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[硕士论文] 李朋
电气工程 安徽理工大学 2018(学位年度)
摘要:在进入工业化大生产时代后,国家能源消耗逐渐增加,电能的消耗在其中占很大比重。在实际的电能生产和输送过程中电力设施容易出现问题,一旦出现问题带来的后果是非常严重的,轻则造成设备损坏经济损失,重则造成火灾,对公共安全和社会发展有重大影响。因此在电能输送过程中能够及时准确地监测到电力设备运行状态,以及控制电闸开断都至关重要。为了满足实时准确的监控电力设备运行状态的需要,同时加快中国智能电网建设速度,对电网远程智能监控进一步研究具有非常重要的意义。
  本文将物联网技术应用于智能电网远程监控系统设计,其中主要设计内容包括三大部分,首先概述了物联网技术的发展,阐述了物联网技术在智能电网中的应用。其次是对整个系统进行硬件设计以及软件设计。在硬件设计方面包括有以CC2530为核心的ZigBee组网模块、数据采集模块设计,以及以S3C2440A微处理器为核心的4G网关模块设计。软件设计方面包括ZigBee节点的采集传输模块软件设计、4G网关模块的软件设计。其中ZigBee节点模块负责电气设备运行数据的采集和组网发送,4G网关模块负责异构网络的数据远距离传输。最后是对整个监控系统界面的开发,使得电气设备远程监测和控制更加方便。
  本文设计的基于物联网的智能电网监控系统采用了温度和电能传感技术、ZigBee组网技术以及4G无线传输技术,解决了异构网络数据传输的问题,能够实时准确的采集电网运行数据,远距离传输到监控平台,实现了对智能电网设备的远程监测和控制。结果表明系统设计内容具有一定的应用前景。
[硕士论文] 任敏
电气工程 安徽理工大学 2018(学位年度)
摘要:在变压器的运行过程中,配备了多种保护,本文重点研究的是变压器的纵联差动保护,它作为变压器的主保护,其重难点问题就是区分变压器的励磁涌流和短路电流,防止误动,防止拒动。判断变压器是否发生故障,要从信号中得到故障信息,对信号采取合适的分析方法,从而实现故障的有效诊断。对电力系统的信号分析有很多种方法,但传统的方法都存在一些缺陷,比如傅里叶变化对非线性信号的分析不理想,经验模态分解算法的特殊性缺乏数学理论依据,小波方法又有硬性带宽的限制,并且在大多数的方法中,递归筛选不允许后向纠错,对噪声的处理也不理想,而变分模态分解可以很好的弥补这些传统信号分析方法存在的不足。本论文完成的研究工作主要包括以下几个方面:
  1、根据参考文献利用Simulink库中的电气元件,分别搭建出双电源变压器空载合闸和内部故障短路的模型。在空载合闸的仿真模型中,将A相的初相位设置为0°进行仿真,得到变压器一次侧的励磁涌流的电流波形;在短路故障的仿真模型中,将故障设置为A、B两相短路,从而得到变压器一次侧的短路电流波形。
  2、从变分模态分解算法和模糊熵的原理出发,对所得波形进行分析。选取所得的励磁涌流和短路电流中的各三相波形中的1000个采样点进行变分模态分解,分别得到10个本征模态函数,再对各个本征模态函数进行模糊熵运算,发现励磁涌流和短路故障情况下所得到的三相总熵值差距明显,且在A、B两相短路的情况下,A、B相的模糊熵值与C相的模糊熵值有明显差异,从而验证了本文所提方法的可行性与准确性。
  3、为了进一步说明本文所提方法的优越性,本文在最后采取了基于经验模态分解与模糊熵相结合的方法对实验的全部过程进行了重复操作,将得到的实验结果与先前基于变分模态分解与模糊熵相结合的方法得到的实验结果进行对比分析,验证了本文所提方法的优越性。
[硕士论文] 胡晓
电气工程 安徽理工大学 2018(学位年度)
摘要:随着电力电子设备数量的迅速增多以及电网中各种非线性负载的增加,电网电压、电流中的谐波含有量越来越高。谐波带来的危害已经严重影响到了电力系统的安全、经济、稳定运行。传统的谐波检测装置已经无法满足高精度和高效性的要求,为此本文提出了一种基于Exynos4412新一代的ARM硬件平台,选取了小波神经网络作为本文的检测算法。
