世界环境的日益恶化和传统能源的日渐枯竭,促使了对新能源的开发和发展。具有可持续发展的太阳能资源受到了各国的重视,各国相继出台的新能源法对太阳能发展起到推波助澜的作用。其中,光伏并网发电具有深远的理论价值和现实意义,仅在过去五年,光伏并网电站安装总量已达到数千兆瓦。而连接光伏阵列和电网的光伏并网逆变器便是整个光伏并网发电系统的关键。 本文根据逆变器结构以及光伏发电阵列特点,提出了基于DC-DC和DC-AC两级并网逆变器的结构。基于DC-DC和DC-AC电路的相对独立性,分别对DC-DC和DC-AC进行详尽分析,并提出了新的控制策略。在DC-DC转换器中,采用了Boost电路对太阳能阵列输出电压进行调制,并对系统进行最大功率点跟踪。针对固定电压法和扰动法跟踪最大功率点的缺点,提出三点最小二乘最大功率点跟踪的新算法,实验证明了该算法能够准确而迅速的跟踪系统最大功率点,从而提高系统的利用率,稳定系统的输出电压。在DC-AC转换器中,采用输出电流控制,根据正弦脉冲宽度调制的缺点,提出空间矢量脉冲宽度调制方法对逆变器进行控制,从而提高直流侧电压的利用率,减少谐波。基于SVPWM的控制原理,建立系统模型,结果表明输出电流与电网电压保持同相位,从而证明了该控制算法的可行性。 在提出新的控制策略的基础上,对2kW的三相并网逆变器进行硬件设计,包括主电路DC-DC和DC-AC,驱动电路以及电压电流检测电路,过零检测电路等,为类似结构的光伏并网逆变器提供了设计参考。
上传时间: 2013-07-16
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蓄电池组已越来越广泛地应用于交通运输、电力、通信等诸多领域和部门,其寿命直接关系到能源的有效利用以及相应系统的整体寿命、可靠性和成本。本课题从提高电池寿命的角度研究串联蓄电池组的充电问题,基于前人使用磁放大器作后级调整的基础上,提出了一种新颖的基于开关管MOSFET后级调整和高频母线的蓄电池组分布式单体充电方法。所有二次侧电路通过高频母线的形式共用一个一次侧电路;在兼顾效率、体积和成本的前提下有效的解决了串联蓄电池组的充电不均衡问题。 论文对采用双管正激拓扑的高频母线产生电路的设计给出了说明;同时也介绍了几种后级调整方法及各自优缺点。针对后级调整中的同步问题,提出了几种产生同步锯齿波的解决方案。最后利用同步脉冲产生电路,采用最常见的UC3843芯片,产生稳定可靠的同步锯齿波,实现后级调整开关动作与母线方波电压的同步。并且针对多路后级调整场合下,采取措施减小了母线电压毛刺,同时也改善了电流采样波形。 论文设计了一套单体3500mAh、3.7V锂离子电池组的单体独立充电器,以双管正激电路为原边电路作为主模块,次级是以MOSFET作后级调整电路实现充电功能作为充电电路模块。试验中采用了四个充电电路模块,同时对四个锂离子电池单体分别独立充电。充电电路模块中,通过控制MOFET开关,可实现锂电池的恒流、恒压充电和满充切断,充电电压和充电电流可精确控制在1%以内。该充电电路并能显示电池充电状态,并在单体充电电路间传递充电状态信号,最后反馈给母线电路以控制母线电压输出的开通与关断。特别指出的是该电路的过放电检测功能,是直接利用电池自身电压来检测得出电池自身是否处于过放电状态判定信号,并在充电模块间传递,最后得出蓄电池组过放电判定信号。整机有较低的待机功耗,并均使用了低成本器件,进一步降低了成本。 论文给出了详细的设计过程,最后通过实验将该方案与串联充电方案比较,验证了该充电方案的可靠性与优越性。
上传时间: 2013-04-24
