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%.      

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.      

CPT系统效率分析与参数优化

为了解决谐振耦合拓扑结构不同的非接触电能传输(CPT)系统效率计算方法不统一的问题,通过对4种基本谐振耦合拓扑结构的CPT系统的分析,给出了CPT系统效率计算的一般方法.在此基础上,为提高CPT系统的效率,通过对一种电流型CPT系统的建模,对系统谐振耦合拓扑结构的参数进行了优化设计,实现了该CPT系统高效率的能量输出.最后,以该电流型CPT系统为试验模型,对提出的效率计算方法和优化设计进行了试验验证.结果表明:该电流型CPT系统谐振耦合拓扑结构最大效率的试验结果为92%,而其优化理论值为93%.     

基于滑模双环控制的感应耦合电能传输系统设计

为解决轨道交通供电负载频繁波动使得系统输出恒压困难的问题,提出了基于滑模控制和PI控制的双环控制策略.首先对原边建立离散时间动态模型、副边采用大信号模型分别进行建模;其次,基于系统建模设计双环控制策略,采用滑模控制控制电流内环、PI控制控制电压外环;最后,对设计的双环控制进行了实验验证.验证结果表明:恒压下进行70 Ω和50 Ω电阻切换时,电压变化约5%,并在15 ms左右恢复到稳定值,因此,在负载波动的条件下该控制策略能保证输出电压恒定和快的响应.      

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.      

非接触传感器的单片机温度检测系统

研制了使用非接触传感器的温度检测系统.该系统以8031单片机为核心部件,利用光纤温度传感器对温度进行采样,通过微处理系统电路、A/D转换接口电路、数据采集接口电路、数码显示电路等主要组成电路,实现了非接触温度检测功能,检测精度为±1℃.     

电动汽车无线供电系统电能发射线圈设计与切换控制

针对采用级联式发射线圈的电动汽车无线供电系统中线圈切换时存在的互感急剧下降及汽车位置检测困难的问题,提出了一种对嵌式电能发射线圈,并根据互感稳恒原则及其计算方法,给出了对嵌式电能发射线圈主要参数的设计方法,提出了一种双线圈式车体位置检测传感器,给出了传感器的尺寸参数设计方法及电能传输系统对传感器的干扰抑制方法,阐述了级联式发射线圈的切换控制策略.基于Ansoft Maxwell平台、Matlab/Simulink平台和电动汽车ICPT无线供电系统实验平台分别对研究成果进行了仿真分析和实验验证,结果表明:实验实测互感值波动率约为8%,车载拾取电压波动率约为10%,对嵌式能量发射线圈能够有效地缓解ICPT无线供电电动车在切换过程中的互感下降问题;双线圈式车体位置检测系统能够有效地在40 kHz能量通道电磁场的干扰中拾取位置信号,表明该位置检测方案及切换控制策略的可行性.      

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.      

不确定时滞系统的动态输出反馈保性能可靠控制

针对一类不确定时滞线性系统,研究了在执行器发生故障情况下动态输出反馈保性能可靠控制器的设计问题.利用变量替换方法,给出了系统存在动态输出反馈保性能可靠控制器应同时满足的两个线性矩阵不等式(LMIs),并给出了控制器的设计方法和设计步骤.利用论文方法设计的动态输出反馈保性能可靠控制器能够使得时滞系统对于任意允许的不确定性以及执行器失效都保持鲁棒稳定,并且使系统满足保性能的指标要求.数值算例说明了所提出设计方法的有效性.     

非匹配不确定奇异系统变结构控制设计

研究一类系统状态矩阵含非匹配不确定项的线性奇异系统的变结构控制设计问题.建立了能控规范受限等价分解形式.基于分解形式,利用线性矩阵不等式方法设计了切换面,并给出了满足系统状态到达切换面条件的变结构控制律.仿真示例表明,该设计方法不仅能保证系统状态轨迹实现滑模运动,而且保证系统的滑模运动正则、无脉冲且渐近稳定.     