  本文首先介绍了目前谐波检测的国内外现状,以及谐波检测中存在的问题,然后研究了相关的检测算法。先后对基于傅里叶变换的检测算法和基于BP神经网络检测算法进行了理论分析,以及仿真结果分析。仿真结果表明,傅里叶变换存在着频谱泄露以及栅栏效应,可通过加窗和插值处理得到一定改进,但其检测误差还是比较大;BP神经网络,在检测速度和精度上都好于加窗和插值处理过的傅里叶变换,但存在训练慢、容易陷入局部极小值等缺点。鉴于以上两种检测算法存在问题,本文研究了基于小波神经网络的检测算法。构造出了小波神经网络的模型,给出了小波神经网络建立的步骤、训练算法以及权值和阈值的初始化,对小波函数的选取给出了依据。对本文构建的小波神经网络进行仿真分析,仿真结果表明,无论是在精度上还是在速度上其都要远远高于上面两个检测算法,验证了本文算法的可行性。
  最后,介绍了整个系统的硬件和软件的设计,选取了Exynos4412作为本文的主控芯片,硬件部分对LCD显示电路、通信电路、存储电路、信号互感和调理电路、AD转换电路以及按键和复位电路进行了选择和设计。软件部分,对系统总体的流程给出了设计,对通信、AD转换、存储模块、检测算法等程序进行了设计,因此完成了整个系统的设计。
[硕士论文] 王猛
电气工程 安徽理工大学 2018(学位年度)
摘要:开关磁阻电机(Switched Reluctance Motor,简称SRM)因结构简单、控制方式灵活,且定、转子材料不需要稀土资源,已经被广泛运用于各种工业,并表现出广阔的市场潜力和应用前景。它具有稳定、高效的驱动性能,现在越来越多的被运用到电动汽车领域。SRM拥有双凸极的特殊结构和开关形式的供电方式,以及运行时磁路更加饱和,使其转矩脉动较大。这限制了SRM的发展及应用,也使转矩脉动的抑制成为SRM领域的研究热点。针对SRM转矩脉动问题,研究人员提出了多种控制理论和算法,如模糊控制,滑模控制等,但都有一定的不足。
  本课题在阅读文献的基础上,了解SRM发展概况及应用研究方向,阐述SRM转矩脉动抑制的研究现状,分析SRM的基本结构和工作原理,推导出SRM的基本方程,并对SRM的模型和基本控制策略进行了简要介绍。
  针对SRM转矩脉动较大的问题,本文采用了一种基于转矩分配函数的SRM直接瞬时转矩控制方法。所用方法用有限元计算法对SRM进行建模分析,得到SRM的转矩-电流-转子位置角的特性曲线后,通过选取合理的转矩分配函数,设定开关状态,用转矩闭环代替间接控制中电流闭环来进行实时转矩计算,并把合成瞬时转矩分解为每相转矩,并与每相实时转矩相比较,进行转矩滞环控制。最后在MATLAB/Simulink中进行仿真验证,并与传统方法做仿真对比,通过仿真结果及对比证明所用方法通过合理的分配转矩,能够实现对转矩脉动的有效抑制,提高系统的稳定性。
[硕士论文] 郁恒恒
电气工程 安徽理工大学 2018(学位年度)
摘要:随着传统化石能源的不断消耗及其带来的环境问题日益突出,太阳能以其清洁无污染、取之不尽用之不竭的优势得到广泛的利用。其中,最主要的就是光伏并网发电的应用,并网逆变器作为光伏发电最重要的组成部分,是把太阳能转换成电能并入电网的关键部分。文章主要对并网型单相光伏逆变器控制技术进行相关的研究,主要包括最大功率点跟踪,并网控制技术以及孤岛检测技术的研究。
  本文研究的是并网型单相光伏逆变器,首先对其拓扑结构进行分析,选取了两级非隔离型系统拓扑结构,前级选取Boost电路,后级采用单相全桥逆变电路。首先,对光伏电池的原理及其输出特性进行相关的分析,建立相应的仿真模型。并对最大功率点跟踪进行研究,采用了—种改进电导增量法,相对于传统电导增量法有较好的跟踪效果。其次,是对并网控制技术的研究,给出了基于电网电压前馈的电压外环电流内环的控制策略,前级与后级系统单独控制,前级实现最大功率跟踪,后级实现并网控制,为了在外界环境变化时加快系统的响应速度,加入功率前馈控制,并建立了系统的仿真模型。最后,对并网逆变器的孤岛检测进行相关的研究,并针对主动频率偏移法存在的缺点,本文采用了基于正反馈的主动频率偏移法。
  通过在Matlab/Simulink中搭建相应的模型进行仿真分析,表明改进电导增量法有更高的追踪效率和较小的功率波动。通过对两级并网系统的仿真分析表明控制策略的可行性,能成功实现并网,电能质量符合并网要求,对外界环境的变化有较快的响应速度。最后,对并网逆变器出现的孤岛效应,采用的基于正反馈的主动频率偏移法能快速检测出孤岛的产生,其输出电流的总谐波畸变率也符合并网的要求。
[硕士论文] 王林莉
电气工程 安徽理工大学 2018(学位年度)
