一种改进滑模观测器的永磁同步电机无传感器控制

针对永磁同步电机无传感器控制的滑模观测器存在估计反电势的相位滞后和谐波误差等问题,设计了一种新型滑模观测器。首先,利用自适应二阶广义积分器(second order generalized integrator,SOGI)代替低通滤波器,准确提取估计反电势的基波值;然后,通过反馈增益将估计反电势回馈给电流滑模观测器构成双闭环控制,再通过改进锁相环估计得到转速和位置信息;最后,将转速信息反馈回自适应SOGI。仿真和实验结果表明,与传统滑模观测器相比,所提滑模观测器减小了转子位置估计误差,更好地抑制了估计反电势的谐波,提高了系统的鲁棒性。

单向混合三相电压航空整流电路功率控制

为了满足航空中频电源高效率、高可靠性及低谐波畸变率的要求,针对单向混合三相电压型整流器(UHTPVSR)拓扑结构特点,提出了一种最优功率控制策略。首先,对UHTPVSR进行总功率计算,按Vienna整流器承担较小负载功率,且确保其输入电流不失真的情况下,得到Vienna与SSTPR之间的最优功率配比;其次,通过输出功率瞬时值,按最优功率配比,计算出功率外环有功参考电流的前馈参考值,从而设计内环无源电流控制器。理论分析和仿真结果表明,当功率配比kPaa=0.5时,UHTPVSR效率为90.3%,SSTPR效率为94%,Vienna效率为86.7%,且UHTPVSR谐波畸变率为3.3%。

基于改进跟踪微分器与前馈的模糊自适应PID控制

经典PID控制器在工程领域应用广泛,但其快速性和超调量之间不能很好地实现协调控制,且误差信号在经典意义上不可微,导致微分难以被有效利用。基于此,在典型跟踪微分器研究的基础上,采用一种具有良好的动态响应和滤波功能的改进非线性跟踪微分器对输入信号进行快速、无超调跟踪。并结合前馈控制和模糊自适应PID控制提升系统的稳定性和快速性,设计了一种基于改进跟踪微分器与前馈的模糊自适应PID控制器。以移相全桥变换器为控制对象,用经典PID与其进行对比分析。仿真与实验波形分析发现,所提控制器的鲁棒性更高,同时可将调节时间缩短至40%,响应速度也更快。

ILC-H∞控制下车辆液压减振特性分析

为进一步提高复杂路况下车辆半主动悬架系统的减振性能,提出一种基于迭代学习(Iterative Learning Control,ILC)改进的H∞控制(ILC-H∞Control)策略。首先,提取自适应阻尼减振器(Adaptive Damping System,ADS减振器)的阻尼特性实验数据,利用Sigmoid模型对阻尼参数进行辨识拟合;引入P型迭代学习控制器弥补传统H∞控制中权函数的盲目性,构建期望回路增益,将模型匹配问题转化为迭代学习中期望回路函数的路径跟踪问题,提高悬架阻尼调节的灵活性与自适应性。结果表明:在B级随机路面和冲击路面激励下,与被动悬架和H∞传统控制下的半主动悬架相比,该控制方法的性能提高了近49.04%。

双耦合电感二次型高升压增益DC-DC变换器

提出一种双耦合电感单开关二次型高增益变换器。在传统单开关二次型Boost变换器拓扑的基础上,在前级Boost电路单元引入耦合电感,输出端叠加以提升变换器的升压增益特性;同时,通过在后级Boost电路单元引入耦合电感,进一步减小开关管的电压应力。此外,采用无源无损吸收电路抑制了开关管两端的电压尖峰,从而可选取低导通电阻、低电压等级的MOSFET以降低开关管的导通损耗,提高了变换器的效率。文中详细分析了变换器的工作原理及工作特性,最后通过搭建一台200W、18V/200V的实验样机,验证了理论分析的正确性。

单相光伏并网逆变器控制技术

把光伏电池的特性与光伏并网逆变器结合起来控制光伏电池最大功率传输,提出了用光伏电池最大功率跟踪控制的最大输出电流作为逆变器控制的瞬时参考电流的方法,该瞬时交流参考电流是以光伏电池输出的直流电流作为其峰值,以电网电压的相位和频率作为瞬时交流参考电流的相位和频率,同时为了确保逆变器的稳定性和可靠性,引入了电网电压前馈和滤波器电容电流反馈控制的方法。分析了光伏系统中DC/DC、DC/AC的拓扑电路结构及其实现最大功率并网的控制策略,并利用MATLAB/Simulink对系统进行仿真,仿真结果表明所提控制策略能实时跟踪光伏系统的最大功率点,系统能稳定可靠地向电网传输电能。

