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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] 胡鸿飞
电气工程 安徽理工大学 2018(学位年度)
摘要:矿用电机车是矿井运输矸石、材料或人员的主要运输工具。目前各矿使用最多的电机车为铅酸蓄电池与直流电机的组合,铅酸蓄电池电机车虽无需架线、运输便利,但是铅酸蓄电池充电时间长,所需充电配套设施投入大;直流电机因换向器和电刷的存在,加大了井下瓦斯爆炸的隐患。本文以缩短充电时长,提高动态功率输出为主要出发点,将超级电容器作为矿用电机车储能电源,永磁同步电机作为牵引电机,以超级电容器的储能控制为探讨点,着重探讨矿用电机车超级电容动力电源的充电与放电的控制。
  首先介绍了超级电容的储能原理与充电特性,以型号为XK2.5-6/48-2A的蓄电池电机车的参数作为依据,配置了合适的超级电容电池组以及永磁同步电机,确定了矿用超级电容电机车恒流转恒功率的充电策略。随后,设计了以PWM整流变换和双向DC/DC斩波变换为核心的超级电容充放电主电路,其中双向DC/DC变换器在超级电容充电和吸收回馈能量时工作于降压模式,在电机车正常运行时工作于升压模式。针对充电与放电,分别设计了合适的控制策略,以实现超级电容的快速充电以及电机车制动时能量的快速吸收。
  在MATLAB软件中搭建了矿用超级电容电机车的充电控制系统与放电控制系统。通过超级电容充放电模型的仿真,对所提控制策略进行了验证,证明了超级电容恒流转恒功率充电的快速性与可靠性,超级电容作为电机车电源对制动能量吸收与再利用的可行性。对储能控制系统的软硬件部分进行了分析与设计,做了部分实验,验证了储能控制系统和硬件电路的正确性。
[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] 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] 李强
电气工程 安徽理工大学 2018(学位年度)
摘要:针对目前矿用蓄电池电机车及充电系统存在着体积大、续航能力低、工作效率低、蓄电池使用寿命短、加酸加液泄露及铅污染等问题,以及电机车驱动系统与蓄电池充电装置相互分离的应用现状。根据以上问题,本课题展开了矿用电机车充电与驱动一体化拓扑与控制系统的研究。
  课题首先对矿用电机车储能电源和驱动电机作出比较分析,然后根据矿用电机车工作环境情况等综合考量,选出了低速性能更好的驱动电机(永磁同步电机)与充电速度更快、环境友好的储能电源(超级电容器)。根据矿用电机车的实际运行情况,设计了驱动与充电一体化拓扑电路,并计算出了永磁同步电机和超级电容器的参数。其次,根据所设计的一体化电路拓扑,分析了充电与驱动两种模式下的运行机理,即在驱动模式下的永磁同步电机矢量控制与双向DC/DC变换器的电压外环电流内环双闭环控制;在充电模式下的超级电容器的等效模型及多种充电方法,三相电压型PWM整流控制策略等。重点分析了所设计的一体化拓扑电路中超级电容的充电控制策略,提出了采用分阶段恒流转恒压的充电控制策略,大大缩短了充电时间,解决了传统充电方法充电速度慢、中后期大电流充电容易引起超级电容损坏等缺点。最后,根据所设计的一体化电路拓扑,对一体化控制系统的硬件系统和软件思路进行了设计,并在MATLAB/Simulink仿真软件上搭建了一体化控制系统的仿真模型,来验证一体化控制系统的正确性。
  仿真结果表明,所设计的一体化电路拓扑及充电控制策略,解决了矿用电机车充放电彼此分离、工作效率低下、充电时间长等问题,使得矿用电机车能更加高效的满足工作需求。
[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] 崔高艺
电气工程 安徽理工大学 2018(学位年度)
摘要:矿用电机车作为矿山主要的辅助运输设备,承担着矸石、设备、人员的运输任务,但是矿用电机车技术发展滞后。直流矿用电机车的电机易产生火花对防爆性要求较高。而且,直流电机车一般采用分级调速和能耗制动方式,能量无法回收。交流矿用电机车采用的异步电机功率因数低,导致能量利用率较低。而永磁同步电机采用电气换向,并具有转矩大,功率因素高,能量易回收的优势。为了提高矿用电机车的驱动性能和电池组能量利用率,本文以使用永磁同步电机的矿用电机车为研究对象,对其调速和能量回馈系统进行分析与研究。