摘要:在当今能源日益紧张,环境逐渐恶化的大背景下,太阳能是资源最丰富的可再生能源。太阳能的大规模应用主要体现在光伏发电上,而光伏发电系统中光伏并网发电系统是现在的发展趋势,研究微型光伏并网逆变器技术,对太阳能成为主流能源利用形式具有十分重要的现实意义。本文主要对微型光伏并网逆变器中的几个关键技术进行研究。
  本文首先介绍了微型逆变器目前的研究现状并对光伏电池的输出特性进行了分析,对几种最大功率跟踪法进行比较,选取了改进后的扰动观察法进行最大功率跟踪,通过仿真验证可行性。
  然后对微型并网逆变系统的几种拓扑结构进行比较分析,确定采用两级式高频隔离型的微型并网逆变器。在反激式变换的基础上进行优化,采取交错并联反激式变换器作为前级DC-DC变换电路的拓扑结构;后级DC-AC电路则采用全桥式逆变器,将电能并入电网。同样,通过MATLAB/Simulink仿真工具对主拓扑电路进行仿真验证。
  再对微型光伏并网逆变系统的控制策略进行比较分析,对并网侧输出电流的控制技术进行研究。本文采取的是直流电压外环和并网电流内环的双环PI控制方式。对孤岛检测技术进行分析,包括主动式和被动式两种方式,选取主动频率偏移法做仿真验证。
  最后以TMS320F2812为主控芯片,对微型并网逆变系统进行软硬件设计,通过对系统软硬件平台的设计与实现,验证了本文设计方案的可行性与有效性。
[硕士论文] 徐启超
电气工程 安徽理工大学 2018(学位年度)
摘要:永磁同步电机(PMSM)凭借高性价比,高精度,高功率因数的优点,在高性能要求的伺服传动系统中广泛应用。它以稳定、高效的驱动性能,越来越多的被运用到电动汽车领域。传统的永磁同步电机采用编码器、旋转变压器等机械传感器来获取电机转速和转子位置信息,不仅增大了电机整体体积和重量,而且有损系统的实用性、稳定性和可靠性,同时限制了在某些恶劣场合的应用。为了克服机械传感器带来的劣势,无位置传感器控制应运而生。本文主要以表面式永磁同步电机为研究对象,具体工作如下:
  本文首先介绍无位置传感器控制技术的研究现状,对中高速和低速范围的控制策略进行了详细介绍,建立了永磁同步电机在不同坐标系下的数学模型。以此,建立了永磁同步电机速度、电流双闭环调速系统。
  其次,介绍了滑模观测器法和高频信号注入法的基本原理。系统在中高速域时使用滑模观测器法,探讨了滑模变结构控制及传统滑模观测器的原理,针对传统观测器存在的抖振、速度估算不精确以及相位延迟等问题进行改进处理。在MATLAB中对传统与改进的滑模观测器仿真对比分析,证实了改进型滑模观测器估算转子位置和速度精度更高,观测效果更好。系统在低速域时使用脉振高频电压注入法,根据该算法原理进行转子初始位置检测并根据磁路饱和原理改善转子位置观测器的控制性能。
  最后,基于单一的控制策略无法实现全速域的无传感器精确控制,本文将改进型滑模观测器和脉振高频信号注入法相结合,利用加权函数对两种控制策略进行切换,实现转子位置与转速双闭环控制。仿真结果表明在切换区间内速度波形无明显波动,达到平滑过渡的目的。验证了控制算法的正确性和有效性。
[硕士论文] 张海霞
电气工程 安徽理工大学 2018(学位年度)
摘要:能源是人类生存和发展的重要物质基础。随着全球能源的短缺以及人们对电量日益增加的需要,传统的集中大型电力网络以及大机组、高电压为主要特征的电力系统难以满足电能的可靠性和用户多样化的要求。
  相对于传统的发电系统,分布式发电系统具有高效节能,能够充分利用能源、电源靠近用户、电线上的电压损耗较少、用户的资金投入少以及分片分区供电提高供电的灵活性等优点。分布式发电可以孤岛运行,也可以和大电网并网一起为用户供电,提高了供电系统稳定性。因此,分布式电源将成为人们研究的热点。本文对分布式电源在运行过程中出现的问题进行分析。
  本文内容主要涉及到:微网逆变器并联环流的抑制、微网逆变器并联无功分配策略、微网逆变器并联带不平衡负载时采用αβ坐标系下电压补偿控制方法。
  首先介绍了单个逆变器运行,详细说明了逆变器在三种坐标系下的模型,电路中滤波器参数的选择以及采用双环控制参数的设定。
  其次介绍两台逆变器并联系统,说明了环流的产生的原因以及抑制环流的控制方法,详细介绍逆变器间无功分配策略,比较传统的下垂控制方法和改进下垂控制,采用改进下垂控制方法使得公共点处的电压降减小。