基于DSP的直流电机数字调速系统设计

目前国内大多采用模拟方法实现直流电机的PWM调速,该方法不仅电路复杂,而且可靠性差。鉴于此,提出充分利用DSP(TMS320F2812)芯片的高速运算功能,即以数字控制替代传统的模拟PID控制来完成直流电机的PWM调速。其中主要内容涉及控制器的硬件电路构成和软件编程设计。实验结果表明,该调速系统具有良好的控制性能,并能达到很高的控制精度。

三相逆变电源不平衡负载控制方法的研究

针对对称分量法实现三相逆变器在不平衡负载下输出电压的正、负、零序分量补偿,以维持三相输出电压的平衡,该方法在三相负载严重不平衡时,其不平衡度仍然较大,且运算量大,适时性差,不易控制等问题。本文提出了一种三相逆变电源的输出电压分相控制的方法,分别对三相逆变器输出的线电压进行控制,以实现三相电压的平衡。理论和仿真分析表明,该方法能够使三相最大不平衡度从传统对称分量法的5.49%降到1%左右,在负载不平衡度达到200%的情况下,三相电压输出也能适时、稳定、可靠的达到平衡,有效地补偿因不平衡负载引起的逆变器输出电压畸变,从而保证逆变器在带任意不平衡负载时仍能维持三相平衡的输出电压。

对称控制全桥谐振PWM软开关变换器

针对传统对称控制全桥变换器不能实现软开关而导致变换器效率较低的现状,提出了对称控制全桥谐振PWM(FB-RPWM)变换器,详细分析了FB-RPWM变换器的工作模式及其稳态特性。分析结果表明:FB-RPWM变换器虽然采用对称控制,却仍在全负载范围内实现了所有桥臂开关管的零电压开通(ZVS)和输出二极管的零电流关断(ZCS),且其输入输出电压传输比与负载、开关频率和占空比无关,呈现出直-直变压器(DCX)的工作特性。与移相全桥(PSFB)变换器相比,FB-RPWM变换器减小了两个开关管的关断电流,且变压器一次侧采用隔直电容,实现了励磁电感电流的零直流偏量,降低了变压器损耗,进一步提高了变换器的效率。最后,搭建了一台400V输入、50V/10A输出的实验装置,验证了理论分析的正确性。

有源钳位正激二次侧谐振PWM Buck-Boost型变换器

针对传统有源钳位正激(ACF)变换器存在输出二极管反向恢复损耗,以及轻载时不能实现软开关的问题,提出了ACF二次侧谐振(SSR)PWM(ACF-SSR-PWM)Buck-Boost型变换器,分析了ACF-SSR-PWM Buck-Boost型变换器的工作模式及其稳态特性。分析结果表明:ACF-SSR-PWM Buck-Boost型变换器可以在全负载范围内实现主开关管、辅助开关管的零电压开通(ZVS)和输出二极管的零电流关断(ZCS),其电压传输比与负载、开关频率和占空比无关,呈现出DC-DC变压器(DCX)的工作特性。与二次侧谐振ACF变换器相比,ACF-SSR-PWM Buck-Boost型变换器减小了辅助开关管的电流应力和主开关管的关断电流。最后,搭建了一台200V输入、50V/1.6A输出的实验装置,验证了理论分析的正确性。

单周控制无桥Pseudo-Boost PFC变换器

本文研究了一种新型无桥Pseudo-Boost功率因数校正(Power Factor Correction,PFC)变换器,变换器完全消除了传统Boost PFC变换器的整流桥,无桥Pseudo-Boost PFC变换器存在谐振支路,但却呈现出PWM变换器的性质;分析了无桥Pseudo-Boost PFC变换器的工作原理,在交流输入电压正半周或是负半周内,具有传统Boost PFC变换器的特性,其电压传输比与谐振支路参数无关。为了验证该新型变换器的有效性,采用了单周控制策略的数字控制实现方案,仿真和实验表明,该变换器直流输出电压稳定,交流输入电流与输入电压相位相同,功率因数可达到1,具有PFC变换器的功能。

无桥Dual-Sepic PFC变换器分析与设计

研究了一种新型无桥Dual-Sepic功率因数校正(Power Factor Correction,PFC)变换器,该变换器具有升降压功能,且完全消除了传统桥式PFC变换器中的二极管整流桥,减少了电流流通路径中功率器件的数量,提高了变换器的效率。工作于不连续导电模式(Discontinuous Conduction Mode,DCM)的无桥Dual-Sepic PFC变换器具有二极管零电流关断特性,减小了二极管反向恢复损耗和开关损耗,进一步提高了变换器的效率。此外,无桥Dual-Sepic PFC变换器输入电流连续,减小了电磁干扰。对DCM模式无桥Dual-Sepic PFC变换器进行了详细的分析和电路参数设计,仿真和实验结果证实了参数设计的正确性和方案的可行性。

