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电力电子系统集成中控制技术相关问题研究

董新伟  
【摘要】: 电力电子系统集成是为了解决目前电力电子技术领域劳动密集和技术密集的现状,以促进电力电子技术的发展。是人们从电子技术和计算机技术的发展过程中受到启示,希望系统集成的技术在电力电子技术中也有类似的效应:即通过提高集成度,大大提高电力电子系统的模块化和标准化,达到降低成本和提高可靠性的目的,同时促进电力电子技术的发展。从电力电子系统集成产生的背景看,电力电子系统集成的研究具有一定的优势,可以将电子技术和计算机技术等领域先进的、成熟的集成相关的技术应用于电力电子系统集成中,以加快电力电子系统集成的发展。本文对电力电子系统集成中的操作系统、分布式控制技术、先进设计方法和通信技术进行了探索性的研究,得出了一些有意义的研究成果。 提出了电力电子系统集成软件系统应采用多任务系统的形式,为此将电力电子操作系统引入电力电子系统集成。对电力电子操作系统的实时调度策略进行了研究,提出了基于中断和优先级可抢占的实时调度策略,解决了目前已有实时调度策略不能满足电力电子操作系统实时性要求的问题。同时,对电力电子操作系统的可移植性、可裁减性和可靠性要求,提出了解决方案。 对电力电子系统集成中的分布式控制技术进行了研究,实现了电力电子集中控制体系向分布式控制体系的转化,为不同电力电子标准模块在功能和硬件上的划分提供了依据。针对分布式系统的同步问题,根据分布式电源系统的特点,将系统分为软同步系统和硬同步系统,采用不同的同步方法,较好的解决了分布式系统的同步问题。 将嵌入式系统的软硬件协同先进设计方法,引入电力电子系统集成,解决了传统电力电子“瀑布式”设计方法的缺点。采用UML和SystemC语言对一个实际的电力电子系统进行了系统描述,提出了将GAAA思想应用于软硬件划分。 按照电力电子系统集成的要求,提出了一个基于OSI模型的通信体系和通信模型,使得电力电子系统集成通信系统具有良好的开放性和可兼容性,有利于系统的升级和扩展。对电力电子系统集成通信系统的MAC协议进行了研究,选择了1-持续CSMA/CD协议作为电力电子系统集成通信系统的MAC协议,使用Opnet网络仿真软件进行了网络通信量和网络时延的仿真,仿真结果验证了选择的正确性。 设计了不同电力电子标准模块的实验模型:AM和PEBB,其通信接口采用USB接口实现。以一个AM和三个PEBB构建了一个三相VSI,以此为实验平台,对本文研究内容完成了实验研究和验证。


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