电机软开关逆变控制系统的设计与实现

传统的逆变器开关管工作在硬开关状态下,存在诸多的弊端,克服这些缺点的有效方法是软开关技术.将一种新型的直流环节并联谐振软开关逆变器应用于基于CAN通信的交流电机调速系统中,组成了交流电机软开关逆变控制系统,阐述了其原理、拓扑及特点.在系统中,上位机(PC)通过CAN总线与下位机(TMS320 LF2407)实时通信,下位机通过SVPWM控制逆变器.使用LabWindows/CVI 6.0开发了控制软件,通过实验,对硬开关和软开关条件下电机的运行性能进行了对比,证明软开关技术具有明显的优势.     

考虑阻感性负载IPT系统的动态补偿技术

针对整流性负载呈现出阻感特性引起感应电能传输（IPT）系统失谐,为了保持谐振频率,提出一种基于实测负载阻抗的动态补偿技术.该技术利用短时傅立叶变换得到负载的电流电压相量并计算出负载的感抗,通过动态调整电容阵列静态开关的方法改变其容值,达到补偿负载感抗目的.在阻感负载情况下,分别对浮频调谐控制方法以及动态电容阵列补偿方法进行实验比较,结果表明:相对浮频调谐控制方法,当负载为100和50 Ω时,本动态调谐方法传输的有功功率提高了12.1%和7.3%,且能保持初级谐振电路频率稳定,开关器件工作在软开关状态.      

基于预测控制的光伏阵列最大功率点跟踪方法

针对传统PI控制的光伏系统在外界环境变化剧烈时无法及时跟踪最大功率点的问题,提出基于预测控制的光伏阵列MPPT跟踪方法.选取两级并网逆变器为研究对象,在分析光伏电池发电原理和数学模型的基础上,基于改进传统电导增量MPPT算法,建立BOOST电路离散数学模型来预测目标时段的变化,以评价函数表示期望的控制结果,利用评价函数最小化确定最优开关状态,最终实现MPPT.以Matlab/Simulink为平台,进行的光伏系统在外界环境短时多次突变下功率响应的仿真实验表明:基于预测控制的MPPT方法输出功率稳定,且具有较高的灵敏性和准确性.     

基于阻抗变换的稳频高效非接触电能传输系统

为提高非接触电能传输系统在变负载工作模式下的频率稳定性和效率,提出了基于阻抗变换的稳频高效非接触电能传输系统设计方法.根据开关变换器可实现阻抗变换,在非接触电能传输系统副边结构中加入开关变换器,通过控制开关变换器中开关管占空比进行负载电阻的等效变换,并优化设计系统谐振补偿参数;通过对系统谐振网络以及阻抗变换电路的分析,推导出了系统关键参数设计的计算公式及阻抗变换电路占空比与负载电阻之间的函数关系.研究结果表明:当负载电阻在1~10 Ω范围内变化时,通过实时调节开关管占空比,能够始终保证系统效率达到67.0%.      

非接触移动供电系统不同补偿拓扑下的鲁棒性分析

为揭示非接触移动供电系统参数扰动的产生、传播及影响机理,首先采用广义状态空间平均建模方法,建立了4种基本双边谐振补偿拓扑的系统不确定模型;其次,研究了电磁耦合机构相对距离和工况变化导致的互感及负载扰动特性,并依此推导出软开关调制模式下的系统频率扰动规律;第三,基于参数扰动模型分析了互感、负载及频率变化对系统输出的影响,并通过计算系统结构奇异值分析了不同补偿拓扑系统的鲁棒稳定性;最后,针对一套双边串联谐振补偿系统,对互感及负载偏离标称值条件下的系统鲁棒性进行了验证实验.实验波形表明:当互感和负载分别在标称值（12.15 H、5.00 ）与摄动值（9.51 H、12.55 ）之间变化时,系统仍然是鲁棒稳定的,采用PI控制能较好地抑制其对负载输出电压的影响.      

