抽油机井恒功率变频控制系统研究

抽油机作为陆上油田最重要的机械采油装备之一,近年来已发展出一系列的变频节能技术,但其研究主要集中在硬件方面,缺乏相关基础理论,导致现场应用普适性差,应用效果参差不齐。为此,研究有杆泵变频测控机理,优选了主要部件,对测试数据提出了要求,形成了有杆泵抽油变频控制系统。构建BP神经网络系统对正常井和漏失、柱塞碰泵、气体影响等异常井进行识别,分类提出变频计算模型:考虑负扭矩和抽油机冲次界限等建立了正常井恒功率变频计算模型,实例对比分析了变频后抽油机速度、加速度变化规律,产液量一定时,负功功率和有功功率分别下降了65%和44%。建立了上行程漏失的异常井变频计算模型,针对性地提高上行程冲次,形成“上快下慢”运行模式。实例计算表明:该系统缩短上行程时间2.6 s,较好地解决有杆泵上行程漏失和变频节能的问题。研究成果可为抽油机变频技术提供理论支持,对油田节能和提产具有指导意义。

基于恒功率约束的换挡毂数控铣削加工控制系统设计与实现

【目的】汽车双离合变速箱(Double Clutch Transmission,DCT)的核心零部件换挡毂加工制造精度要求高,针对数控铣削工艺的非线性问题,通过优化切削参数,以提高生产效率及延长刀具寿命。【方法】以主轴负载恒功率为约束条件,设计一种基于模糊控制算法的铣削加工控制系统。采用CP1E N30作为主控制器、CX-programmer开发下位机程序、Kingview开发上位机系统,完成基于主轴功率信号反馈的智能控制器的开发。【结果】在XHK716加工中心机床上实现铣削工艺的恒功率控制,通过换挡毂粗铣B平面工艺过程的应用,可知实时功率保持在目标功率附近。【结论】该控制系统提高了铣削加工效率,实现了保护刀具的目标,对延长刀具寿命有较好的参考价值。

带恒功率负载多电平Buck变换器逆解耦自适应滑模控制

针对带恒功率负载(CPL)多电平Buck变换器的强耦合问题及负阻抗特性引起的不稳定问题,提出一种逆解耦自适应滑模控制策略。建立带CPL多电平Buck变换器的非线性数学模型,基于逆系统方法证明系统的可逆性,并推导逆系统表达式,将模型线性化解耦为多个伪线性子系统,抵消负阻抗特性的影响。通过选取线性滑模面和指数趋近律以减弱滑模抖振,并将自适应机制引入到滑模控制中,进而为线性子系统分别设计自适应滑模控制器,进一步提高系统控制性能。基于李雅普诺夫理论对控制系统的稳定性和鲁棒性进行验证。与现有控制方法进行比较,仿真结果表明,所提控制策略具有更强的鲁棒性和优越性。最后,搭建原理样机进行实验对比,实验结果验证了所提控制策略的正确性和有效性。

基于平均电流控制的恒功率控制电路设计

为解决HID灯的老化及灯的伏安特性变化引起的功率漂移问题,基于Buck降压变换器的平均电流控制模式,设计并制作了一款具有恒功率控制能力的数字控制电子镇流器驱动电路,包含两个控制环路:内电流环路用于维持稳定驱动,外功率环路用于维持灯在其使用期间的功率恒定,并根据Buck降压变换器DCM模式下的小信号模型,以PI算法作为数字补偿器,完成补偿环路设计,保证电路输出稳定性。为抑制声共振,该电路结构采用三级式结构的电子镇流器,以低频方波驱动。设计和测试结果表明,该电子镇流器驱动电路可实现450 W的恒功率控制,误差值小于3%。该电子镇流器驱动电路结构简单,可靠性高,可适用于450 W HID灯驱动。

基于超级电容恒功率无线充电的电源系统设计

针对智能小车在无线充电过程中的传输效率与安全控制调节矛盾,利用BQ24640充电芯片来控制MOSFET开关频率和占空比来实现恒流和恒压充电切换,高精度调节充电电流和电压,保障整个充电过程功率恒定,提升了状态监控和安全处置能力。利用搭建的智能小车平台进行无线充电的进行测试工作,电能传输效率在恒功率阶段维持在70%~74%。在对超级电容无线充电的基础上输出3.3 V、5 V、12 V等常用电压,满足智能小车运行时对电源的多项需求,为中小功率无线充电方式提供可选执行方案。

脉冲恒功率负载直流系统的切换稳定性分析

带脉冲恒功率负载的直流供电系统(DC power supply system with pulse constant power load,PCPL-DCPS)运行过程随脉冲参数的变化包含多种不同运行状态。目前电力系统单模态大信号稳定性分析方法无法适用于中高频状态脉冲负载的稳定性分析。为此,提出了一种结合切换理论和混合势函数法的统一大信号稳定性分析方法。该方法以快慢切换驻留时间为界,划分了切换系统快慢切换稳定域,并以满足不同驻留时间为条件,提出不同域的大信号稳定性分析原则。以PCPL-DCPS为研究对象进行仿真试验,对比单模态稳定性判据和渐进稳定域域界,验证了快慢切换稳定域界划分和分析方法更合理,并进一步将切换系统稳定性与脉冲频率关联,得到了更为统一和直观的表达式。所述方法适用于全时段的切换电力系统,也可扩展应用到带脉冲负载的交流供电系统的稳定性研究中,进一步指导脉冲负载的峰值功率、脉冲频率等参数的选取。