  最后介绍逆变器并联系统带三相不平衡负载,详细分析逆变器带不平衡负载导致电压不平衡的原因,利用对称分量法对不平衡电压进行正序负序分离,对于电压不平衡采用αβ坐标系下电压补偿控制方法对不平衡电压进行控制,该方法模块包括电压不平衡补偿器、虚拟阻抗环、功率下垂控制器以及比例谐振控制器。最后在Matlab/Simulink仿真,证明所用方法的有效性。
[硕士论文] 徐红城
电气工程 安徽理工大学 2018(学位年度)
摘要:随着传统化石燃料大量开发利用,不仅导致了能源紧缺问题,还引起了环境污染问题。因此加大对新能源的开发利用已成为解决这两大问题的有效措施,而在新能源发电中,并网逆变器是核心的装备,其性能的好坏直接关系着并网电能的质量,所以多年来对并网逆变器控制策略的研究一直是研究的重点。模型预测控制是当前应用到并网逆变器的一种新型控制方法,通过编制程序实现控制,具有较好自适应性和稳定性,不需要像传统的基于PI控制调节参数和PWM调制模块,控制简单,可以更好的提高并网电能的质量,已成为现在研究的热点。
  首先,介绍了并网逆变器的分类、发展趋势、国内外发展现状。并网逆变器控制技术:对调制技术进行分析,选取的是SVPWM调制技术;对拓扑结构进行分析,选择的是电压源型;对传统的各种控制策略优缺点进行详细分析,介绍了模型预测控制算法并分析了它的优势。本文的研究内容主要是对并网逆变器的电流控制技术和功率控制技术研究,选择传统的基于PI调节的控制方法和采用的模型预测控制方法进行对比,分析可行性和优越性。
  然后,对三相并网逆变器的数学模型、矢量控制进行详细分析;对直流侧电压和交流侧滤波电感的参数设计;选择三相并网逆变器基于电流闭环的前馈解耦控制策略,详细分析其原理以及对PI参数的设计;对模型预测控制的基本原理、设计方法、算法特点进行详细分析;选择模型预测电流控制策略并详细分析其控制原理。用Matlab/Simulink仿真平台对上述的两种控制方法进行验证,两者都可以实现并网运行,模型预测电流控制的稳态性能和动态响应速度更好,畸变率更小,并网的质量更高。
  接着,对功率理论中的传统功率理论、瞬时功率理论进行详细分析;根据瞬时功率理论选择三相并网逆变器基于功率闭环的前馈解耦控制策略,详细分析其原理;根据上述的模型预测控制原理和瞬时功率理论选择模型预测功率控制策略并详细分析其控制原理。用Matlab/Simulink仿真平台对上述的两种控制方法进行验证,同样两者都可以实现并网运行,模型预测功率控制的稳态性能和动态响应速度更好,畸变率更小,并网的质量更高。
  最后,对所研究的内容进行总结,并展望接下来将会进行的工作。
[硕士论文] 李国辉
电气工程 安徽理工大学 2018(学位年度)
摘要:随着科学技术的飞速发展,状态监测被应用到很多领域,对其监测质量提出了更高的要求。在电网输电塔领域运用状态监测可以精确的获取电网输电塔的运行状态,不但可以获取人工巡检无法获取的故障信息,而且提高了预警的能力和效率。状态监测的使用有效加快了智能电网的发展,同时状态监测也可应用于大型桥梁和高楼建筑等其他特殊领域。故状态监测领域是值得深入研究的,它的发展和进步对大型建筑故障的预警具有深远意义。
  供电电源和前端信号采集模块是状态监测系统的主要部分,因此提高供电电源稳定性和前端信号采集模块的精度,是使得状态监测系统得到有效提升的关键部分。状态监测系统中采用PVDF压电传感器采集前端信号和供电电源采用电容分压取电,低压端采用反激变换电路多路输出。
  首先前端信号采集采用PVDF压电传感器,具有频响宽,动态范围大,力电转换灵敏度高,机械性能强度高,声阻抗易匹配等优点,采集到的信号传输给放大电路进行信号放大,信号放大电路采用三段级联的方式,其主要核心原件为CA3140和OP07运算放大器。该信号调理电路具有稳定性强、抗干扰能力强、信号处理具有实时性等突出特点,能够实现现实要求。
  其次取电低压电源部分采用反激变换电路,在反激变换电路中采用电流跟随PWM控制模式,运用双环路反馈控制系统,能够较好的控制电路输出。此控制系统最大的优点是:当电网电压和负载电流突变时,所采用的控制系统将能够以超快的速度进行跟随,以便到快速响应的目的。并在MATLAB中搭建电源系统仿真模型,通过仿真运行的波形和实验测试波形,验证供电系统方案的合理性。
  最后对系统的硬件电路和软件程序进行设计与说明。
