基于EXB841的IGBT驱动电路优化设计

针对EXB841典型IGBT驱动保护电路中存在的不足,提出了采用外部负栅压成型电路提高负栅压、过流检测电路精确调整过流动作阈值,虚假过流故障识别与故障信号锁存电路识别虚假过流和过流锁定等改进方法,设计了相应的优化驱动电路.优化驱动电路在臭氧发生电源中得到了应用,实际运行表明优化驱动电路克服了EXB841典型驱动的不足,改善了IGBT的驱动与保护性能,具有很好的实用性.     

基于移相控制的软开关臭氧电源

研究了一种基于直流母线开关和谐振电容实现所有开关器件软开关的新型高效臭氧发生电源,分析了电路半周期的6个工作模态,得到了软开关实现的时序控制条件.采用IGBT模块作为电源开关,使用TMS320F28335作为控制器,设计了一台160g/h规格的臭氧发生器样机.该样机中,通过PSPWM移相调功实现臭氧产量调节,采用臭氧发生管端电压的PI闭环控制和软件锁相负载频率自动跟踪技术保障负载工作在准谐振状态.电源长期运行稳定可靠,运行测试波形与理论分析及仿真相当吻合,具有较大的实用价值.     

LCL并网逆变器二自由度PID单电流有源阻尼方法

提出了一种LCL并网逆变器二自由度比例积分微分(two degrees-of-freedom PID control,2DOF-PID)单电流反馈有源阻尼控制策略,其由比例积分(PI)环节和不完全微分环节两部分构成.比例积分环节控制并网电流高质量接入电网;不完全微分环节增强LCL逆变器的阻尼系数,有效抑制系统与电网形成的谐振尖峰,提高系统可靠性与稳定性,并改善系统的动态响应速度.该方法不用增加电压和电流传感器,系统成本低.建立了2DOF-PID控制系统的传递函数,分析了系统的稳定裕度与动态特性,选取了合适的控制参数,构建了系统仿真模型和实验平台.仿真与实验结果表明:2DOF-PID控制的LCL并网逆变器的满载并网电流畸变率仅为2.2%,远低于国家标准(GB/T 30427-2013)的要求;当系统从半载跳变到满载时,系统超调量低于9%,响应速度比其他方法更快.     

基于多目标协调的混合储能功率自适应分配方法

混合储能具有良好的功率可控特性,在孤岛微网中常被用作功率缓冲器,补偿分布式电源和负荷多变的功率潮流.围绕储能的功率响应问题,本文设计了混合储能的功率控制方案,并提出了一种基于多目标协调的子单元功率自适应分配方法.首先基于对母线功率供求平衡关系的分析,设计了主从并联型储能功率控制方案.其次利用积分器的“时空调零”特性,实现了子单元的功率自主分配;基于此,考虑了不同荷电状态（SOC）下储能最大充放电功率的差异,设计了子单元的SOC分层管理和多目标功率协调策略.仿真结果表明,所提策略实现的功率分配效果满足子单元的功率响应特性;随着超级电容SOCscn偏移加深,所提策略对SOCscn的优化能力越强,初始SOCscn为97%时能提高10.10%的优化性能,这保障了超级电容作为电压源的功率输出能力;所提策略降低了超级电容常态下的蓄电池的输出深度,蓄电池的最大功率深度降低了46.70%,这提高了蓄电池的使用寿命.     

混合储能系统功率自主分频控制方法

针对分布式电源出力间歇性与负载多变性的问题,储能成为直流微电网电压支撑与改善电能质量的重要途径.为了充分利用混合储能系统的优势,实现功率的合理分配,提出了一种适用于混合储能系统的功率自主分频控制方法,该方法通过在各储能单元下垂控制环中引入虚拟阻感或虚拟电容,重塑各变换器的等效输出阻抗值,从而实现了超级电容和蓄电池的优势互补.在负荷突变时,超级电容能快速吸收系统功率波动的高频部分,提高系统的动态响应;蓄电池则主要用来平衡系统功率波动的低频部分,延长蓄电池的使用寿命,从而保证系统稳定可靠运行.仿真验证了所提方法的正确性.     