风力发电机组的恒功率控制算法研究

功率控制算法是整个风力发电机组核心的控制算法,是保证风机能正常稳定并网发电的关键算法之一。本文讨论了在低、中风速区间通过调节扭矩,在高风速区间通过使用变桨控制来实现恒功率控制,并通过模型仿真来验证这一策略的可行性。实验证明通过对各风速区间实施不同的功率控制方法可以实现恒功率控制,以达到风能的最大利用化。

基于重量传感器信号采集的门座起重机恒功率调速系统

为提高门座起重机工作效率,降低工作能耗,优化设计一种基于重量传感器信号采集的门座起重机恒功率调速系统,将重量传感器模拟量信号送入PLC进行计算处理,将重量信号转换成对应速度信号后送入变频器,实现不同负载输出不同速度的恒功率调速功能。

基于PI控制的内燃动车组柴油机恒功率控制技术

柴油机在非恒功率输出时,不仅燃料效率低,而且可能会产生较大的机械应力,导致机械部件的磨损和破坏。为确保内燃动车组柴油机高效运行,基于内燃动车组柴油发电机组恒功率输出的运行模式,文章提出了一种比例-积分控制方法,实现了负载侧牵引系统功率稳定跟随柴油发电机组的输出功率目标值,通过负载侧恒功率运行保障发电机组的恒功率稳定输出,从而提高柴油机燃油经济性。经过仿真及试验测试验证,采用此控制方法,负载功率稳态波动在±2%以内,实现了内燃动车组柴油机恒功率运行及负载功率对目标值的实时跟随。

矿用带式输送机恒功率调速控制策略研究

矿用带式输送机在运输过程中会因煤流量不稳定而使输送带上出现轻载甚至空载状态,由此会造成电量大量浪费,针对上述问题,提出带式输送机恒功率调速控制策略。通过可智能调节速度的模糊控制器的设计,以及调速策略的仿真模拟分析表明:恒功率调速策略能够提高驱动电机的功率因数,实现带式输送机的智能调速,避免电能的浪费,同时还可以提高控制系统的稳定性。

基于深度学习的恒功率负荷直流微电网稳定性分析

针对恒功率负荷(CPL)因负阻抗特性导致直流微电网母线电压失稳的问题,从限制CPL取值范围出发,引入深度学习算法分析系统的稳定性。首先,通过采用直流微电网机理模型仿真,建立初始数据库;然后,对数据库进行预处理,在此基础上,利用最大信息系数进行相关性分析,得到系统参数与CPL临界值之间的相关性强弱信息,并实现输入特征降维;接着,采用自定义损失函数与量化预测性能等方法设计适用于CPL临界值预测的深度学习策略。最后,针对不同场景的直流微电网进行仿真测试,并通过硬件在环实验验证所提深度学习策略的有效性和优越性。

考虑恒功率负载的直流微电网稳定性与鲁棒性控制策略

为解决直流微电网中Boost变换器带恒功率负载引起的不稳定问题,提出一种自适应反步控制。首先,采用坐标变换将系统模型转换为标准形式,避免寄生电阻对主控制器的影响。其次,为了改善系统的鲁棒性,利用扩展非线性干扰观测器和基于变换器动态模型设计的输入电压观测器在线估计和补偿外部扰动、寄生电阻与集总不确定项干扰。经过优化后的自适应反步控制可以在系统初始参数有限且不精准的前提下运行。之后运用李雅普诺夫与混合势函数理论验证控制器的大信号稳定性,并给出控制器参数设计原则,保证了输出电压的全局轨迹跟踪和快速动态响应。最后,通过仿真与实验验证了所提控制在恒功率负载高度渗透直流微电网下的有效性与优越性。

带恒功率负载的Boost变换器模糊自适应反步滑模控制

恒功率负载的负阻抗特性易导致DC/DC变换器系统输出电压不稳定。针对带恒功率负载的Boost变换器,提出一种模糊自适应反步滑模控制策略。首先应用精确反馈线性化将模型转化为布鲁诺夫斯基标准形式。然后在保证大信号稳定的前提下,将模糊自适应控制方法加入到反步滑模控制器的设计中,根据模糊自适应控制系统实时更新系统增益,利用李雅普诺夫理论证明整个闭环系统的稳定性。最后,仿真和实验结果表明,与传统的双闭环PI控制方法相比,该控制策略具有更好的动态调节性能和更强的鲁棒性。