[硕士论文] 张陈
电气工程 安徽理工大学 2018(学位年度)
摘要:地球风能资源丰富,是政府大力支持的新能源行业之一,它的兴起是大势所趋。随着风能并网的占比逐年增加,而现有的调峰策略有限等问题,给电力系统造成一定影响。将储能装置接入到分布式电源中参与并网运行,使储能装置在发电系统中起到削峰填谷作用,从而缓解电网侧用电负荷波动大。同时还可以改善并网的电能质量,提高电力系统运行稳定性。储能装置的接入以及对其的控制,决定着全套储能系统的工作质量。所以,对其的研究有很大的实际意义。
  本文以风能分布式电源为储能系统的应用环境,侧重研究了“AC/DC+DC/DC+蓄电池”式储能结构中,DC/DC变换器切换于充电和放电的工作方式下,输出端电压电流稳定性控制。确定了储能电路的拓扑结构,详细阐述其工作原理,并且利用状态空间平均电流法搭建电路小信号模型,推导出相应传递函数。通过蓄电池性能分析,确定了适合本系统蓄电池的充放电策略。对比分析不同的控制方式,选择了模拟型控制方法以及设计相关环节。设计了充电的电流环控制器和放电的电流环控制器,在充电的电流环外加一个电压外环,组成双闭环控制模块,实现恒压充电。最后用计算出的主电路和PI控制器参数,搭建储能变换器的仿真模型,在Matlab/Simulink进行静、动态仿真,并将双环控制与单环控制的仿真结果做了对比,验证所提出的控制方法设计可行和相对于单环控制的优越性。
  本文对主电路所需的元器件进行了选择,以及控制单元电路硬件的设计。硬件包括采样、驱动、保护等电路;软件包括主程序以及中断子程序设计。
[硕士论文] 周忠原
电气工程 安徽理工大学 2018(学位年度)
摘要:随着工业社会的不断发展,电动机已经成为当前社会不可或缺的工具。但是,如果电动机出现故障,将会大大影响工业生产的质量以及电网的正常运行,甚至造成人员伤亡。所以,研究能够自动监控和保护电动机的装置是十分必要的。在各类电动机中,以异步电动机应用最为广泛,因此本文的研究对象是异步电动机的测控保护装置。
  针对目前一些测控保护装置故障类型判别准确度不高,存在保护配合不合理等问题,本文分析了对称故障和不对称故障的特征量,研究了各类保护的工作原理,设计了保护判据的整定值和保护动作原理框图。本文采用全波傅里叶算法提取电压、电流、负序电流和零序电流的基波幅值,设计了保护判据的算法,针对算法运算精度和速度之间的矛盾,研究了递推傅里叶算法,理论上,递推傅里叶算法在保证计算精度的前提下提高了响应速度。
  针对目前测控保护装置存在的硬件缺陷,本文设计了测控保护装置的硬件的电路,主要包括处理器电路、信号采集电路、电源电路、开关量输入/输出电路和人机交互模块等。设计了处理器需要的时钟电路、电源电路、外扩EEPROM等,选择DS1305芯片作为实时时钟电路,保证系统时间的准确性同时可以存储重要数据;设计了7路信号采集电路分别采集电压、电流和零序电流,外扩了8通道、16位的A/D转换芯片AD7606提高系统的采样精度;设计了4按键的按键输入系统,节省了系统资源。
  针对需要实现的保护功能,本文在嵌入式操作平台μC/OS-Ⅱ,按照多任务的思想设计了测控保护装置的软件部分,并将其划分为6个任务优先级,分别是故障保护任务、信号采样任务、信号处理任务、数据通讯任务、按键输入任务和显示任务。
[硕士论文] 梁宇
电气工程 安徽理工大学 2018(学位年度)
摘要:近年来,随着经济快速发展和传统能源不断枯竭,以太阳能为代表的新能源成为社会关注的重点。而储能装置是太阳能开发的过程中不可缺少的重要部分。超级电容器是一种新兴的储能装置,具有使用寿命长、制作材料环保、功率密度大等优势。因此,它成为储能领域内的宠儿。本文以光伏直流母线超级电容器储能系统为研究对象,对太阳能光伏发电板的最大功率点跟踪和超级电容器的充放电进行了详细的分析和研究,通过仿真软件验证了超级电容器储能系统对光伏直流母线稳压的效果。
  首先,根据太阳能电池的工作特性建立其通用的工程数学仿真模型,采用变步长扰动观测法控制策略控制Boost主电路实现对最大功率点的跟踪。
  其次,分析超级电容器的储能原理,建立适用于本研究的等效电路模型。选用多飞渡电容均压法进行仿真验证超级电容器均压电路的有效性,然后采用双向DC/DC变换器控制储能系统的充放电,实现能量的双向流动。设计储能系统的主电路参数,构建变换器的小信号传递函数,设计双闭环控制方法。并利用Matlab/Simulink仿真软件构建超级电容器储能系统的仿真模型,验证超级电容器储能系统对光伏直流母线的稳压效果。