  首先,根据矿用电机车的参数和实际工况,选用永磁同步电机作为牵引电机。并对比永磁同步电机常用的DTC和FOC两种调速控制策略优劣,确定采用FOC控制策略对电机车进行调速。在FOC控制策略中,位置传感器是实现调速的重要组成部分,但在潮湿和高污染的煤矿环境易受影响。本文采用PLL转子位置检测方法配合高频脉振注入法替代机械式位置传感器,提高系统抗干扰能力。然后,分别从矿用电机车的机械制动过程、电机的回馈过程、回馈能量的计算理论、电机车回馈系统电路结构四个角度对能量回馈系统进行了分析。最终,确定了在回馈系统采用双向半桥式DC-DC电路结构实现制动能量的回收。
  最后,对调速系统和制动回馈系统进行了仿真验证。在调速系统中设计了PWM波产生模块、坐标转换模块和锁相环位置观测器,同时详细分析了PI调节过程。在制动回馈系统中,对双向DC-DC变换器采用外环电压调节和内环电流调节,控制母线端电压和电源端电压电流的稳定。各子模块逐一验证后,对永磁同步电机无感FOC调速系统和采用双向DC-DC变换器的制动回馈系统得进行了仿真。结果验证了,在矿用电机车的实际应用参数下无传感器矢量控制系统的稳定性和制动回馈系统的可行性。
[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] 周保珍
电气工程 安徽理工大学 2018(学位年度)
摘要:由于矿用蓄电池电机车充电时间较长、工作寿命短、环境污染严重等缺点,又由于现在大力倡导开发新能源及推广新能源的应用,所以矿用电机车需要使用绿色环保和性功能更好的电源装置。超级电容相对于蓄电池具有充电快、寿命长、环保节能和功率密度大等优点,所以要对矿用超级电容电机车进行研究。但是当矿用超级电容电机车在使用不同的充电方法时其充电效率是有高有低的,差别较大。因此,为了提高矿用电机车超级电容的充电效率和节省能源,本课题针对矿用超级电容电机车的高效充电控制及策略进行研究。
  本文首先根据矿用电机车的实际工况和相关约束条件,确定了矿用电机车超级电容的串并联数量,并且以先串后并的连接方式组成矿用电机车超级电容储能阵列,使用基于分布协同控制的开关电容均压方法实现超级电容阵列的电压均衡控制。其次,详细分析了矿用电机车超级电容分别以恒流、恒功率和恒压方法充电时的充电特性和效率特性,为提高矿用电机车超级电容充电效率,确定了矿用电机车超级电容恒流加恒功率的充电控制策略。再次,选择了矿用超级电容电机车的三相PWM整流器加DC/DC变换器的充电电路,并建立了数学模型;三相PWM整流器采用电流前馈解耦双环控制策略,DC/DC变换器采用直接电流和功率控制的控制策略,恒流充电时采用基于移相载波的直接电流控制,恒功率充电时采用基于移相载波的直接功率控制。从理论分析了矿用电机车超级电容高效充电控制策略的可行性。最后,对矿用电机车超级电容充电控制系统的软硬件进行了设计,并且在MATLAB/Simulink中搭建了矿用电机车超级电容充电控制的仿真模型,对波形进行了详细分析。
  仿真结果显示,矿用电机车超级电容高效充电控制策略能够使三相PWM整流器的功率因数为1,且直流母线电压稳定,为DC/DC变换器提供稳定可靠的输入电压,恒流加恒功率的组合充电控制实现了矿用电机车超级电容高效充电控制。
[硕士论文] 盛祎
电气工程 安徽理工大学 2018(学位年度)
摘要:矿用电机车是煤矿井下生产的重要运输设备,电机车多使用铅酸蓄电池作为其储能装置。铅酸蓄电池一直被应用在矿用电机车上,具有安全性能和能量密度高的优点,适合有瓦斯或功率需求大的场所。另一方面,铅酸蓄电池存在体积大、续航能力差、充电时间长、维护工作麻烦等缺点,由于超级电容可反复上万次充放电,循环寿命长,且功率密度高,可瞬时吸收或释放大电流,在体积和使用温度范围上均优于传统电池。因此本文提出使用超级电容来弥补铅酸蓄电池性能的不足,利用蓄电池与超级电容工作特性的互补之处,将两者混合使用组成矿用电机车新的储能系统。
