本文關(guān)鍵詞：可編程式能饋型直流電子負(fù)載研究

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【摘要】：隨著電力電子技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)等相關(guān)技術(shù)的發(fā)展,加上對高性能負(fù)載和節(jié)能減排的需求日益增長,能饋型電子負(fù)載成為試驗(yàn)負(fù)載發(fā)展的必然趨勢。本文以可編程式能饋型直流電子負(fù)載為研究對象,重點(diǎn)研究高精度負(fù)載模擬、試驗(yàn)電能的高質(zhì)量回饋和負(fù)載可編程功能。對硬件系統(tǒng)和軟件算法展開深入研究,研制了一款600W可編程式能饋型直流電子負(fù)載,驗(yàn)證了理論分析和技術(shù)方案的正確性。本文首先介紹了課題研究背景及意義,分析了負(fù)載模擬拓?fù)�、并網(wǎng)逆變拓?fù)�、能饋結(jié)構(gòu)、遠(yuǎn)程控制和人機(jī)界面以及負(fù)載模擬控制算法等關(guān)鍵技術(shù)的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀。接著,介紹了能饋型直流電子負(fù)載基本原理;經(jīng)深入分析,選定“同步整流Boost+雙推挽升壓+全橋高頻逆變”為主功率拓?fù)?TMS320F28035作為控制核心,PC上位機(jī)配合實(shí)現(xiàn)負(fù)載可編程控制的總體方案。系統(tǒng)分析了同步整流Boost負(fù)載模擬電路、雙推挽升壓電路和全橋高頻逆變電路的工作模態(tài)。詳細(xì)分析與計(jì)算了能饋型直流電子負(fù)載硬件參數(shù):分析與計(jì)算了CCM Boost電感、雙推挽變壓器、推挽變換器輸出濾波器和并網(wǎng)逆變器輸出濾波器等主拓?fù)浯旁�。分析與設(shè)計(jì)了精密電阻分壓檢測電路、電網(wǎng)電壓檢測電路、并網(wǎng)電流檢測電路和電網(wǎng)電壓過零點(diǎn)檢測電路等信號調(diào)理電路。設(shè)計(jì)了負(fù)載可編程硬件底層,包括通訊與存儲(chǔ)電路和采用“STM32+FPGA”架構(gòu)的TFT-LCD人機(jī)交互界面。采用基于狀態(tài)機(jī)控制的數(shù)字化控制電源軟件架構(gòu),搭建了系統(tǒng)控制狀態(tài)機(jī);系統(tǒng)研究了能饋型電子負(fù)載的控制任務(wù)時(shí)序,闡述如何合理安排各控制任務(wù)時(shí)序以達(dá)到最優(yōu)設(shè)計(jì)。提出了“啟動(dòng)階段+并網(wǎng)階段”兩段式Boost負(fù)載模擬電路控制策略,研究了基于電流模式的負(fù)載模擬控制算法。結(jié)合無差拍并網(wǎng)控制和超前一拍控制方法,提出了基于Newton插值的預(yù)測算法及其特例Taylor插值預(yù)測,最終提出了基于Newton/Taylor預(yù)測的無差拍并網(wǎng)控制算法。闡述了負(fù)載可編程控制的基本控制思路,提出了直線逐步逼近曲線的負(fù)載曲線模擬方法。搭建實(shí)驗(yàn)平臺(tái),測試了驅(qū)動(dòng)電路、信號調(diào)理電路、電路軟啟動(dòng)功能、負(fù)載模擬功能、并網(wǎng)電能質(zhì)量和整機(jī)效率,實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:本文的理論研究和技術(shù)方案是切實(shí)可行的。
【關(guān)鍵詞】：能饋型電子負(fù)載 無差拍并網(wǎng) 狀態(tài)機(jī)控制 負(fù)載可編程 Newton插值預(yù)測
【學(xué)位授予單位】：華南理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TM46
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第一章 緒論11-20
• 1.1 課題研究背景及意義11-14
• 1.1.1 電子負(fù)載的含義、分類及應(yīng)用場合11-12
• 1.1.2 傳統(tǒng)負(fù)載的缺點(diǎn)12
• 1.1.3 能饋型電子負(fù)載的優(yōu)勢12-14
• 1.2 能饋型電子負(fù)載關(guān)鍵技術(shù)國內(nèi)外研究現(xiàn)狀14-18
• 1.2.1 負(fù)載模擬拓?fù)?/span>14-15
• 1.2.2 并網(wǎng)逆變拓?fù)?/span>15-16
• 1.2.3 能饋型電子負(fù)載的能饋結(jié)構(gòu)16
• 1.2.4 電子負(fù)載的遠(yuǎn)程控制和人機(jī)界面設(shè)計(jì)16-17
• 1.2.5 電子負(fù)載的負(fù)載模擬控制算法17
• 1.2.6 電子負(fù)載在特殊場合的應(yīng)用17-18
• 1.3 論文主要研究內(nèi)容及章節(jié)安排18-20
• 第二章 能饋型直流電子負(fù)載硬件系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)20-43
• 2.1 引言20
• 2.2 總體方案論證20-27