  最后,为了实现系统功能设计硬件电路图和软件程序。硬件电路图包括电压采集电路、电流采集、电路驱动电路、辅助电源电路等。软件程序包括超级电容器储能系统的充放电控制算法主程序以及各个部分的子程序。
[硕士论文] 马晓露
电气工程 安徽理工大学 2018(学位年度)
摘要:LED照明的发展催生了LED电源巨大的市场需求,而LED驱动电源的质量是决定LED灯具寿命的关键问题。LED驱动照明电源由于应用广泛,特别是在未来家用照明普及的时候,为了防止谐波对电网的污染和符合相关照明谐波标准,应保证输入端较高的功率因数,LED驱动电源需要有较高的功率因数校正功能。另外随着电力电子技术及其控制技术的不断发展,模拟控制的局限性已经越来越明显,因而对LED驱动电源进行数字化实现是非常必要而且重要的。在此背景下本文进行了具有PFC功能的LED驱动电源的研究与设计。
  首先对功率因数校正电路的拓扑结构、控制方式进行比较,确定采用BoostPFC电路结构和平均电流控制方式,采用反激式变换电路作为DC-DC变换电路。文中分析了采用平均电流控制方式的Boost PFC电路和反激变换电路的工作原理,建立了两种电路的状态空间数学模型和传递函数,通过Boost PFC电路和反激式变换电路的传递函数,结合不同环路的PI调节器对其幅频特性进行了分析,进而选择出合适的PI调节器参数对电路进行控制。通过MATLAB软件对PI调节器的控制特性进行了分析,达到了对理论分析进行验证的目的。
  其次对LED驱动电源的硬件和软件进行设计,选择了数字信号处理器DSP(TMS320F28027)作为主控制芯片,硬件部分对Boost PFC电路、反激变换电路、信号采样调理电路和DSP外围电路等进行了选择与设计。软件部分对系统主程序、EPWM子程序、A/D转换子程序和过流保护子程序等进行了设计。最后利用MATLAB软件对LED驱动电源进行了仿真分析,完成了LED驱动电源的整体设计。
[硕士论文] 刘亚东
电气工程 安徽理工大学 2018(学位年度)
摘要:近年来,随着配电网中电力电子设备和感性负载的广泛应用,电网系统无功不足的问题也日益突出,为解决这个问题,通常需要装设无功补偿装置。但是传统的硬件电子电路组成的补偿装置存在补偿精度低、补偿速度慢、投切方式不合理等问题。因此,研制智能化、高速度、可靠性高的智能无功补偿装置,对低压配电网的无功补偿具有十分重要的意义。
  本文以对配电网进行无功补偿、提高功率因数、改善电能质量为背景,设计了一种基于TMS320F28335的低压智能电容器。首先研究探讨了智能电容器的工作原理,主要包括电容器无功补偿原理、补偿容量的确定、过零投切技术、电容器投切控制方式以及电网参数计算方法等。然后根据智能电容器的设计规范与标准,在考虑经济性、可靠性的条件下,确定智能电容器的整体设计方案。在投切方式上,选择电压、无功十一域图投切控制方式,避免了电容器“投切振荡”现象的出现。为了满足信号监测实时性的要求,电网参数的计算采用滑动FFT算法。
  设计的内容主要包括硬件电路设计和软件程序设计两部分。其中硬件设计主要有信号的采样和调理电路,辅助电源电路,复合开关电路,人机接口界面,温度检测电路,CAN总线通信电路以及DSP的外围电路等。软件设计采用CCS3.3开发环境进行程序的编写,并通过模块化设计思想,使软件设计更加简单易懂、便于编写调试。软件设计主要包括系统主程序以及各个子程序的设计,并给出相应的流程图以及对其进行详细地说明。最后通过MATLAB/Simulink对智能电容器组成的无功补偿系统进行仿真验证。
[硕士论文] 杨阳
机械工程;机械电子工程 重庆交通大学 2018(学位年度)
摘要:近年来纯电动汽车技术虽然越来越成熟,但是仍然存在着许多急需解决的问题,如纯电动汽车的续航里程、电池的使用寿命以及电池的能量利用率等,而目前解决这些问题的主要方法是设计高效合理的电池管理系统(Battery Management System,BMS)。估计电池荷电状态(state of charge,SOC)是电池管理系统最基本也是最重要的功能之一,SOC估计的精度关系着整个电池管理系统性能的好坏。本文以2000mAh的三元动力锂离子电池作为研究对象,分析了扩展卡尔曼滤波(EKF)估计SOC的优缺点,并在此基础上以提高SOC估计精度为目标,对SOC估计进行了研究,主要研究内容及成果如下:
  (1)对锂离子电池的工作原理进行了分析,并通过实验对温度、充放电倍率等几个影响SOC估计的因素进行了分析。
  (2)通过对几种典型的等效电路模型的分析比较,确定以Thevenin等效电路模型作为本文锂电池的电池模型;通过试验确定了SOC与开路电压的函数关系,并研究了电池等效电路模型参数辨识,分别采用两种不同参数辨识方法辨识电池模型参数,即离线参数辨识和基于递推最小二乘算法的在线参数辨识,最后通过试验,分别对两种参数辨识方法所建立的电池模型进行了分析对比,试验结果表明,基于带遗忘因子的递推最小二乘算法在线参数辨识所建立的电池模型精度更高。
  (3)分析了Kalman滤波算法原理,并总结分析了EKF算法估计SOC的优缺点。针对EKF算法估计SOC过程中会引入线性化误差导致估计精度降低的缺点,提出采用IEKF算法来降低EKF估计过程中线性化误差带来的影响,并采用了Levenberg-Marquardt方法对IEKF算法迭代过程中的误差协方差进行修正,以保证IEKF在迭代过程中估计误差一致减小。最后通过仿真试验对LM-IEKF算法估计SOC进行了验证,将估计结果与EKF估计结果进行了比较,发现LM-IEKF算法估计SOC的精度更高。
  (4)考虑到电池模型的精度和电池系统的过程噪声和测量噪声的统计性都对EKF估计SOC有较大影响,为减小这两方面对SOC估计带来的影响,从而提高SOC估计精度,提出了采用鲁棒性更好的H∞滤波估计电池SOC,并通过仿真试验研究分析了H∞滤波估计锂电池SOC的性能,并将估计结果与EKF的估计结果进行了对比,经过分析发现H∞滤波估计锂电池SOC的结果精度优于EKF,且鲁棒性也更好。
[硕士论文] 王哲俊
电气工程 安徽理工大学 2018(学位年度)
摘要:本文首先针对当下国际能源的形势论述了研究移动式储能电站的目的、意义,接着讨论了本课题的研究现状,具体介绍了移动式储能电站的作用及应用实例。文章整体介绍了移动式储能电站的架构,该储能系统把储能电池、电池管理系统(BMS)、功率转换系统(PCS)等部分以车载集装箱的形式集成,通过能量管理系统(EMS)实现对储能系统的监控。功率转换系统(PCS)是本文的研究重点,文中针对功率变换器的分类及拓扑结构、不同网侧滤波器的优缺点、分析研究了功率转换系统的相关组配方案为单级式隔离型,网侧使用LCL滤波器抑制谐波,并根据组配方式设计了储能电池模组的电压范围。通过控制功率变换器的运行模式为整流或逆变,可以控制移动式电池储能系统中的能量进行双向流动,从而解决电力系统问题,如电源备用、调节有功/无功、稳定电网等。
  其次,着重研究功率变换器的控制策略并进行仿真分析验证。通过分析功率转换系统的简化单相电路模型,研究能量如何在直流侧与交流侧之间进行双向流动,即四象限运行。当PCS从电网吸取电能时,其运行于整流工作状态;当PCS向电网传输电能时,其运行于逆变工作状态。分析功率变换器的数学模型,并进行相应的坐标变换,针对系统的网侧功率因数控制、能量双向传输功能,提出按照PCC处电压矢量进行定向,采用电流闭环结构的SVPWM控制策略。文中进一步考虑电池的充电特性,设计了恒压充电/恒流充电,并根据控制目标分别令直流侧电压/电流为控制外环。同时对提出的控制策略进行相应的仿真分析验证,证明在不同的运行模式下该系统都能够保证电能质量,实现功能需求。
  接着,按照移动式储能系统的功能设计相关硬件并分析系统效率。其中,硬件部分包括主回路及相关参数的设计,而控制器采用FPGA与DSP组合的架构。
  最后,对整个移动电站监控系统的架构进行划分,进一步说明EMS与BMS和PCS之间的关系,对移动电站各系统进行集成设计,然后围绕电池组/PCS集装箱监控系统的架构组成及各部分功能展开介绍,并说明监控系统的运行状态。
[硕士论文] 何明成
电气工程 安徽理工大学 2018(学位年度)
摘要:微电网是低压网络的一种,它可以给当地电力用户供电,其主要组成部分是很多小型分布式电源。微电网可以提高供电系统的可靠性,这主要体现在负荷侧,而这种性能是因为其运行方式有并网与孤岛之别。在日渐发展中,电力电子技术被广泛用于电网,而接入微电网的微源就是此技术的应用。微源如何平稳运行是微电网急需攻克的难题,而在两种运行方式在的平稳转换则是控制技术研究的重点。
