(准)Z源逆变器直流链电压直接控制策略

本文提出了一种直接控制阻抗源逆变器(Z源逆变器和准Z源逆变器)直流链电压最大值的PID控制器,该控制器可以使逆变器的输出电压具有优越的瞬态性能,提高抗干扰能力,包括对输入电压纹波和负载电流的变化产生的干扰。对输入电压骤降有良好的承受(ridethrough)能力。提出了一种改进的直流链电压最大值检测方法,构成直接控制器。简化了控制器的设计,提高了瞬态响应,并减少了开关管的电压应力。本文提出的这种控制策略在10kW的样机上进行了验证。实验得出的结果与理论分析结果相一致。     

应用qZSI的车用IPMSM驱动系统能效优化控制

针对电动汽车动力电池电压水平较低且驱动系统效率低下的问题,利用准Z源逆变器改善电动汽车用内置式永磁同步电动机驱动系统动力性能,并对系统稳态采用混合效率优化控制。分析准Z源逆变器工作特性,提出一种直流母线电压控制策略,确定准Z源电容电压表达式。系统稳态时采用效率优化控制,推导出电动机损耗表达式,求出气隙电流的励磁分量与转矩分量之间的最优比率,得到直轴电流次优值,再以该值为初始值采用改进型黄金分割法进行二次寻优,该算法寻优速度快且鲁棒性强。同时加入动态定子电流分配,提高电动机动态响应速度。仿真和实验结果表明,所提控制策略能明显提高电动机高速区动力性能和动态响应速度,同时稳态效率提升约4%。     

电流源型逆变器滑模控制策略的研究

针对三相电流源型逆变器易受非线性负载变化和外界扰动等影响,采用线性化控制技术存在系统动态响应慢、输出波形畸变等问题,提出一种变速趋近的滑模变结构控制策略,新建了三相电流源型逆变器的数学模型,并采用空间坐标变换对其简化,最后确定了系统滑模切换面,推导出变速趋近控制量。最后仿真实验结果表明该控制策略能够实现较好的逆变输出波形和较快的系统动态响应。     

宽范围输出电压电池充电调节器的研究

旨在设计一款单向、非隔离、降压型的宽范围输出电压电池充电调节器(Battery Charge Regulator,BCR),作为卫星电源系统母线至蓄电池的充电通路。选择耦合电感Superbuck变换器作为电池充电调节器的主拓扑。分析变换器工作原理后,得到耦合电感的零输入电流纹波条件,推导出系统开环传递函数;得到避免右半平面零点出现的阻尼参数限制条件。根据先恒流后恒压的充电控制策略,选择平均电流控制模式作为变换器控制方式,在恒流充电阶段,仅电流内环工作,变换器工作在电流源状态;恒压充电阶段,利用平均电流模式的双环控制特点,变换器工作在电压源状态。通过仿真和实验结果验证了设计的正确性。     

有源电力滤波器改进无差拍控制策略

针对无差拍控制过程中采样、计算、执行等过程的时间延时问题,提出一种改进无差拍控制策略。该控制策略提前两个采样周期预测谐波参考电流,提前一个采样周期预测逆变器输出电流,并将拉格朗日二阶多项式插值法与重复控制相结合,提高了电流预测精度。构造了逆变器输出电流计算公式来减弱测量噪声的影响,并提出采用电流校正的方法来进一步减小噪声。最后通过MATLAB/SIMULINK仿真验证了该方法在负载稳态和突变时都有良好的补偿效果。     

基于双PWM的兆瓦级风电机组并网控制策略的研究

针对兆瓦级永磁同步发电机组并网的控制要求,根据三相电压型PWM整流器开关函数的数学模型,本文提出了基于背靠背双PWM变流器的风力发电机组的并网控制策略,建立了该策略的等效电路模型,并重点研究了基于直接电流控制双闭环级联结构的三相电压型PWM整流器的控制策略。通过对该并网控制策略的等效电路进行仿真分析,网侧输出的三相交流相电流的总谐波畸变率仅为3.64%,电流波形正弦度良好,验证了该并网控制策略的可行性。     