• 2.2.1 負(fù)載模擬拓?fù)浜虳C/DC升壓拓?fù)鋵Ρ确治?/span>21-22
• 2.2.2 并網(wǎng)瞬時(shí)功率波動(dòng)及其影響分析22-25
• 2.2.3 并網(wǎng)逆變拓?fù)鋵Ρ确治?/span>25-26
• 2.2.4 能饋型直流電子負(fù)載總體方案26-27
• 2.3 同步整流Boost負(fù)載模擬電路工作模態(tài)分析及仿真27-32
• 2.3.1 同步整流Boost電路工作模態(tài)分析27-30
• 2.3.2 基于Simulink的同步整流Boost電路仿真分析30-32
• 2.4 雙推挽升壓電路工作模態(tài)分析及實(shí)驗(yàn)32-37
• 2.4.1 雙推挽升壓電路工作模式分析32-36
• 2.4.2 雙推挽升壓電路實(shí)驗(yàn)分析36-37
• 2.5 全橋逆變電路工作模態(tài)分析及仿真37-41
• 2.5.1 全橋逆變電路工作模態(tài)分析37-39
• 2.5.2 基于Saber的全橋逆變電路仿真分析39-41
• 2.6 本章小結(jié)41-43
• 第三章 能饋型直流電子負(fù)載硬件參數(shù)分析與計(jì)算43-59
• 3.1 引言43
• 3.2 主拓?fù)浯旁治雠c計(jì)算43-49
• 3.2.1 CCM Boost電感設(shè)計(jì)43-45
• 3.2.2 雙推挽變換器變壓器設(shè)計(jì)45-47
• 3.2.3 推挽變換器輸出濾波器設(shè)計(jì)47
• 3.2.4 并網(wǎng)逆變器輸出濾波器設(shè)計(jì)47-49
• 3.3 信號調(diào)理電路分析與計(jì)算49-55
• 3.3.1 精密電阻分壓檢測法及其量程偏差評估50-52
• 3.3.2 基于隔離運(yùn)放的電網(wǎng)電壓檢測52-54
• 3.3.3 基于ACS712的并網(wǎng)電流檢測54-55
• 3.3.4 基于滯回比較器的電網(wǎng)電壓過零點(diǎn)檢測55
• 3.4 負(fù)載可編程硬件分析與設(shè)計(jì)55-58
• 3.4.1 可編程式電子負(fù)載通訊與存儲(chǔ)電路55-57
• 3.4.2 TFT-LCD人機(jī)交互界面設(shè)計(jì)57-58
• 3.5 本章小結(jié)58-59
• 第四章 能饋型直流電子負(fù)載控制算法分析與設(shè)計(jì)59-85
• 4.1 引言59
• 4.2 系統(tǒng)軟件框架與控制任務(wù)時(shí)序設(shè)計(jì)59-64
• 4.2.1 狀態(tài)機(jī)設(shè)計(jì)59-61
• 4.2.2 控制任務(wù)時(shí)序設(shè)計(jì)61-64
• 4.3 負(fù)載模擬控制算法64-69
• 4.3.1 Boost負(fù)載模擬電路控制策略65-67
• 4.3.2 基于電流模式的負(fù)載模擬控制算法67-69
• 4.4 基于預(yù)測算法的無差拍并網(wǎng)控制算法及其仿真69-81
• 4.4.1 無差拍并網(wǎng)控制69-71
• 4.4.2 超前一拍控制方法71-73
• 4.4.3 基于Newton插值的預(yù)測算法73-75
• 4.4.4 基于Taylor插值的預(yù)測算法75-76
• 4.4.5 Newton插值預(yù)測與Taylor插值預(yù)測仿真分析及對比76-78
• 4.4.6 基于Newton/Taylor預(yù)測的無差拍并網(wǎng)控制算法及仿真分析78-81
• 4.5 負(fù)載可編程軟件設(shè)計(jì)81-83
• 4.5.1 可編程通信協(xié)議設(shè)計(jì)81-82
• 4.5.2 負(fù)載可編程控制實(shí)現(xiàn)82-83
• 4.6 本章小結(jié)83-85
• 第五章 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析85-101
• 5.1 引言85
• 5.2 實(shí)驗(yàn)平臺(tái)及測試儀器介紹85-87
• 5.3 驅(qū)動(dòng)電路功能測試87-88
• 5.4 信號調(diào)理電路功能測試88-91
• 5.4.1 電網(wǎng)電壓采樣與過零點(diǎn)檢測電路測試88
• 5.4.2 母線電壓采樣電路測試88-90
• 5.4.3 ACS712霍爾電流傳感器測試90-91
• 5.5 電路軟啟動(dòng)功能測試91-93
• 5.6 負(fù)載模擬實(shí)驗(yàn)93-96
• 5.6.1 恒流負(fù)載模擬實(shí)驗(yàn)93-94
• 5.6.2 恒阻負(fù)載模擬實(shí)驗(yàn)94-95
• 5.6.3 恒功率負(fù)載模擬實(shí)驗(yàn)95-96
• 5.7 并網(wǎng)電能質(zhì)量與整機(jī)效率測試96-97
• 5.8 負(fù)載可編程功能測試97-99
• 5.9 本章小結(jié)99-101
• 結(jié)論101-102
• 參考文獻(xiàn)102-106
• 攻讀碩士學(xué)位期間取得的研究成果106-107
• 致謝107-108
• 答辯委員會(huì)對論文的評定意見108

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