  为此,需要了解多种微源的特性,分清楚什么样的微源应该接入何种微电网接口,并且要熟知众多接口有哪些对应的微源控制方式。在区别于欧美等国微电网情况下,制定出适合中国电网的孤岛与并网的转换条件,然后在PSCAD/EMTDC中建立了各种微源的模型,搭建了微网运行模式转换的逻辑模块。经过仿真分析,发现不同的控制方式有不同的优点和弊端,仿真中需要结合实际情况制定不同的控制方式,最后我通过仿真验证了微电网运行模式转换条件的有效性。
[硕士论文] 楚军
控制工程 安徽理工大学 2018(学位年度)
摘要:当今时代随着电力电子技术日新月异的发展,越来越多的电子产品相继问世,并在各行各业的发展中发挥巨大的价值效益与积极作用。电力电子电路通常是电源和电机驱动器重要的组成部分,若该电路模块发生了故障,将有可能导致整个系统的瘫痪而不能正常运行,进而造成巨大的经济损失甚至是人员伤亡。因此,为了提高系统的安全性,可靠性,最大程度的减小系统故障带来的损失,对电力电子电路进行故障预测技术的研究具有及其重要的理论意义和实用价值。
  本文主要研究了DC-DC开关功率变换器电路的故障特征参数的提取及系统故障预测方法,具体研究内容包括:
  1.研究了电力电子电路关键元器件的失效机理,通过分析元器件的等效电路模型和失效模式,确定了反映主要元器件性能退化状况的故障特征参数及其失效阈值。
  2.研究了DC-DC开关功率变换器的工作原理及外围元器件参数设置的具体方法,并对关键元器件进行了退化模拟,建立了参数退化曲线。最后通过系统仿真分析各关键元器件分别对系统输出电压均值,纹波电压值及功率损耗的影响,确定评估系统故障特征参数。
  3.研究了小波神经网络(WNN)和极限学习机(ELM)模型及算法实现,并提出一种新的基于WNN-ELM算法。以电解电容等效电阻ESR和电容值C的退化为例,通过分析对比WNN-ELM算法与WNN、ELM算法的预测相对误差值,确定了该算法的可行性。
  4.最后以DC-DC开关功率变换器为例,通过仿真得到1400组时间序列输出电压纹波值,分别采用WNN、ELM和WNN-ELM算法对其系统级故障参数进行时间序列预测,并实现了DC-DC电路系统级故障预测,分析确定本文提出的算法准确率更高。
[硕士论文] 徐慷
电路与系统 安徽理工大学 2018(学位年度)
摘要:太阳能是当前各类新能源中最具优势的可再生能源。硅基太阳能电池历史悠久,技术成熟,是最主要的光伏器件。如何提高太阳能电池的光电转换效率是解决其应用成本的关键所在。而提高电池的光吸收率,尽大限度地利用光能是当前需要克服的技术难题。因此,各种不同的陷光结构成为了科研学者们追逐的热点。
  本学位论文基于国内外太阳能电池研究进展,针对目前主要存在的提高电池光吸收的关键问题,利用表面等离激元效应研究了硅基材料表面各种陷光结构的光学特性。在硅基材料表面设计了两类提高光吸收的结构,即金属纳米光栅和金属银纳米球,系统研究了三种陷光结构对非晶硅薄膜电池光吸收特性的影响,并得到优化后的结构参数。
  1、在非晶硅薄膜电池表面设计银纳米光栅,分别通过TM波、TE波与TEM波垂直入射电池表面,研究了不同结构参数对光吸收影响并进行优化。确定出不同应用条件下最佳的几何参数。优化后电池吸收光子数为参照电池的92%。
  2、利用表面等离极化激元效应,研究了背表面置Ag纳米光栅,设计了三角柱状与矩形长方体状银纳米两种结构。研究分析了周期、半径、材质与面积对电池光吸收的影响并进行优化。结果表明银纳米光栅比铝纳米光栅具有更高的吸收率。两种结构中,矩形长方体纳米光栅光吸收率最高,较参照电池提高了104%。并对入射光角度的敏感度也得到了改善。
  3、基于局域表面等离激元共振,对比了不同分布方式布置银纳米球电池的光吸收效果。分析了前表面分布、前后表面同位与交错分布。结果表明,半径、周期与分布位置均对硅薄膜光吸收有影响。三种分布方式中,前后表面均匀分布光吸收效果最好,较参照电池提升了50%。陷光结构能够有效提升薄膜电池的光吸收,为薄膜太阳能电池设计与发展提供了理论上的支持。
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