燃料电池电动汽车的能量管理仿真与优化

以增程式燃料电池电动汽车作为研究对象,将有限状态机与恒温器控制策略相结合并通过该策略合理控制燃料电池与电池的工作模式与输出电流。针对策略中燃料电池的输出电流及开启阈值下限,采用了禁忌搜索算法进行了确定与优化。仿真结果表明,所提出的控制策略可以有效分配电池和燃料电池的输出电流,降低整车运行成本。     

含无功电流注入的光伏低电压穿越策略研究

针对光伏系统低电压穿越问题,为保证光伏在一定时间内不脱网连续运行且向电网提供无功电流,对光伏并网逆变器控制策略进行了研究。在考虑逆变器电流限制的情况下,提出了一种根据电压跌落情况向电网注入无功电流的低电压穿越策略。该策略在电压跌落不严重情况下,保持光伏有功功率输出不变,尽量提供无功功率;在电压跌落较严重情况下,光伏不输出有功功率,全部输出无功功率。同时在电网不对称故障下,引入了负序控制消除由负序分量引起的有功功率波动,并推导出了最大无功功率设定值计算公式。在PSCAD仿真环境下,验证了控制策略的合理性和有效性。研究结果表明,该控制策略能根据电压跌落情况充分利用光伏对有功功率和无功功率的控制能力,在一定情况下保证有功功率输出又能最大限度地提供无功功率,有助于并网点电压的恢复。     

基于直接数字频率合成的混合频率恒流源设计

对比已有的混合频率恒流源实现方式,提出一种灵活性好、稳定性高的实现结构。从系统组成角度分别介绍直接数字频率合成、电压控制增益放大器、电压控制电流源三个模块及其实现方法。从仿真及实测结果看,设计的恒流源能够达到较高的输出阻抗。通过实测电流的时域波形图及频谱图分析,恒流源能输出混合任意两种频率正弦波形的电流,且噪声水平较低。该设计在三维多频电阻抗成像系统中得到良好的应用,可提高成像系统的测量速度及精度,并使电阻抗成像技术有效应用于阻抗变换快的检测对象。     

基于重复控制和预测控制的逆变器控制特性分析

为了改善整流性负载下逆变器的输出电压畸变,首先提出了重复控制和电流预测控制相结合的控制策略,并分别对重复控制和电流预测控制进行了稳定性分析,然后给出了重复控制器和预测控制器的控制参数设计方法,最后在实验平台上对控制特性进行了验证。,实验结果表明,重复控制能有效抑制整流性负载下的电压波形畸变,电流预测控制能提高系统的动态性能。     

光纤陀螺用光源恒流驱动电路设计

光纤陀螺(FOG)光源管芯的阻抗特性是非线性的,为了保证光波长及输出光功率的稳定,必须控制管芯注入电流保持恒定。经过对超辐射发光二极管(SLD)光源管芯的分析研讨,采用LM324为核心器件设计了相应的恒流驱动电路,并进行了分析测试。实验结果表明,在环境温度不断变化的情况下,该恒流驱动电路可满足中、低精度,低功耗光纤陀螺的性能要求,其中常温下输出平均电压为100.242 mA,相对误差为0.013 7%。     

基于单神经元自适应的 PWM 整流器控制方法研究

针对 PWM 整流器在传统双 PI 控制中存在非线性、高次谐波和抗扰性差等缺点,以三相电压型 PWM 整流器为研究对象,提出了一种单神经元自适应 PID 与传统 PI 复合的新型控制策略。以电压外环误差限作为调节器切换依据,在误差限值以上利用神经元自学习、自整定算法输出动态可变的 PID 参数调节电压,在误差限值以下采用 PI 调节器快速减小静差,同时在电流内环引入前馈解耦策略实现电压、电流双闭环控制。对系统进行了仿真实验,结果表明这种控制方法能有效改善电压的抗扰性和电流的跟随性,提升电能质量并减小谐波污染,系统动静态性能良好。     

Rogowski coils: theory and experimental results

The theory is given of the voltage output of a Rogowski coil excited by a current pulse flowing along the axis of the coil. In this theory the Rogowski coil is considered as a delay line. The results do not differ from those obtained usually by considering the coil as a voltage source dphi/dt with an inductive output impedance. Details are also given of the design of two Rogowski coils and their working modes are fully analyzed.     

