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【6h】

不间断电源改进型重复控制及蓄电池状态监测与寿命估计

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1 绪论

1.1 不间断电源的概况

1.2 不间断电源的研究现状与发展趋势

1.3 不间断电源的控制与能量管理现状

1.4 本文研究的主要内容

2 不间断电源的系统结构和设计目标

2.1 不间断电源的系统结构

2.2 设计目标

3 不间断电源主要模块的建模、控制方式与仿真

3.1 整流电路

3.2 逆变器的工作原理与建模

3.3 逆变电路的重复控制方法研究

3.4 逆变器的调制策略

3.5 逆变器控制系统仿真

3.6 本章小结

4 蓄电池状态监测与寿命估计

4.1 铅酸蓄电池工作原理与特性参数

4.2 蓄电池的剩余容量预测

4.3 蓄电池寿命估计

4.4 本章小结

5 不间断电源的硬件和软件设计

5.1 主电路硬件电路设计

5.2 控制电路设计

5.3 系统的软件设计

5.4 本章小结

6 总结与展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表论文及科研成果

致谢

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摘要

不间断电源(UPS)可以在市电断电时为用户提供备用电源,保障设备的不间断工作,并且可以为特定用户提供高质量的电能,因此在工业生产和日常生活中得到广泛应用。
  本研究首先对不间断电源系统核心环节-逆变器的控制方案进行了深入研究。针对传统重复控制存在的问题,提出了一种nk±m的改进型重复控制方案,提高了逆变器输出电能质量及动态性能。在MATLAB/Simulink平台建立了整体逆变器的仿真模型,一方面对单相逆变器的SPWM和SVPWM进行了仿真对比分析,验证了单相SVPWM调制策略的优越性,另一方面对重复控制和改进型重复控制进行了仿真对比分析,仿真使用了空载、电阻负载、阻感性负载和变载四种方式,结果表明改进型的重复控制具有更好的动态性能和稳态性能。进一步,针对目前国内外极少开展蓄电池能量管理中对蓄电池寿命方面进行估计工作的问题,论文简要分析了蓄电池的结构和反应机理,提出了一种蓄电池剩余寿命BP神经网络预测估计方案,并建立了蓄电池剩余寿命预测模型。通过选取蓄电池的电压、放电电流和蓄电池温度为输入量,剩余寿命为输出量,经过一定样本的训练,能够准确的预测蓄电池的剩余使用寿命,提高了不间断电源系统的经济性、安全性和可靠性。设计了基于TI MSP430F149单片机的不间断电源软件、硬件系统。详细论述了整流、升压、逆变、采样、上位机通讯、温度检测等硬件电路设计。

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