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%.      

基于AOK-TFR的轨道电路故障诊断方法

为弥补现有补偿电容检测方法在检测及时性和检测成本等方面的不足,基于传输线理论,提出了机车信号感应电压幅值包络(IVECS)仿真模型;在此基础上,分析了补偿电容故障对IVECS的影响规律,建立并验证了基于频率的IVECS等效回归模型;利用补偿电容故障位置前后IVECS的频率变化,提出了基于自适应最优核时-频分布的补偿电容故障诊断方法.该方法基于机车信号的实际数据,采用B样条离散二进小波对数据进行滤波降噪处理,并利用自适应最优核时-频分布提取处理结果的时-频信息,再通过检测时-频信息中频率的变化实现对故障电容的定位.经过对随机抽取的100段实际数据的测试,准确率约为92.58%,表明该方法能准确检测轨道电路发生故障的补偿电容位置.     

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.      

磁谐振无线电能传输串并式模型频率分裂研究

等效负载与线圈间距的改变,会导致磁谐振无线电能传输(WPT)系统出现谐振频率分裂,严重影响其传输效率.针对两线圈磁谐振WPT系统的串并(SP)式模型,基于等效电路理论,推导出了电流有效值表达式,采用Matlab仿真分析了等效负载、线圈间距改变时的谐振频率分裂现象.结果表明:磁谐振WPT系统的谐振频率与等效负载及线圈间距密切相关,等效负载大于某阈值或者线圈间距小于某阈值时均会导致谐振频率漂移并出现频率分裂;并且相对于等效负载,系统谐振频率的漂移对线圈间距变化更为敏感.     

微处理器电压调节器瞬态响应特性的改善

为设计具有快速动态响应的微处理器电源电压调节器，分析了在负载突变时电压调节器的瞬态响应特性和电路器件参数对输出电压瞬态响应影响．分析表明，采用合适电容值的低等效寄生电阻的滤波电容，并提高开关频率，可减小输出电压跌落．仿真结果显示，电感减半使电压跌落减小约20％，响应时间减小约60％；取临界(优化的)电容值可使电压波动减小约40％，但延长了响应时间；电流型控制方法比电压型控制方法电压跌落减小了约20％。响应时间缩短70％以上．     

基于车网耦合的高速铁路AT供电系统谐振特性

为研究高速列车与AT供电系统之间电气耦合（简称车网耦合）引起的谐波谐振,构建了基于节点导纳方程的高速铁路AT供电系统数学模型和基于高速列车功率源特性以及等效阻抗的谐波源模型,提出了基于车网耦合的高速铁路AT供电系统谐波谐振评估算法,研究了3种AT供电模式、3种AT牵引网运行方式以及不同AT变压器漏感大小对系统谐振特性的影响,分析了系统阻频特性与相频特性,指出并联和串联谐振点及其变化规律.仿真分析表明:列车位于不同AT段时3种AT供电模式下并联谐振点和串联谐振点均存在差异,牵引供电系统运行方式的多变性也造成了串联和并联谐振点的偏移,AT漏抗越大则谐振点数目越多而第1个串联谐振点频率越低.      

开关电容滤波器在双音多频接收器中的应用

阐述开关电容滤波器的构成模拟系统的原理和双音多频滤波器完成拨号功能的方法，以ＣＳＣ３５２５集成芯片的为例，介绍开关电容滤波器在双音多频接收器中的基本组成及其应用。     

基于电流搜索与锁相技术的超声碎石电源频率扫描/跟踪

针对超声碎石治疗过程中因负载突变和换能器参数变化等因素导致的频率漂移和失锁问题,提出了一种基于电流搜索与锁相技术复合的频率扫描/跟踪策略,采用基于DDS技术的电流搜索法进行粗扫描/跟踪,以大步长快速扫描/跟踪到超声碎石振动系统的谐振频率附近,转为基于锁相技术的精扫描/跟踪,最终实现超声碎石振动系统谐振频率的快速精确扫描/跟踪.根据该频率扫描/跟踪方法研制超声碎石电源,并对其扫描/跟踪性能进行测试,测试结果表明,运用这种控制方法的超声碎石电源具有频率扫描/跟踪准确、速度快等优点.     