输出反馈控制系统的鲁棒稳定性

本文讨论了开环系统的状态方程描述中各矩阵均含有不确定性时，经输出反馈构成的闭环系统的鲁棒稳定性，同时教室了非结构式不确定和结构式不确定两种情况，并分别给出了相应的鲁棒稳定性判据。     

模糊广义系统的静态输出反馈控制

分析模糊广义系统的稳定性,利用模糊Lyapunov泛函方法,给出了一类T-S模糊广义系统的容许性条件,并利用静态输出反馈对该系统进行控制,通过求解严格的线性矩阵不等式,得到模糊广义系统可以通过输出反馈控制的充分条件,并保证闭环系统的容许性和满足一定的性能指标．通过数值仿真验证了结论的正确性以及分析方法的有效性．     

基于最大输出功率的高效钢轨交流闪光焊工艺

针对目前国内大量使用的К型交流钢轨闪光焊机,根据焊接主回路等效电路建立了最大功率输出和高效焊接控制的数学模型,编制了过程控制程序.采用К900钢轨焊机设置不同的高压阶段焊接电流进行试验,以测量在相同烧化量时的高压阶段时间.试验表明,当高压阶段焊接电流接近设备最大功率输出的焊接电流时,高压阶段焊接时间较短.在高压阶段和低压阶段的前期,采用基于最大输出功率的高效焊接控制模型,可以快速加热钢轨,缩短焊接时间,提高焊接生产率.     

分布式网络控制系统的输出反馈控制

建立了同时具有前向通道传输时延和反馈通道传输时延的线性分布式网络控制系统的数学模型.用该数学模型将系统变换为具有状态与控制时变时滞的线性时滞系统.基于代数Riccati方程方法,提出了H∞鲁棒输出反馈控制方法,以使系统闭环控制稳定.仿真算例结果表明,在t=2.5 s时,系统状态都达到了0,保证了系统具有较快的零状态响应速度.给出了这类系统的H∞鲁棒输出反馈控制器的综合设计示例.     

基于潮流转移的后备保护系统容错控制研究

针对威胁电网安全运行的连锁跳闸问题,分析了现有后备保护存在的缺陷,提出了一种基于潮流转移的继电保护系统的鲁棒容错控制方案和用于估算发生潮流转移后电网动态潮流计算方法,提出了鲁棒容错后备保护方案．在新英格兰10机39节点系统运用PSASP进行了潮流转移仿真,结果表明该后备保护方案具有良好的识别潮流转移能力．     

时变移动通信系统的二进制反馈功率控制算法

蜂窝系统功率控制算法，主要集中于固定信道情形，并且大多数算法都需要两个或多个比特功率控制命令．考虑信道增益是时变的蜂窝系统功率控制问题，提出了一个新的二进制反馈功率控制算法，此算法仅需要一个比特功率控制命令．在一定假设条件下，证明了每一用户的信干比收敛于一个由信干比的目标值与功率控制步长所决定的特定范围之内．仿真结果表明提出的算法是可行的，可以应用于实际的移动通信系统．     

基于Workbench的分动器壳体有限元分析

以某SUV分动器壳体为研究对象,在进行受力分析基础上,运用有限元分析软件Workbench对其进行了应力和应变分析,分析结果表明分动器壳体连接处螺栓孔应力较大.提出了加大加厚连接螺栓孔处壳体的改进方案,得出了满意的结果,使得壳体应力分布合理.     

基于PLC的单向风电式动力头钻孔机床控制系统设计

论文介绍了具有气缸自动夹紧工件和从夹具上自动顶出工件功能的单向风电式动力头钻孔机床的基本结构和特点,讨论了如何利用PLC实现钻孔机床的自动化控制,根据企业使用和机床控制的要求,选择适宜的PLC机型,设计了控制系统的硬件和软件。经过实际的组装、调试,钻孔机床满足了企业使用和加工精度的要求,提高了生产率。     

对烟囱式和塔式太阳能热力发电系统的分析

开发和利用太阳能是当今世界新能源技术革命所面临的重大课题,尤其是太阳能热力发电对人类环境的改善和电力行业可持续发展具有重要的战略意义．本文阐述了塔式和烟囱式太阳能热力发电系统的基本原理和研究进展,并分析这两种热力发电系统的优缺点,提出了太阳能热力发电系统的研究方向．