  本文提出基于蓄电池和超级电容的混合储能方案,在该系统中蓄电池作为能量主要来源,超级电容为辅助电源。利用超级电容功率密度大、可短时间大容量放电的特性,在电机车启动时减小电流波动对蓄电池的冲击,延长蓄电池使用寿命,在电机车制动时吸收电机的再生电能,减少电机车能耗,利用蓄电池能量密度大的特性在系统稳定运行时提供平稳电能,降低对超级电容容量要求。选取永磁同步电机作为电机车的驱动电机;基于双向DC/DC变换和三相PWM整流设计出混合储能电路拓扑;利用单闭环和双闭环控制实现对蓄电池和超级电容的预充电设计;对蓄电池和超级电容分别做了容量计算和功率分配。在此基础上,采用PID调节方法控制DC/DC变换电路,完成对电源侧直流电的升压;通过三相PWM整流实现电能由电源端供向电机端;通过三相PWM逆变实现电机车制动时电能由电机端反馈回电源端;针对电路拓扑进行软硬件设计;最后在matlab/simulink平台搭建仿真模型,通过仿真分析验证该方法的可行性。
[硕士论文] 张奎
电气工程 安徽理工大学 2018(学位年度)
摘要:随着我国老龄人口比例的不断增大,轮椅的需求也越来越大。智能轮椅作为提高老年人生活质量和行动自由度的工具,其研究具有广泛的市场前景和社会价值。本文通过对智能轮椅发展现状和关键技术的深入了解后,设计了一种可以实现自动避障和监护报警功能的智能轮椅控制系统。
  本文采用模块化思想将智能轮椅控制系统分成:运动控制模块、超声波避障模块、无线通信模块、监护报警模块、图像采集模块和人机交互模块。本文以STM32F103RCT6微控制器为核心配以相应的外围电路,共同组成了智能轮椅的控制系统。完成了该系统的硬件和软件设计,实现了预期的功能和控制效果。
  针对智能轮椅的人机交互模块,本文设计了智能手机触屏控制和操控杆控制两种控制方式,丰富了操作方式。为了帮助使用者能够及时地了解轮椅周围的环境信息,设计了图像采集模块,采集轮椅后方的环境信息。在报警模块设计中,采用了SIM300模块实现了远程报警。智能轮椅的避障模块,采用了3路超声波分别对轮椅的前方、左侧和右侧进行障碍物信息探测,并利用模糊算法得到障碍物方向和位置的模糊关系,根据轮椅的运动策略,制定了35条模糊控制规则,通过模糊控制器输出转向角,实现轮椅的安全避障。
  最后本文对智能轮椅控制系统的各模块进行了实验测试。测试结果表明,系统可以实时地响应输入指令,完成自动避障、图像采集、监护报警等功能,具有较强的实用价值。
[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] 王建南
电气工程 安徽理工大学 2018(学位年度)
摘要:由于近年来环境污染和能源短缺的加剧,使得无污染和耗能少的电动汽车得到快速发展。电动汽车发展的关键在于电池及电池管理系统(Battery Management Systems,BMS),电池管理技术的成熟直接关系着电池安全合理的使用以及电动汽车性能的优劣。
  本文设计了电动汽车电池管理系统,采用一块主控板加多块单元板的分布式结构,并对主控板和单元板进行了硬件和软件设计。主控板负责管理电池组的整体工作,包括总电压和电流的采集、充放电控制、温度控制以及与电动汽车其它系统的信息交互。单元板负责管理每一节电池,包括采集单体电池的电压、电池箱温度以及电量均衡的实现。
  本文重点研究了电池组的荷电状态(SOC)和充电均衡策略,在前人已有成果的基础上提出一些改进措施。电池SOC是电动汽车的重要参数,为了能更加准确的估算电池SOC,采用二阶RC等效电路作为电池模型,反映电池内部工作状态,采用递推最小二乘法在线辨识模型参数。在此基础上,采用改进的扩展卡尔曼滤波算法进行电池SOC的估算,该算法以安时积分法为基础建立SOC的状态方程,以电动势法计算SOC的初值,采用扩展卡尔曼滤波算法进行递推计算,得到电池的荷电量,并通过MATLAB仿真验证算法的准确性。充电均衡管理能够有效控制电池充电过程中的不一致性,减小不一致性带来的危害。为了能够更加准确快速地完成均衡,提出了一种基于DC-DC电源的充电均衡策略,通过将电池组的电量转移到电压最低的电池来实现电量的均衡。
  本文最后对电池管理系统的部分功能进行实验验证,采用一块电池管理系统单元板和4节18650的磷酸铁锂电池进行单体电池电压采集精度、电池组总电压采集精度、温度采集精度以及电池组充电均衡的模拟实验。实验结果表明,采集电路和充电均衡策略都是可行的。
[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] 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] 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。
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