,性能更好的直接转矩控制方法则还没有得到广泛的应用。直接转矩控制技术,用空间矢量的分析方法,直接在定子坐标系下计算与控制交流电动机的转矩,采用定子磁场定向,借助于离散的两点式调节(Bang-Bang控制)产生PWM信号,直接对逆变器的开关状态进行最佳控制,获得转矩的高动态性能。直接转矩控制,控制结构简单、控制手段直接、信号处理的物理概念明确、转矩响应迅速,限制在一拍内,是一种具有高动态响应的交流调速系统。本文通过对直接转矩控制系统原理的分析、软硬件的设计制作、系统的调试试验,得到以下结论: ⑴直接转矩控制系统,控制手段直接、信号处理的物理概念明确、转矩动态响应迅速; ⑵直接转矩控制系统中,低速阶段转矩脉动明显,通过采用异步电动机适应全速的U-I模型,以及扇区细化等,可以有效减小转矩脉动;由于转矩和磁链采用离散的两点式调节,即使在高速运行阶段转矩也有轻微的脉动,通过细分磁链扇区,采用空间矢量脉宽调制技术可以有效减小脉动,提高系统控制性能; ⑶直接转矩控制系统中,检测环节及其重要,特别是电压、电流的检测。无论采用哪种电机模型,电压和电流都是最主要的参数,准确的电压、电流检测能够增加电机模型的正确性,为控制提供基本的保障; ⑷直接转矩控制系统中,对电机参数的要求简单,只需要知道电动机定子电阻,因此直接转矩控制系统的鲁棒性强,易于移植。
上传时间: 2013-04-24
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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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无刷直流电机以体积小、重量轻、效率高、调速性能好、无换向火花及无励磁损耗等诸多优点被大量应用于家电、交通、医疗器械、数控机床及机器人等领域,现代工业的快速发展对无刷直流电机控制系统的性能要求也越来越高。可以预见,随着永磁材料和电力电子器件价格进一步的降低,无刷直流电机驱动理论的研究不断深入,无刷直流电机的应用前景将更加广泛。 本文通过阅读大量文献资料,介绍了无刷直流电机的发展现状、研究动态及工作原理等。在控制策略上,采用了基于智能控制思想的模糊控制,其特点是不依赖于对象模型,利用制定的控制规则进行了模糊推理从而获得合适的控制量。运用Matlab/Simulink对控制系统进行了建模和仿真,其中速度环采用模糊PI调节,电流环采用传统的PI调节,为后面的实验提供了理论分析的基础。 结合无刷直流电机的结构,利用电机内部的霍尔元件检测转子位置。根据模糊控制器的设计方法,给出了模糊控制查询表。采用TI公司的数字信号处理器TMS320F2812作为主控芯片,在硬件上设计了整流电路、逆变电路、驱动电路、调理及保护电路等;在DSP软件开发环境CCS下,采用C语言和汇编语言进行了混合编程,实现了转子位置信号的读取、PWM波的产生、AD采样、速度模糊PI调节及电流调节等功能。 通过对整个控制系统的软硬件联合调试,进行了相关实验。相对传统的控制系统,采用模糊PI控制的系统具有响应速度快、超调量小、稳定性好等优点。实验结果表明了无刷直流电机模糊控制系统设计的正确性。最后对整个设计进行了总结,对后续的工作给出了自己的见解。
上传时间: 2013-04-24
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近年来,近距离无线传输技术是发展最快、最引入注目的技术,而ZigBee恰恰是填补了低速率无线通信技术的空缺,与其他标准在应用上相得益彰。它专注于近距离传输,成本低、同时入门槛也低,虽然其出现较晚,但目前已经得到人们越来越多的关注,成为无线技术研究的一个新热点。 本文在详细分析了传统的抄表方式和无线抄表系统的发展状况以及相关的无线数据传输技术的基础上,提出了基于ZigBee技术的无线抄表系统的方案。论文在研究ZigBee组网技术的基础上,设计了基于ZigBee开发平台的无线嵌入式抄表系统,编写了相应的软件,完成了相应的调试和分析,并进行了系统的可靠性、实时性和安全性等问题分析。为了减少系统由于节点路由而造成的功耗损耗过大的问题,本文在组网应用过程中采用Tree+AODVjr的路由算法,从而保持系统能够保持较小功耗的情况下进行数据的多跳路由,同时以ARM S3C2410为核心实现了基站设计,实现小区电表数据的集中采集,并通过GPRS/GSM模块实现基站和抄表中心的数据传输和实时控制,在此基础上,对抄表系统软件也进行了相应的设计。 通过单点对单点、星形网络数据传输实验,取得了相应的实验数据,对于协议的特点、系统可靠性和功耗情况有了整体把握,为今后ZigBee技术的进一步研究和应用打下了坚实基础。 实验结果显示,本文提出的方案切实可行,并且采用ZigBee技术具有节约资源、操作方便、可靠性高而且易于管理等特点,基站和系统利用较为成熟的GPRS/GSM网络技术进行通讯,既满足了实时性要求,又降低了成本。
上传时间: 2013-06-27
