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大功率照明节电设备有载调压控制技术的研究

作　者: 高健
导　师: 贾文超
学　校: 长春工业大学
专　业: 电力电子与电力传动
关键词: 照明节能 有载调压 数字PID 数字信号处理器
分类号: TM923.01
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要


近年来,随着我国经济的迅猛发展,电力资源得到了广泛的应用。这样使我国的能源需求大幅度增加,能源的供需矛盾日益突出,电力资源也成为了紧缺能源。而照明用电则在总的耗电量所占的比例大于10%,所以设计照明节电装置对照明系统进行节能控制是非常必要的。由于传统的照明节电控制装置受电网波动影响比较大,而且不能达到对电压的精确控制,随之产生了系统的稳定性下降及系统升级困难等缺点。本文是利用了有载调压的方式,设计出了一种新型照明节电控制装置。此节电控制装置采用了TI公司的TMS320LF2407A作为控制核心,由DSP来负责整个系统的控制工作。整个调压稳压系统有三级自耦变压器实现,分别是降压变压器、补偿变压器和调压变压器。在有载调压主电路中,三相自耦有载补偿变压器,用来完成市网电压的实时动态调节。具体的方法是首先通过三相自耦变压器将电压降到可调的范围之内,然后利用DSP来控制永磁无刷电机拖动调压变压器的碳刷,通过调节调压变压器输出电压,来改变补偿变压器输入电压。为了在整个系统中达到精确的闭环控制,本文使用了数字PID控制算法。但是标准数字PID控制算法,在每个控制周期内调压变压器的碳刷总在不停动作,碳刷磨损严重,且整个执行机构处于疲劳状态,所以本文引入了带死区的PID控制算法,大大提高了系统的可靠性。文中依据节电装置容量设计了有载补偿变压器、DSP控制系统软硬件及永磁无刷电机驱动电路,完成了带死区的数字PID控制器设计及参数整定,最后完成了整体调压稳压节电装置的调试。通过实际运行表明,文中设计的有载调压稳压节电装置,设计原理正确,达到了预期的设计目标,并且系统运行可靠,可以满足大型照明节能的需要,实现了场馆照明明显节电的效果。在当今提倡节能的大环境下,该装置具有较好的市场应用前景。

全文目录


摘要  2-3
Abstract  3-7
第一章 绪论  7-13
  1.1 引言  7
  1.2 研究背景及意义  7-8
  1.3 照明调压稳压节电原理  8-9
  1.4 国内外有关研究现状  9-12
  1.5 论文主要的研究内容  12-13
第二章 有载调压主电路设计  13-21
  2.1 有载调压的基本原理  13-14
    2.1.1 有载调压简介  13
    2.1.2 有载调压的作用  13-14
  2.2 有载调压系统总体设计  14-15
  2.3 永磁无刷电机简介  15-18
    2.3.1 永磁无刷电机的原理  15-17
    2.3.2 永磁无刷电动机的选型  17-18
  2.4 补偿变压器设计  18-20
    2.4.1 补偿变压器技术参数的计算  18-19
    2.4.2 补偿变压器的设计  19-20
  2.5 本章小结  20-21
第三章 有载调压数字PID控制算法的建立  21-26
  3.1 PID控制算法的概述  21-22
  3.2 数字PID控制器  22
  3.3 带死区的PID控制算法  22-23
  3.4 PID控制算法应注意的问题  23-24
  3.5 PID参数整定  24-25
  3.6 本章小结  25-26
第四章 有载调压控制系统硬件设计  26-32
  4.1 DSP控制芯片概述  26
  4.2 总体硬件结构  26-27
  4.3 TMS320LF2407A最小系统设计  27-28
    4.3.1 最小系统设计  27
    4.3.2 电源电路设计  27-28
  4.4 电机功率驱动电路设计  28-29
    4.4.1 功率管的选取  28
    4.4.2 逆变电路的设计  28-29
    4.4.3 功率驱动芯片的选取及驱动电路的设计  29
  4.5 电机保护电路设计  29-31
    4.5.1 过压保护电路  30
    4.5.2 过流保护电路  30-31
  4.6 本章小结  31-32
第五章 有载调压控制器的软件设计  32-37
  5.1 软件开发环境Code Composer Studio介绍  32-33
  5.2 控制系统的整体结构  33
  5.3 主程序设计  33-35
  5.4 中断服务子程序  35-36
  5.5 本章小结  36-37
第六章 有载调压节电系统相关实验  37-43
  6.1 试验场地的选择  37-39
  6.2 灯具工作电压与照度实验  39-40
  6.3 有载调压控制系统运行效果  40-43
    6.3.1 系统运行过程试验  41
    6.3.2 稳压运行试验  41-43
结论与展望  43-44
参考文献  44-46
致谢  46-47
作者简介  47
攻读硕士学位期间研究成果  47-48

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中图分类: > 工业技术 > 电工技术 > 电气化、电能应用 > 电气照明 > 一般性问题 > 光源和照明理论
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