具有快速并网功能的微网系统控制策略

为提高微网系统的性能,本文在已有的微网系统控制策略基础上,针对以下两点对其进行优化：一是微网用分布式电源输出功率限幅功能,用以抑制多台微网用分布式电源并联运行时,由于下垂特性不同而导致的微网用分布式电源过载或功率反向注入问题;二是微网系统离网状态向并网状态切换时,在微网系统二次调频控制的基础上添加频率扰动策略,用以缩短微网系统的频率调节时间,实现微网系统与电网的快速同步.本文对所提出的这一控制策略进行了分析,并利用4台容量为25 kVA的微网用分布式电源变流器和1台90 kVA可调模拟负荷组成微网系统实验电路,通过微网系统并网/离网无缝切换实验验证了这一控制策略的可行性.     

RCF-RPWM策略的功率谱分析及优化设计

在DC-AC变换器中,通过对载波频率的随机化处理,可以把输出电压的离散谱转换成连续谱,降低功率谱的峰值,达到抑制声学噪声和降低电磁干扰的目的.文中推导了采用随机载波频率RPWM策略逆变器开关函数的功率谱密度解析表达式,实验结果验证了其正确性.通过引入特征函数,提出了采用有限点载波频率进行随机时,开关频率选取的优化准则,仿真结果验证了其有效性.     

大功率并网逆变器多采样控制研究

分析了大功率光伏逆变器控制策略中开关频率和采样频率的矛盾,指出计算延时和PWM控制延时对系统性能的危害.分析并指出多采样PWM控制策略及其优势,指出该策略在PWM调制过程中的脉冲丢失和多次比较问题,给出多采样无阻尼控制解决方案.利用Matlab建立实验平台,并进行了仿真和实验验证.仿真和实验结果表明,该控制策略可有效减小PWM控制延时从而解决大功率并网逆变器低开关频率与采样频率的矛盾,提高系统的稳定域度和动态响应特性,实现无阻尼高性能控制.     

履带车辆液压机械无级变速器试验台测控系统研究

针对预装备东方红1302R的HMT样机,开发了HMT试验台架.在实验台架的测控系统中,下位机完成对发动机油门和电涡流测功机的控制,上位机通过数据总线对各种信号进行采集和处理,同时完成对下位机的控制.基于虚拟仪器的软件系统完成人机交互过程.实验证明该试验台测控系统能够满足HMT样机的试验需要,完成HMT样机性能测试.     

基于单片机的远程控制开关的设计

设计了一种基于AT89C51单片机和CM8888双音频收发集成电路的远程控制开关．该系统通过接受电话线上的DTMF双音频信号对开关进行控制．文中介绍了该系统的硬件组成,软件设计,工作原理及技术性能。     

复合谐振型非接触电能双向传输模式

针对单级谐振的双向电能传输方式所存在的谐振容量小及器件应力大等缺点,提出一种基于LCL复合谐振的对称拓扑双向电能传输模式.建立了系统的交流阻抗模型,推导了系统输入输出增益,并分析了不同负载下系统的频率响应及不同负载与耦合系数下输出功率特性.在此基础上,给出一种基于能量注入和自由振荡双工作模式切换的输出电压调节方法,并给出一种切换占空比控制方法以保证输出电压的恒定.仿真与实验数据表明:基于双工作模式的双向电能传输模式能有效地实现能量双向传输,输出的电压纹波始终小于0.3 V,同时该模式还具有相对简单、易于实现的特点.      

Steam Pressure Control of 1000 MW Ultra-Supercritical Coal-Fired Power Unit Based on Multi-Model Predictive Control

Ultra-supercritical(USC) coal-fired unit is more and more popular in these years for its advantages.But the control of USC unit is a difficult issue for its characteristic of nonlinearity, large dead time and coupling among inputs and outputs. In this paper, model predictive control(MPC) method based on multi-model and double layered optimization is introduced for coordinated control of USC unit running in sliding pressure mode and fixed pressure mode. Three inputs(i.e. valve opening, coal flow and feedwater flow) are employed to control three outputs(i.e. output power, main steam temperature and main steam pressure). The step responses for the dynamic matrix control(DMC) are constructed using the three inputs by the three outputs under both pressure control mode. Piecewise models are built at selected operation points. In simulation, the output power follows load demand quickly and main steam temperature can be controlled around the setpoint closely in load tracking control. The simulation results show the effectiveness of the proposed methods.     