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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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风光互补发电系统作为新能源技术应用的重要组成部分越来越受到人们的青睐,所以将此作为新能源研究的切入点,进行一些有益的尝试和探索。 本文从太阳能电池的光生伏打效应入手,推导出太阳能电池的U-I曲线,并以此作为最大功率跟踪(MPPT)技术的理论基础。针对小风机的发电技术也存在的MPPT技术,文章进行了统一性研究,给出了新的控制策略--变步长扰动观察控制。为了提高系统的充放电效率,文章还对三段式充放电、均衡充电、温度补偿等蓄电池充电理论进行了阐述。 根据上述理论,结合工程实际,设计了风光互补控制器的电路。利用电压霍尔和电流霍尔实现了风机电压、太阳能电池电压、蓄电池电压和充电电流的实时采样,利用TMS320F2812DSP的EVA与AD模块软件实现对蓄电池欠压、过压、运行等模式的智能充放电管理。针对风力发电机的输出电压波动大的问题,系统提供了硬件和软件的风机过速智能保护系统。本系统采用MPPT的控制策略提高了整个系统的效率,设计提供了一套LCD显示界面和一组LED指示灯增强系统管理的友好性。为了解决风光互补控制器芯片的供电问题,设计了一套以UC3843PWM芯片为核心的反激式辅助电源。该电源用硬件实现了电流内环、电压外环的双环控制策略,提高了系统供电的可靠性和稳定性。 研制出了一台风光互补控制器样机,进行了有关实验、检测与调试。实验波形和数据都显示该系统运行稳定可靠,达到了设计要求。该方案可为风光互补控制器的工程设计提供一定的参考。
上传时间: 2013-04-24
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随着生活水平的提高,人们越来越关注自己的身体健康,血压是反映人体生理状况的最重要指标之一,正常的血压是保证身体健康的重要条件。 另外血压也是重症病人监护的重要指标,准确、及时地监测血压,对于了解病情、诊断疾病和保障危重病人安全都极为重要。因此,研制高性能的血压监控系统具有重要的现实意义。 针对以上所述,本文提出了一种采用远程血压监控系统的解决方案,它融合计算机技术、测控技术和网络通讯技术为一体,使电子血压系统实现网络化。本系统将采集到的血压信息经处理后显示到液晶屏上,同时将此信息以TCP/IP的方式发送到网络上,这就是本设计的目的所在。 本论文在开始介绍了人体生理信号的特点及其测量条件之后,详细研究分析了血压测量原理以及舒张压和收缩压的判别。论文的重点放在系统硬件和软件两个方面的设计。在硬件方面,以ARM Cortex-M3内核的处理器LM3S8962作为控制器(内部集成有A/D转换器和以太网控制器等),使得硬件系统的设计简单化。整个硬件系统电路由六部分构成:处理器LM3S8962最小系统电路;电源模块:JTAG接口电路:血压检测模块;液晶显示模块;网络接口。其中,血压检测模块是整个系统设计的关键部分和难点部分,它主要是将袖压的直流部分和交流部分分离出来送到A/D转换器。软件方面,这个部分是第四章的系统软件的设计,首先把实时操作系统μC/OS-Ⅱ移植到处理器LM3S8962上,然后讲解了应用程序的设计(由三个部分组成),分别是A/D转换处理程序设计、液晶显示程序设计和网络通讯程序设计。论文的最后对系统的软硬件调试做了简单的介绍以及全文的总结。 关键词:TCP/IP 示波法 舒张压 收缩压 μc/OS-Ⅱ
上传时间: 2013-06-17
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随着全球汽车保有量的与日俱增,能源危机和环境污染正逐渐成为制约世界汽车工业发展的瓶颈。而新兴的混合动力汽车(HEV)在节能和排放上的优越性正逐步体现出来。由于采用“油、电”配合的方式来驱动车体,其所搭载电动机及其驱动控制系统的研究则成为混合动力汽车研发中的关键技术之一,它直接决定着整车的动力性,燃油经济性和排放指标。 论文首先比较了常见的几种电动汽车的性能,概括了混合动力汽车的优点,介绍了混合动力汽车电机及其控制系统技术的发展现状;其次探讨了几种常用交流电动机的性能优劣,由于永磁同步电机具有高效、高功率密度以及良好的调速性能,本文混合动力汽车传动系统选用永磁同步电机;根据混合动力汽车所搭载电动机在功率和扭矩上的要求以及永磁同步电机在结构上的特点,选取了发动机电机系统的结构布置形式;论文建立了永磁同步电动机的数学模型,分析了永磁同步电动机矢量控制的原理;设计了基于TMS320F2812DSP的永磁同步电动机矢量控制系统,详细阐述了功率驱动电路,速度及位置检测电路,电流反馈及过流保护电路,CAN通讯模块等系统中重要的组成单元;软件采用模块化的结构,阐述了关键子程序如电流采集、位置检测程序和SVPWM产生子程序。 最后,搭建了实验平台,对硬件进行了调试和修改,通过样机及系统台架试验,取得了大量的实验数据,检验了所设计样机的特性,发现其制作过程中的不足,并实现了电机控制系统的闭环控制,从而达到了对混合动力汽车用永磁同步电动机控制系统的探索与研究的目的。
上传时间: 2013-05-23
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