一种鲁棒脉宽调制的无差拍并网控制方法

在并网逆变器的无差拍电流控制中,逆变器输出滤波电感值变化和滞后一拍延时会直接影响并网电流的畸变率、系统稳定性与动态响应速度.对此,本文提出了一种鲁棒脉宽调制的无差拍并网控制方法,减小了因滤波电感值变化对并网电流造成的畸变,有效地解决了滞后一拍控制引入的延时问题,降低了系统闭环传递函数的特征根方程阶次,提高了系统的稳定性及动态响应速度.分析了滤波电感偏差系数对系统性能的影响,得到系统临界稳定的滤波电感偏差系数随着滤波电感的寄生电阻和线路等效电阻的增大而增大,随着采样频率的增大而减小的结论.综合考虑系统的稳定性与动态响应速度,给出了关键控制参数的优化选取范围.仿真和实验结果验证了所提方法的有效性.     

虚拟同步控制的港口岸电电源阻抗建模及稳定性分析

为增强系统惯量和阻尼,虚拟同步控制被广泛应用于港口岸电电源中,但虚拟同步控制的港口岸电电源与船舶PWM整流器负荷之间可能存在交互失稳问题.因此,本文首先根据其多时间尺度控制特性,提出了虚拟同步控制的港口岸电电源的分频段dq阻抗模型.其次,基于所建dq阻抗和广义奈奎斯特稳定判据的稳定性分析表明,港口岸电电源的交流电压环与船舶PWM整流器负荷的直流电压环之间存在控制交互作用,进而会诱发系统振荡.增加港口岸电电源的交流电压比例和谐振系数,或减小船舶PWM整流器负荷的直流侧电压比例系数可增强港口岸电供电系统的稳定性.最后基于硬件在环实验平台,验证了阻抗模型和稳定性分析结果的有效性.     

电子节气门的非奇异快速终端滑模控制

为了提高汽车电子节气门开度控制的响应速度和精确度,研究与设计了一种非奇异快速终端滑模控制策略.建立了电子节气门控制系统的非线性数学模型;利用节气门阀片实际开度与期望开度的误差及误差的导数设计非奇异快速终端滑模面和终端吸引子,使用扩张状态观测器估计开度的一阶导数,设计了不存在奇异控制量且收敛快速的节气门非奇异快速终端滑模控制器,证明了这种控制器的李雅普若夫稳定性;对4种参考输入信号使用非奇异快速终端滑模控制和普通滑模控制在MATLAB/simulink中进行了仿真.仿真结果表明,相比于普通滑模控制方法,非奇异快速终端滑模控制方法具有更短的调节时间和更小的跟踪误差,在4种参考输入信号的作用下,普通滑模控制器需要1s甚至1.2s的时间才可基本实现跟踪,且跟踪误差较大,而非奇异快速终端滑模控制器可确保电子节气门开度在0.1s实现对参考信号的跟踪,且跟踪误差的绝对值小于0.2°,同时冲击扰动信号作用下的仿真结果表明非奇异快速终端滑模控制器具有较好的鲁棒性.     

基于PLC伺服控制的甘油雾化喷涂系统设计

根据香烟滤棒的丝束甘油雾化喷涂原理,设计的甘油雾化喷涂系统采用PLC和触摸屏作为主控制器,由甘油桶、温度控制子系统、甘油雾化子系统、喷涂活门和伺服系统组成.研究了活门精确定位的伺服控制,该技术实时跟随丝束的运行速度,由PLC给出活门开度对应的、伺服电机转动所需的、高速脉冲数作为系统的位置给定量,通过位置环、速度环和电流环的三闭环PID控制精确定位活门开度,实现甘油的均匀喷涂,保证甘油喷涂量.给出PLC控制程序流程图,对系统进行了实际运行测试.结果表明:系统运行可靠,滤棒的硬度控制达到国家标准.     

新型虚拟多功能数字示波器的设计与实现

利用虚拟仪器开发平台LabVIEW和数据采集卡PCI-6024E设计了一种新型虚拟多功能数字示波器.它不但具有现代示波器的功能,还实现了数字滤波和频谱分析等新功能,文中重点设计了IIR和FIR两种数字滤波器,来满足不同数据处理的要求,该虚拟示波器有较强的实用价值.