燃料电池小型车SOC动态调节的功率跟随控制策略

针对风冷型质子交换膜燃料电池与锂电池组成的小型车用混合动力系统，提出一种根据SOC （state of charge）动态调节功率跟随系数的能量管理方法，完成混合动力观光车样车研制. 对构成样车的混合动力系统、氢气储存供给系统、信号控制系统3部分进行了详细阐述，并对不同工况下功率跟随算法调节系数对控制效果的影响进行了分析；采用动态改变调节系数降低功率跟随算法控制引起的锂电池SOC及燃料电池输出功率波动，延长电堆使用寿命；通过样车实际运行测试，验证混合动力控制方法的有效性. 测试结果表明:运行过程中燃料电池平均工作效率达到48.15%，并推算理论最大续航里程为94 km，与实际运行结果吻合.      

变脉宽脉冲序列控制DCM Buck变换器

为解决脉冲序列（pulse train,PT）控制开关DC-DC变换器稳态输出电压纹波较大的问题,通过研究较大输出电压纹波的产生机理,提出了一种变脉冲宽度脉冲序列（variable width pulse train,VWPT）控制方法.该方法基于电感电流断续导电模式（discontinuous conduction mode,DCM）Buck变换器,根据负载功率的变化,采用数字控制方式动态调节高、低功率脉冲占空比,得到两个能量差异较小的驱动脉冲,实现对变换器的控制,以获得明显优于PT控制的输出电压纹波特性.实验结果表明,相比于PT控制,VWPT控制可以有效降低变换器的稳态输出电压纹波50%左右.      

时滞多维轨道不平顺激励的一致白噪声模型

为获得各轮轴处轨道不平顺，用于列车．桥梁振动控制和随机振动分析，研究了轨道不平顺的模拟方法．采用白噪声滤波法生成单轮轴的轨道不平顺；为实现不平顺波长选择，提出了成型滤波器参数的宽频带识别法．为考虑各轮轴间的时延，利用相邻轮轴间的短时滞，构造了基于高阶Pade近似的累次时滞系统．将成型滤波器与时滞系统相结合，得到了以白噪声为输入、列车各轮轴处轨道不平顺为输出的状态方程．算例表明，模拟样本与轨道不平顺目标谱密度相符，且满足各轮轴处轨道不平顺之间的时滞关系．     

基于事件驱动的微电网多目标趋优控制

微电网多目标优化控制问题通常采用非线性高维微分方程组描述,难以用现有数学方法求得满意解.为了解决该问题,提出基于混成控制理论的求解方法,建立一个Stateflow模型,根据输入数据、运行状态控制目标做出判断,调度微网中各微电源,实现微电网安全、稳定、经济运行的多目标趋优控制.针对一个具体直流微电网,论述了各微电源的调度运行策略,给出了相关事件的定义,设计了其事件驱动控制系统,并在MATLAB/Simulink/Stateflow环境下进行了仿真.仿真结果表明该模型能够根据给定数值的燃料电池运行成本、蓄电池端电压、功率缺额输出符合理论分析的控制信号.      

基于电流馈电拓扑的车载直流变换装置研制

分析了电压馈电推挽全桥电路和电流馈电推挽全桥电路的特点,设计了一种基于电流馈电拓扑的车载高频隔离开关稳压电源。该电源以电流型控制芯片KA3846为控制核心,采用双闭环的控制方法,设计了PWM发生电路、驱动电路、保护电路以及双闭环控制电路,而且系统具有软启动、封锁输出脉冲、过流等保护功能。系统测试结果表明,该电源结构简单、工作可靠、成本低。     

加速器磁铁电源PSO-LQR控制器设计与研究

磁铁电源是加速器的重要组成部分.该设计以磁铁电源为控制对象,并提出了基于PSO的磁铁电源LQR控制器的设计.首先,利用现代控制理论建立了磁铁电源的状态空间模型,而后采用粒子群算法对磁铁电源LQR控制器加权矩阵进行了优化,以保证能够为加速器快速地提供所需的磁场.仿真结果表明,该课题所采用的方法能够满足系统输出快速响应的要求,各项指标优于传统方法所得到的结果.