基于改进遗传算法的TS-S型ICPT系统谐振参数优化

ICPT系统由于其特殊的结构形式,导致该系统漏电量大、传输效率低.针对此问题,提出采用改进遗传算法对系统谐振参数进行优化的解决方案.首先,建立了基于TS-S型补偿网络ICPT系统的非线性规划数学模型,并利用频率稳定性约束条件修正系统频率,保证系统稳定可靠;其次,运用快速非支配算法(nondominated sorting genetic algorithm II,NSGA-II),引入拥挤度比较运算算子进行谐振参数优化,最终实现传输效率最大化.仿真实验结果表明,NSGA-II算法能够更好地突破局部最优解的局限性,快速找到系统的全局最优参数,优化系统的最高传输效率可达97.2%.     

一种新颖滞环PWM控制技术的仿真研究

随着电力电子技术的发展,变流器及其控制策略在交流传动领域得到了广泛应用。对电压型逆变器来说,电流滞环跟踪PwM控制是一种实现简单、运行可靠的控制技术,但传统的电流滞环控制,负载电流在开关频率频带上的谐波失真较大,通过采用一种随机带宽滞环控制的方法,可以扩展负载电流在开关频率旁频带附近的带宽,减小负载电流的谐波失真。仿真结果验证了该方法的正确性和可行性.     

基于负载均衡的OFDMA双跳中继网络资源分配策略

为适应蜂窝小区内不同的用户分布,针对基于正交频分多址接入技术的双跳中继网络,提出了一种基于负载均衡的资源分配策略.考虑难以得到联合分配的最优解,在降低计算复杂度的前提下,采用分步式次优化分配.采用比例公平算法对子载波进行分配,并用数学建模的方法解决功率分配问题;根据凸规划和注水算法确定功率分配最优解需满足的条件,在逼近最优解的目标下,求得基站和中继站的发射功率.仿真分析结果表明,与传统的静态资源分配策略相比,提出的基于负载均衡的资源分配策略可以适应不同的用户分布和信道条件,系统吞吐率提高7.8%以上.      

牵引负载电能计量方式研究

为了研究牵引负荷产生的负序对电能计量的影响，在建立牵引供电系统及电力系统三相模型的基础上，分析了牵引供电系统负序功率潮流，阐述了牵引负载采用传统功率理论定义下的功率因数计量方式存在的问题，基于IEEE Std 1459-2010功率理论所推荐的等效视在功率及功率因数定义，提出不平衡牵引负载功率因数计量方案，并将有效功率因数限值取为0.68. 理论分析及实测数据均表明:牵引负荷负序有功功率与正序有功功率方向相反，牵引负荷作为负序源向系统注入负序功率，被系统阻抗和对称负载吸收. 通过仿真与56组实测数据统计分析并验证本文算法的有效性和结论的正确性，实测数据统计结果表明，等效视在功率及等效功率因数能计及不平衡牵引负载对线路传输效率的影响，计量更合理准确.      

Vx接线组合式同相供电系统建模与分析

作为新一代牵引供电系统的关键技术,同相供电系统设计需要匹配牵引变压器接线方式,优化电能质量综合补偿策略,降低潮流控制器（PFC）容量及其造价。针对高速和重载铁路推广采用的自耦变压器（AT）供电方式和Vx接线牵引变压器,设计了一种组合式同相供电系统。首先,基于该系统各端口接线角关系,建立了三相电网与单相牵引负荷之间的电气量变换模型;其次,利用三相电压不平衡与无功功率综合补偿理论,将相关电能质量限值为约束条件,给出了组合式同相供电系统各端口补偿电流计算方法,提出了潮流控制器动态跟踪补偿控制方案,与已有补偿方案相比,在达到相同补偿目标时所需补偿容量可以减少10%~58%;最后,通过对多种牵引负荷工况下系统运行特性的仿真模拟,验证了上述补偿模型的正确性和控制策略的有效性。      