Comprehensive study of Howland circuit with non-ideal components to design high performance current pumps

Howland circuit is a popular high performance, voltage-controlled current pump, which can both sink and source precise amounts of current and provide high output impedance as well as high frequency bandwidth. In this article, analytical expressions are derived for performance characteristics of non-ideal Howland Current Pump, and it is shown that the main characteristics can be adjusted using three independent parameters: resistors’ scale, feedback ratio, and current sensing resistor’s value. The derived expressions are evaluated by computer simulations, and then are used to design a current pump for an impedance cardiography system, as an example. Performance of the circuit is evaluated based on simulations and experimental tests, and then is compared with several previous designs in the literature. The relationships provide a unified framework for the analysis of different configurations of Howland current pump and can facilitate its design process for different applications with specific performance requirements.     

PASSIVE-ACTIVE CONTROL OF A FLEXIBLE ISOLATI0N SYSTEM

Passive-active control of a flexible isolation system is investigated from the viewpoint ofpower flow. Dynamic transfer equations of the system are deduced based on a matrix method whichuses mobility or impedance representations of three substrictures: the source of vibration, the receiverand the mounting system which connects the source to the receiver The cancellation of axial inputforces to the receiver is considered as the active control strategy and its effects are discussed. Theresults of the study show that the strategy adopted herein can effectively reduce the power transmittedto the receiver.     

SMA机敏结构交替驱动恒流源及其振动控制

研究了形状记忆合金(shape memory alloy,简称SMA)机敏结构的振动主动控制,为克服SMA的热滞效应,提高SMA的动态响应速度,提出一种交替驱动SMA驱动组元的控制方案,设计与开发一种多路宽量程SMA交替驱动恒流源.在简要介绍研究背景与设计思路的基础上,以控制器PIC18F4620单片机和高电压大功率功率放大器OPA549为核心,详细阐述恒流源系统构成与核心部件、系统软硬件设计思路、功能指标和开发过程.通过构建实验模型结构和实验平台,进行了基于交替驱动SMA机敏柔性结构振动主动控制实验.实验结果表明,该驱动恒流源具有稳定恒流控制效果,结合SMA机敏结构交替驱动方案实现结构振动主动控制效果良好,并适用于其他需要多路大电流恒流源的科研场合.     

高精度程控电流源的设计

采用ADuC812单片机作为整机的控制单元,通过软件和外围电路设计,使程控直流电流源具备实时检测实际输出电流值的功能,并通过采样将实际输出反馈到单片机中,单片机对数据进行分析、处理后再重新调整D/A输出的值,从而达到稳流的目的。所设计的电流源还具有电流可预置、可步进调整以及可同时显示电流预置值和实测值等功能。该系统具有结构简单、工作稳定、纹波电流小、控制精度高、成本低廉、实用性强的特点。     

全数字大功率交流脉冲埋弧焊接电源

为改善埋弧焊的焊接质量,结合脉冲焊接和交流焊接两者优势,提出一种交流脉冲埋弧焊焊接方法,并研制了一台大功率交流脉冲埋弧焊接电源。功率变换电路采用双主电路并联设计,可实现1 250 A交流脉冲电流输出;主电路次级采用耦合电感结构,加快交流过零点速度并提高极性切换时的电弧稳定性;搭建了以STM32F405RGT6芯片为核心的数字化控制系统,通过多特性数字均流策略实现了双主电路的可靠均流和多种电流波形的平稳输出,采用分离式增量PID算法进一步提升动态响应性能。工艺试验结果表明,在同等的焊接条件和交流参数下,交流脉冲埋弧焊比交流方波埋弧焊可获得更深的熔深、更宽的熔宽以及更细化的焊缝晶粒。     

高精度数控直流电流源的设计与实现

高精度直流电流源设计对提高各种工业仪器仪表设备的稳定性具有重要作用和意义。为了达到小步进、低纹波、高精度直流电流源设计要求,提出了一种以AVR单片机为控制核心的直流电流源设计方案,提出设定值前馈补偿和分段积分的控制策略,建立直流电流源控制系统的数学模型。通过matlab仿真实验证明:设定值前馈补偿和分段积分的控制策略相对普通PI控制策略而言,使系统的相对稳定性和快速性得到提高。最后,对系统精度进行实测,结果表明,系统满足设计要求,具有一定的应用前景。