基于平方和规划的带恒功率负载的直流微电网大信号稳定性分析

直流微电网中的恒功率负载由于具有负阻抗的特性,易在母线电压遭受大扰动时导致系统出现不稳定的情况,为此,提出基于平方和规划的带恒功率负载的直流微电网大信号稳定性分析方法。该文基于平方和规划提出了最大吸引域估算法,计算了带恒功率负载的直流微电网的吸引域,分析了系统的大信号稳定性。接着,分析了不同负载功率、不同系统参数对直流微电网系统稳定性的影响,为优化系统参数提升稳定性提供理论支撑。然后,讨论了所提方法与T-S模糊模型、混合势函数理论等不同方法估算吸引域的保守性。最后,基于MATLAB/Simulink时域仿真验证了所提方法可以有效判断系统的稳定性。

含恒功率负荷的直流微电网储能变换器双层模糊控制方法

控制储能变换器能够避免直流微电网的储能单元出现过充和过放的问题,为了提高直流微电网在运行中的稳定性,提出一种含恒功率负荷的直流微电网储能变换器双层模糊控制方法。通过构建储能变换器的平均开关模型,得到直流微电网中含恒功率负荷的等效电路图,构建等效电路的微分方程,当微分状态方程逐渐收敛到平衡点时,判断直流微电网的运行状态,分析含恒功率负荷的储能变换器对直流微电网的影响。利用第一层模糊控制器调节直流微电网中储能变换器的SOC,利用第二层模糊控制器改善第一层模糊控制器在功率校正过程中出现的真实负载与负荷调度曲线偏离的问题,经过双层模糊控制,得到储能变换器的功率指令,实现储能变换器的双层模糊控制。实验结果表明,文中方法能够防止光伏电源输出功率与负荷消耗功率之间发生突变,从而避免蓄电池的初始SOC值较低而提前退出供电,提高直流微电网运行的稳定性。

悬臂式掘进机截割部的恒功率调速控制及仿真研究

目前,尽管传统掘进机仍是矿井掘进、生产的主要工作设备,但在实际生产中,开采煤层所产生的煤尘和工作环境较差,严重地影响了操作人员对设备的控制精度,造成了截割成巷的质量不佳,摇臂的摆速变化很大。基于此,以EBJ-132A悬臂式掘进机为研究对象,给出了恒功率截割控制方案,并对控制系统进行了理论研究和仿真分析。

基于模糊PID的恒功率车削控制方法

针对数控车床车削过程复杂多变、参数选择保守等特点以及传统控制方法自适应性差、超调现象严重等问题,将模糊控制与传统PID控制结合,以主轴功率恒定为约束条件,使用模糊PID控制算法,实现对数控车床车削加工过程的恒功率控制。对车削系统进行功率建模,采用Simulink仿真分析和车削实验进行验证,结果表明:文中方法优化了车削加工效率、降低了能耗。

能量分布均匀性对恒功率下多极射频诱导胶原蛋白分泌的影响

针对多极射频的电极极性排布模式开展研究,建立仿真模型分析皮肤组织中射频能量分布和热量分布随不同处理模式的变化规律,并通过细胞实验和动物实验定量分析了能量分布均匀性对恒功率下多极射频诱导胶原蛋白分泌的影响。结果表明,正、负电极交错排列模式下,多极射频作用于皮肤组织的电流密度均值、能量分布均匀性和热量分布均匀性相对最优。多极射频处理可有效促进体外培养的皮肤成纤维HFF-1细胞增殖并提升细胞活力,同时该应用效果与射频能量分布均匀性正相关。不同电极极性排布模式下多极射频诱导胶原蛋白分泌的效果有显著差异,能量分布均匀性越高,成纤维细胞分泌胶原蛋白量及大鼠皮肤胶原蛋白层厚度增加越明显。以上结果为多极射频技术的临床研究提供了理论和实验支撑。

储能用电芯及模组恒流和恒功率充放电对比研究

储能电站在电力系统的实际应用中都以恒定的功率来工作,一般以kWh和MWh等作为单位参数。但现阶段锂离子电池在研发、设计、生产和试验过程中通常用电量作为容量参数,以Ah作为单位参数。分别对锂离子电池的电芯和模组层级,以不同的充放电工况(恒流恒压充电/恒流放电和恒功率充放电)进行容量和能量测试,研究这两种不同的充放电工况对电芯、模组的容量和能量的影响,同时研究这两种不同充放电工况下,电芯、模组在充放电过程中的电流和电压变化情况。

无线恒功率充电智能循迹小车的设计

文章以2021年江苏省机器人大赛中的节能耐力赛为背景,搭建一种基于超级电容的无线恒功率充电小车,小车通过特定频率的谐振线圈从铺设在地面上的发送线圈接收谐振信号,并将谐振后的交流电整流成直流电供整车使用。采用STM32F407芯片作为小车的主控芯片,通过恒功率控制算法向小车上的法拉电容组充电。该文对其中所涉及的无线接收模块、恒功率模块、超级电容模块等进行了设计,实现了小车的节能运行,最后通过实验验证了恒功率充电的优越性。