基于SiC器件的三电平半桥单电感均压电路

针对辅助变流器中充电机输入端支撑电容电压不均衡导致变压器出现磁饱和的问题,研究一种基于Si C MOSFET器件的单电感均压电路。对单电感均压电路的4种工作模态进行分析,通过两个开关管的互补导通,利用电感实现能量在支撑电容之间的重新分配,可实现支撑电容电压的均衡。对单电感均压电路的3种典型开关状态类型进行分析,并根据其开关状态类型计算单电感均压电路电感选取范围。仿真和小功率实验结果表明单电感均压电路具有较强的均压能力。     

燃料电池发电机电源管理及控制系统设计

本文介绍了1kW混合动力质子交换膜燃料电池发电机的基本组成,设计了燃料电池发电机的电源管理系统及其控制系统。该设计通过简化电路拓扑结构,改进了传统的燃料电池Discharge(瞬时放电)电路;通过蓄电池提供瞬时峰值电流,改善了燃料电池混合动力发电机的实时供电能力。为燃料电池混合动力发电机系统控制的研究提供了一个可靠的硬件平台。     

磁悬浮流体机械喘振控制研究

针对磁悬浮流体机械喘振问题,依据流体机械系统喘振状态时质量流量和压升的波动,采用基于质量流量的喘振控制策略。具体来说,利用喘振控制器求出叶轮轴向调节间隙值,并作为悬浮位置参考信号输入至轴向磁悬浮轴承闭环控制系统中,从而在轴向磁悬浮轴承系统作动下改变磁悬浮流体机械转子轴向位置,即改变叶轮叶尖间隙,以实现喘振的主动控制。仿真结果表明,当施加喘振控制时,可以扩展流体机械的稳定运行范围,由未控制下的15.5%节流阀开度扩展至喘振控制下的14%。通过模拟激振的方式辨识了喘振频率,并研究了PID控制器中控制参数对喘振控制性能的影响规律。     

高速列车高次谐波负荷建模方法

为研究高速列车高次谐波负荷模拟方法,基于正弦切割数学模型分析了高速列车四象限变流器脉冲波产生的机理,理论推导出对应不同采样技术负荷电流高次谐波频谱计算公式,进而提出了一种新的高速列车高次谐波负荷建模方法。以CRH3为例,将时域仿真与现场试验得到的负荷电流数据进行傅里叶分解,得到的负荷电流谐波频谱分别与模型计算结果进行了对比,结果证明了所提负荷建模方法的正确性与精确性。进一步分析了四象限变流器多重化对负荷电流谐波频谱的影响以及非合理高次谐波产生的原因,以四重化四象限变流器为例,分别对正常工况与故障工况下负荷电流谐波频谱进行了计算与对比。     

牵引逆变系统实时仿真模型的研究

研究车载牵引控制优化问题,针对克服机车牵引控制器车载测试存在的针对误差较大和不同步的弊端,提出设计实际控制器与虚拟被控对象相结合的牵引控制器测试模式.根据dSPACE实时仿真器建立了牵引逆变器和牵引电机的实时仿真模型,对仿真器的采样步长与控制器的事件步长不同步而导致的采样延迟,采用了一种补偿算法,有效消除了因采样延迟产生的仿真误差.对建立的牵引逆变系统实时仿真模型的正确性进行仿真.结果证明了补偿算法的有效性.实时仿真模型已应用于牵引控制器的研发与测试,取得了较好的效果.     

列车运行与牵引供电耦合仿真研究

为研究分析高速铁路牵引供电系统与列车运行之间的相互影响,建立高速铁路牵引供电系统与列车运行分布式耦合仿真系统,利用HLA(High Level Architecture)体系架构,通过分析网压对列车功率发挥的影响,搭建其系统框架;分别建立高速铁路牵引供电系统与列车运行数学模型;设计考虑耦合迭代的牵引供电潮流计算和具有网压过低检测反馈机制的列车操纵策略;并分别以列车运行与牵引供电系统为邦元,基于HLA分别开发其对象类、交互类,结合HLA时间管理机制,在VS2008平台上建立运行列车与牵引供电系统的同步实时仿真系统.以某高速铁路为案例,通过平台仿真大负荷高速列车网压随列车位置的变化曲线,验证平台的正确性与实用性.     

磁悬浮旋转机械振动稳定性实例研究

为了准确评价磁悬浮旋转机械振动的稳定性,有效控制磁悬浮转子振动、提高系统稳定性,提出应用ISO14839标准对磁悬浮旋转机械的振动稳定性进行评价和分析.对ISO14839标准中的振动位移和稳定裕度内容进行介绍,以一磁悬浮轴承转子实验台为例,应用ISO14839标准评价实验台振动位移和稳定裕度等级,分析系统的振动问题和不稳定因素,提出相应的解决方案.实例结果分析得到,实验台振动位移水平为A等级,稳定裕度水平为B等级,验证了ISO14839标准的合理性.     

V-Gap度量磁悬浮推力轴承系统H∞控制器设计

磁悬浮压缩机变叶尖间隙喘振控制策略的实现,需要推力轴承系统控制转子精确跟踪轴向位置以及应对轴向载荷多变的问题。为保证磁悬浮推力轴承系统鲁棒控制器能够满足一定的位置跟踪和抗干扰性能,对磁悬浮推力轴承系统建模,将V-Gap度量与广义稳定裕度评价结合设计H_∞控制器。介绍了V-Gap度量和广义稳定裕度,对推力轴承系统建模利用V-Gap度量定量分析系统参数不确定性对被控对象的影响程度;在混合灵敏度H_∞控制基础上,提出以广义稳定裕度为稳定性要求的控制器设计方法,并试验验证该方法合理性。研究结果表明:设计后控制器具有更好的鲁棒性及位置跟踪性能。     

牵引网与交直交列车耦合系统谐波谐振特性仿真研究

为考察牵引网与交直交列车耦合系统谐波谐振特性,基于列车四象限变流器的工作机理,搭建牵引网与交直交列车耦合谐波谐振分析模型;分析耦合系统谐振产生的机理及谐振频率与危害度的影响因素。基于Matlab/Simulink搭建了牵引网与列车负荷联合仿真系统,仿真分析谐振对网压的影响;针对联合仿真系统,提出一种谐振频率辨识方法;基于该方法,针对列车不同功率、不同位置、不同运行工况,仿真分析耦合系统谐振频率的变化规律。仿真研究结果表明:本文建立的耦合谐波谐振分析模型能有效分析牵引网与列车耦合系统的谐波谐振机理与特性;联合仿真系统可用于深入研究谐振对耦合系统的影响,为有效降低谐振危害提供思路。