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随着网络技术的飞速发展,办公楼宇或住宅小区的用电管理也正逐步走向智能化、网络化。论文针对传统的电表系统具有抗干扰能力差、计量不精确、人工抄表费时费力、功能单一等缺点,提出了一套基于以太网传输的三相电量采集系统。该系统采用电能计量芯片CS5460A负责采集电量,AT89S53单片机作为数据处理的核心部件,通过SPI总线传送电流、电压、有功、无功等实时测量值,并用以太网控制器ENC28J60,实现以太网通信,配合上位机显示,对电能进行集中管理。 本系统采用电子计量芯片代替传统的机械脉冲式电能表,并结合用电特性,使得电能计量精度大大提高,电量统计也更加精确。电能表输出的脉冲信号经过网络模块的统计换算之后,通过以太网传输给管理计算机,使得传输距离大大增加。用电量信息经过统计计算存入数据库,可以生成一个用户用电报表并可打印出来,这样可有效的把电能计量、收费管理、用电过程管理等功能集于一体。采用以太网总线控制,不仅减少了布线的成本和难度,且利于数据在局域网内的共享。 本文首先对当前电子式电能表的发展情况、技术特点作了一个简单的概述。其次阐述了系统的硬件电路设计及系统软件设计,并对以太网通信的重要依据-TCP/IP协议作了全面的分析,介绍了TCP/IP协议的四个协议层:链路层、网络层、传输层和应用层及其具体实现方法,精简了TCP/IP协议。最后简单介绍了上位机上的管理软件设计。
上传时间: 2013-06-09
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开关电源以其效率高、功率密度高在电源领域中占主导地位。开关电源多数是通过整流器与电力网相接的,经典的整流器是由二极管或晶闸管组成的一个非线性电路,其输入电流波形呈脉冲状,交流网侧功率因数很低,在电网中会产生大量的电流谐波和无功功率而污染电网,成为电力公害。开关电源己成为电网最主要的谐波源之一。因此,进行网侧功率因数校正成为目前研究的热点之一。目前研究和应用得较多的高功率因数变换器要用两级:DC/DC开关变换器串联。这种电路的最大缺点是需要多个元器件、成本高、效率低,尤其在中小功率场合应用时很不经济。现在国内外正在开发研究单级功率因数校正电路,具有很高的功率因数且成本低。因而研究单级功率因数校正及变换技术对抑制谐波污染、开创绿色电源以及实现当今开关电源的小型轻量化具有重大意义。 近年来随着电子信息产业的高速发展,人们对开关电源的需求与日俱增,开关电源。PFC(Power Factor Correction)集成控制器己成为发展前景十分诱人的朝阳产业。随着开关电源的广泛应用,开关电源PFC集成控制器显示出了强大的生命力,它具有集成度高、性价比高、外围电路简单和性能指标优良等优点,现已成为开发各类电源及开关电源模块的优选集成电路。 本文首先阐述了电网污染的危害、功率因数的定义,总结了各种功率因数校正变换器的典型拓扑,对各种拓扑的特点、应用场合及控制方法作了比较分析,着重详细介绍了反激拓扑的功率因数校正变换器的应用及优缺点。最后采用功率因数校正芯片SA7527进行了一个小功率电源的功率因数校正的设计,用实验验证了该设计的可行性,结果显示功率因数能达到0.95左右,达到了较好的功率因数校正效果。
上传时间: 2013-06-30
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脉冲电晕法烟气脱硫脱硝技术是利用电晕放电产生的高能电子与中性分子碰撞,产生自由基和活性粒子,在有氨加入的条件下,将SO2、NOx转化为硫铵和硝铵。根据现有脉冲电晕法电源设备不能大规模工业化实践应用的缺点,设计了一种新型的高频高压交直流叠加的脱硫脱硝电源。 本文重点介绍了交、直流电源的工作原理,对电源中的串联谐振情况进行了具体的分析,交流电源采用串联负载串联谐振的工作方式,直流电源采用并联负载串联谐振的工作方式。通过变压器升压和谐振升压,可使交流电压的上升率大于200V/us,直流电压可达到上万伏。同时计算了电源的主要参数,为实验打下基础。为了进一步提高交流电压的频率,针对感性负载,采用全桥移相软开关控制策略,为开关器件提供零电压关断条件。