基于瞬时无功理论的单相逆变电源并联控制技术

提出了一种适用于光伏发电系统或大容量UPS系统的高性能逆变器并联的控制方案。该控制技术利用FPGA产生各并联逆变器SPWM调制波的频率和相位,并确保输出电压同步。把单相交流电压、电流构造成三相交流电压、电流,根据瞬时无功理论计算方法变换成2个直流分量,再用同步d-q变换得到有功电流和无功电流,利用DSP使2台逆变器并联的瞬时有功、无功功率相等,从而实现2台逆变器输出电流的均流。实验结果表明,该控制方法能达到功率均分,逆变电源之间的环流很小。

光伏发电系统SPWM逆变电源谐波的抑制技术

对光伏发电系统的SPWM逆变电源产生谐波的原因进行了分析,设计了一种新型无源三相三角形-带通滤波器,该滤波器将LCL串联装置并联在主电路中,通过仿真数据选取最佳的LCL参数,并与阻波器串联以共同抑制光伏系统产生的谐波。理论分析、仿真和实验研究结果表明,该三相三角形-带通滤波器能有效抑制光伏发电系统中的3～19次等谐波,谐波总含量从31.5%减小到3.1%。

开关电源电磁干扰的分析

针对开关电源工作的不稳定性,分析开关电源产生电磁干扰(EMI)的机理,并用天线测试了开关电源EMI的时域、频域波形,说明在大功率开关电源中除了有谐波的传导干扰外,还存在电磁的辐射干扰,因此即使根据负载和工艺要求设计一套可行的驱动和控制电路、PCB电路板,EMI依然存在。在开关电源研发过程中一定要防止电磁干扰。

开关电源谐波的研究

为了提高开关电源电能质量,通过高频大功率整流和逆变开关电源理论分析可知,开关电源是影响电能质量的主要污染源,同时通过专用谐波测试仪可得,在开关电源中3次、5次、7次谐波的含量最大,其他高次谐波虽然也存在,但是其能量很低,在抑制时可以忽略,因此在开关电源中3次、5次、7次谐波是影响系统污染的主要原因。针对开关电源产生的谐波给电网造成的污染以及影响自身控制系统带来的危害,设计出一个通用的三相无源滤波器装置,该装置不仅能抑制谐波还能够提高系统功率因素。通过试验表明,应用这种方法能达到理想的效果,各次谐波的含量低于我国制定的标准,使电网谐波降低,交流纹波成分减少。

光伏发电在电动阀门中的应用

为了克服电动阀门在沙漠和其他地区供电难的问题,提出了用光伏电池为蓄电池充电,用蓄电池的电能为电动阀控制系统供电,并用DSP实现全数字软件锁相环(DSPLL)控制直流电机可逆调速的脉冲宽度调节(PWM)。试验证明光伏电池能满足电动阀门的开、关所需要的电能,该方法不仅能实现整个系统的功能,而且其性能稳定可靠,减少系统的谐波和纹波成分,使整个控制系统能实时地遥控、数据采集和传输、液晶显示电机转矩,使直流电机稳速高精度控制阀门的流量。

一种新型单相光伏发电系统并网技术的实现

针对常规光伏并网发电系统的工作环境和特点,研究了经过DC/AC逆变后再通过AC/AC变换的并网控制技术。光伏并网发电系统在直接向用户供电的同时,把剩余的电能经过AC/AC变换输送到电网,通过调节其相位差和幅度向电网输入有功或无功功率。最后通过仿真和基于DSP的试验装置验证了该技术的有效性。

一种新型LED驱动器的分析与设计

传统的具有功率因数校正(power factor correction,PFC)功能的DC输出LED驱动器需要在输出端用容值较大的电解电容来减小输出电流纹波。为解决电解电容的使用寿命短而造成驱动器寿命低于LED寿命的问题,采用一种新型的AC LED拓扑电路结构,理论分析了该拓扑电路结构以及参数的选取。由于该驱动器的输入电压和输出电压都是脉动的,驱动器的输入输出滤波可采用容值较小的薄膜电容,从而提高了驱动器的使用寿命。通过仿真和试验的结果表明,该拓扑电路结构是可行的,其参数的选取是正确的。

雷达信号数据采集与处理——基于AD9884A的图像采集卡

简单介绍了一种高分辨率图像采集卡的系统实现,该系统主要由AD9884A,FPGA,SDRAM,PCI总线控制器等构成,重点阐述了如何基于此采集卡开发应用软件(包括驱动程序和客户端程序),实现对雷达图像信号的采集和处理。