动车组MR-139型接地电阻的阻抗特性

动车组采用的MR-139型接地电阻在常温直流下为0．5欧姆纯阻型器件，能够保障动车组的良好接地，但在列车升降弓、主断路器动作等情况下，会产生高频高电压信号，对动车组车体形成电磁骚扰．本文针对MR139型接地电阻的高频特性展开研究，讨论了由于电阻器机械结构所引入的高频寄生参数，建立了该元件的高频等效电路模型，并简化出适合设计过程中预测计算的简化模型，设计了操作简单的测量方法，实现了在现场进行在线测试接地电阻的动态特性．     

基于MPC算法的电力系统负荷频率控制

针对在大规模电力系统互联情况下如何准确、快速控制系统负荷频率的问题,本文结合模型预测控制算法（MPC）,提出了一种多区域电力系统负荷频率控制方法.该方法实现了超前预测、多约束条件滚动优化和反馈校正,克服了传统PI调节方法对系统参数的敏感性,提高了负荷频率控制系统的稳定性和鲁棒性.文中对三区域电力系统进行建模,并在每个系统中设置了MPC控制器和PI控制器.仿真表明,在多区域系统、多约束条件下MPC算法在频率控制的稳定性和快速性方面远优于PI算法;当系统参数偏移10%时,MPC算法仍能保证控制性能.     

同相牵引供电系统平衡补偿的最优模型

为消除同相牵引供电系统中的三相不平衡、滤除谐波、补偿无功,讨论了平衡变换的两种最优补偿模型:以波形质量最优为目标的波形畸变最小模型和以获得最佳负载为目标的最佳负载模型.通过仿真分析了系统电压畸变时两种补偿模型的补偿效果.结果表明,波形畸变最小模型使系统只提供负载所需要的基波有功电流,最佳负载模型将不对称的单相负载变成三相(或两相或四相)对称纯阻性负载.在三相系统电压对称无谐波时,两者补偿特性一致;当三相系统电压不对称有谐波时,两者补偿特性有区别.     

吊舱推进电机的无模型自适应滑模矢量控制

为解决半潜船吊舱推进电机控制系统中负载扰动造成的转速跟踪性能差的问题, 提出一种基于数据驱动的吊舱推进电机转速矢量控制方法; 对包含未知负载扰动的推进电机转速方程进行离散化处理, 给出关于输出转速与输入电流离散后的非线性转速系统; 由于非线性转速系统方程中变量较多且负载扰动模型未知, 设计了基于数据驱动的无模型自适应控制器, 并给出了伪偏导数估计算法; 采用滑模观测器观测螺旋桨负载扰动, 同时给出了滑模控制器; 结合无模型自适应控制和滑模控制给出了负载扰动下的无模型自适应滑模(MFASM)控制方案; 构建了吊舱推进电机无模型自适应滑模矢量控制调速系统, 并在MATLAB/Simulink环境下给出了仿真结果。研究结果表明: 在船舶正常作业恒定转速下, 在0.3~0.5 s时间区域内, 采用MFASM矢量控制方案和PI矢量控制方案的吊舱推进电机的转速误差分别为2、6 r·min-1; 在0.8~1.0 s时间区域内, 采用无模型自适应滑模矢量控制方案和PI矢量控制方案的吊舱推进电机的转速误差分别1、3 r·min-1; 对于船舶操车作业的可变转速情形, 采用MFASM矢量控制方案的推进电机转速和转矩达到稳态的时间比PI矢量控制方案少0.01~0.03 s。可以看出, 采用MFASM矢量控制方案可改善吊舱推进电机转速跟踪性能, 是一种有效的抑制负载扰动的数据驱动控制方法。      

地铁运营下钢弹簧浮置板轨道减振分析

计算模型分为两个部分,列车荷载通过多体动力学软件SIMPACK求得.然后,以有限元软件ANSYS为平台,建立了轨道-隧道-大地三维有限元模型.通过谐响应稳态扫频技术,从频域角度分析定点谐荷载下钢弹簧浮置板轨道引起的大地振动;通过瞬态分析,从时域分析列车荷载下引起的大地振动.结论表明:从频域角度来看,钢弹簧浮置板在接近自身固有频率处会引发地面共振,但影响范围不大;对于中高频有着很好的减振效果.从时域的角度来看,钢弹簧浮置板对应的地表振动远小于整体道床,转频域后其轨道振动分布可按谐响应计算结果解释.