通过理论分析、仿真及实验对软、硬开关过程及损耗进行比较,证明软开关对提高开关频率的促进作用。 为方便对交、直流电压幅值进行调节,设计了电源控制系统,采用两个数字PID控制器,能同时对二者的幅值进行控制,并以液晶和键盘作为人机交互界面,方便用户的操作。 交直流叠加的电源可以使反应器产生稳定、宽范围、有效的流光。交流电压使放电增强,产生的自由基多,氧化脱除量增加。直流基压驱使正离子和电子离开流光通道,自由基分布更广,与SO2等接触面增加,增强脱硫脱硝效果。 本文也对脱硫脱硝系统的电磁干扰情况进行分析,并采用接地、屏蔽、隔离等方法提高系统的电磁兼容性能。
上传时间: 2013-04-24
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现如今,逆变器的脉冲宽度调制(PWM)技术作为一种最常见的调制方式在交流传动系统中广泛应用。采用PWM调制技术的最终目的在于追求逆变器输出电压、电流波形更接近正弦从而进一步控制负载电机的磁通正弦化。为了达到这些目的,很多种基于PWM原理的调制方法被相继提出并应用。 在铁道牵引调速系统中,逆变装置具有调速范围宽,输出频率变化快等特点,而逆变器本身器件的开关频率又不是很高。这种情况下,分段同步调制模式的使用有效地改善了变频器的输出,达到了减少谐波的目的。本文围绕分段同步调制在交流牵引传动系统中的应用进行研究,主要目的在于解决该调制模式应用中存在的切换点选择、切换震荡冲击等问题。文章详细讨论了分段调制模式下载波比和载波比切换点选取的原则,重点分析了分段同步调制模式下载波比切换点冲击电压的产生原因和危害,提出了改善电压电流冲击的方法,并在搭建的实验平台上验证了理论分析的正确性。此外,本文还对列车高速时载波比极低的极限情况下分段同步调制对变频器输出交流电压和直流回流电流谐波的改善情况进行了理论推导和仿真分析。 论文搭建了用于调制实验的3.7kW小功率电机实验平台,在开环的VVVF调速系统中进行了分段同步调制载波比切换实验;在Matlab/Simulink环境下搭建了分段同步调制模式下的电机牵引模型,进行了分段同步调制载波比切换仿真;实验和仿真结果表明,文章所提出的方法很好地完成了分段同步算法且有效抑制了可能发生的冲击,所得结果验证了理论分析的正确性。
上传时间: 2013-08-04
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贵州电解铝厂供电四车间厂房内变压器、整流柜、电容等设备种类繁多,同系列设备安放距离跨度较大.这些电力电子器件长期运行导致系统内部某些连接点绝缘介质老化,甚至脱落.这种现象单凭肉眼很难观察,该厂对此问题的解决方法为:技术工人携带小型红外探测仪定期采集上述器件的某些连接点,从红外图像数据得出温度数据以此判断器件工作是否处于良好状态.由于人为因素,工人不一定能全部获取所有连接点数据.可见,此方法费时费力,还存在隐患. 针对现行探测方法存在的弊端,依托"中铝贵州分公司电解铝厂整流所安全运行监控系统开发"项目,利用一台直线行走的智能小车停靠在已选择的定位点处监测车间的电器设备,因此这就涉及到了监控小车的精准定位问题.本文以卞位机智能监控小车为研究对象,采用模糊PID控制技术对PLC发出的脉冲频率进行自动调节,依据脉冲频率误差E和误差变化率EC的变化对PID控制的参数进行自整定,实现对小车速度的模糊控制,从而实现了小车的精准定位,为上位机的监控工作做好了准备. 论文第一章介绍了电解铝厂供电车间的供电情况,分析了小车定位精准的重要性,介绍了本文的研究内容.第二章对小车主要结构的硬件设计作了介绍.第三章论述了小车的运动控制,从分析步进电机的矩频特性和数学模型入手,介绍了小车的启停控制和运动中的测速.第四章论述了小车的精准定位方法,介绍了模糊PID控制器设计,重点介绍了模糊PID控制算法的程序设计.第五章列举了实际运行调试中出现的几种问题,介绍了相应的控制方法加以克服.第六章对论文进行了总结.
上传时间: 2013-04-24
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本课题为电流型高电压隔离电源,它是基于交流电流母线的分布式系统,能够整定短路电流,适应高电压工作环境的隔离电源。本论文介绍了该课题的应用场合,简要介绍了分布式系统的种类及各自优势,以及已有的电流型副边稳压电路相关的研究成果,并在此基础上提出了本课题的研究目标。 本篇论文主要针对课题方案的三个方面进行论述,分别阐述如下: 一,母线电流产生系统与电流型副边开关电路的匹配问题,包括各部分电路的功能介绍、电流型副边开关电路的小信号等效电路的建模、高电压隔离变压器及磁元件的选择; 二,模块体积小型化有利于高压部件的设计安装和EMS防护。为了省去体积较大的辅助电源部分,本课题采用了副边电路自供电的方式。在低压自供电方式下,利用比较器、TLA31等器件产生多路同步三角波以及开关驱动PWM脉冲。对自供电方式下的三角波振荡器进行比较,并对三角波振荡器电路模块进行了建模以及系统反馈补偿; 三,在本方案中实现了电流源拓扑的同步整流技术,利用PMOS管替代续流二极管,减小了电路的损耗、散热器的使用以及模块的体积。 本篇论文对本课题设计的核心部分进行了比较详细的介绍和分析,具体的参数计算方法也一一列出。最终,论文以研究目标为方向,通过一系列的改进措施,基本实现了课题要求。
上传时间: 2013-06-24
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环境的不断污染、石油能源的加剧消耗促使纯电动车成为了各国各汽车厂商争相研究的对象。而阀控免维护铅酸蓄电池(VRLA)凭着其低廉的价格优势占据了车用蓄电池的大部分市场份额。本文旨在开发一套完整的VRLA蓄电池管理系统,包括蓄电池状态检测、均衡充放电管理、温度管理、充放电管理等。 本文首先讨论了车用VRLA蓄电池的特性,包括其失效模式、改进方式以及各种充电方法对其物理上的影响。随后,针对VRLA车用蓄电池,本文着重讨论了电动汽车蓄电池的智能管理系统,第三章到第四章详细介绍了装载车内的管理系统(检测系统、均衡系统);第五章着重讨论了置于车外的充放电管理系统的设计和实现。 状态检测系统系统主要包括电池状态采集系统以及剩余容量SoC、健康状态SoH测量系统。本文针对电动汽车这个特殊应用场合,提出了一种新的同时基于AH定律、Peukert方程、温度修正、SoH以及开路电压的的容量预测方法。 均衡充电系统的目的是保持串联电池组单体电池容量的均衡。均衡管理系统主要包括控制器、开关组件以及辅助均衡充电器三个部分。 主充电系统采用的是正负脉冲的充电方式,本系统通过一个全桥双向DC/DC变流器来实现。主充电器的功率等级为20kW,在本课题组中,这个功率等级较之以往有较大的突破。
上传时间: 2013-04-24
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本文从感应加热基本原理出发,概述了感应加热技术的现状及发展趋势,在分析串联谐振逆变器各种功率控制策略原理及优缺点的基础上,对于移相调功轻载时的缺陷,本文将有限双极性PWM法引入逆变器轻载时的输出控制,通过DPLL锁相,使滞后桥臂的电压与电流始终保持一定的相位,同时结合非轻载时移相功率调节良好的特性,提出了一种基于DSP的新型功率控制策略,克服了传统移相全桥的缺点,使得高频逆变电源在轻载条件下仍能实现软开关,且轻载时电流连续调节范围广,三角畸变程度轻于PSPWM,大幅度的扩大了负载的适用范围,提高了电源整机效率。 在对新型PWM功率控制串联谐振逆变器工作过程进行分析的基础上,解决了所有开关管的软开关问题;并通过分析功率输出单元的输出电压、电流、功率等,进而得到一个脉冲周期的输出电压、电流及功率的计算式。在这些理论分析的基础上,本文设计了基于新型PWM功率控制策略的感应加热电源实验系统,对主电路各元器件进行了精确计算与设计,设计了以TMS320LF2407A为核心的控制与保护电路,并对DSP外围电路进行设计,同时编写了基于新型PWM功率控制策略,以数字环相环及功率控制算法为核心的DSP程序,相关的仿真与实验系统得到的输出波形很好的验证了新型PWM控制策略的可行性。
上传时间: 2013-04-24
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