无电流传感复合前馈控制无桥功率因数校正变换器

有源功率因数校正(APFC)是AC-DC变换器的重要组成部分,其目的是改善输入侧电能质量,提高系统功率因数。传统的有源电流控制功率因数校正(PFC)变换器需要准确地提取升压电感电流,而双二极管式无桥PFC变换器升压电感位于整流部分之前,电感电流不再是单一方向流动,这使得其电流采样电路相比更复杂。为此该文提出一种基于观测器的无电流传感方案。方案中针对占空比误差的不确定影响修正了无桥PFC电流观测器算法,实现了占空比误差自适应的电流观测器,进一步基于所提观测器实现对负载信息的观测,设计出无电流传感的复合前馈控制方案,运用负载观测信息改进电流内环参考形式,同时利用输出电压纹波观测值进行2次谐波前馈补偿,最终实现无电流传感控制条件下变换器高动态响应设计。该文搭建了225 W单相双二极管式无桥PFC的实验样机,实验结果表明,在开关频率100 kHz时电流观测精度达到96.75%,所提控制方案输入电流的总谐波畸变率(THD)含量约为5%,功率因数(PF)约为99.85%,半载动态响应时间10 ms,相比于传统PI控制无桥PFC变换器提高了约90%。

基于cGAN的刀具磨损状态监测数据集增强方法

在刀具磨损过程中,通常采集的正常磨损阶段的样本数据比初始磨损阶段和急剧磨损阶段的样本数据量多,这导致刀具磨损状态数据集不平衡,从而使深度学习网络模型对刀具磨损状态预测准确性降低。针对问题,文章提出一种基于cGAN的刀具磨损状态监测数据集增强方法。在cGAN中添加了类别条件信息,有利于生成器更好的捕捉刀具磨损样本的数据分布特点,从而生成和真实刀具磨损样本分布相似的样本。采集铣削加工过程中的振动信号,将振动信号转换成频谱数据输入到c GAN中,cGAN通过生成器和鉴别器之间的对抗训练,学习数据分布特点,生成刀具磨损状态样本数据。将增强的数据集输入到深度学习网络模型中进行分类,测试生成数据的可用性。实验结果显示,由增强的刀具磨损状态数据集训练深度学习网络模型,可以有效提高模型对刀具磨损状态监测的准确性,其预测精度达到98.1%。

DC/DC降压变换器非线性控制及纹波补偿策略

探索基于李雅普诺夫(Lyapunov)直接法的改进型非线性控制策略,结合Buck变换器,构建基本的状态变量误差项Lyapunov能量函数,引入新的比例型电压外环给定,省去外环积分环节以提高系统的动态响应,导出满足系统稳定收敛的控制方程。并在电流内环控制中引入基于负载电流前馈构建的纹波补偿环节,纹波调节方式提升了内环的动态响应,通过匹配控制参量系数达到输出的近似稳态无差。此外,基于系统的小信号线性模型给出控制参数的选取及系统的性能分析。应用积分复位思想,构建出等效的模拟控制电路,给出有关的仿真实验结果,验证了所提控制的有效性。

Boost PFC变换器的动态斜坡补偿策略分析与设计

传统斜坡补偿方式可以有效抑制峰值电流模式,控制Boost功率因数校正(PFC)变换器系统的次谐波振荡不稳定现象,但是同时会造成电流过零处的死区问题,从而引起较大的被控平均电流畸变和功率因数恶化问题。对此提出一种动态斜坡补偿控制新思路,有效改善斜坡补偿方式存在的电流畸变问题,同时能确保对次谐波振荡的抑制。基于系统输入输出的准稳态关系导出了所提动态斜坡补偿的控制方程,其相应实现电路简单可行。进一步分析了被控平均电流的谐波畸变特性,给出了斜坡补偿方式和所提动态斜坡补偿方式下平均输入电流的谐波分解结果,从理论角度说明了所提控制的改进补偿效果。仿真结果与理论结果基本相吻合,所得的实验结果很好地证实了所提动态斜坡补偿控制的可行性,也证实了理论分析结论的正确性。

零扰动补偿控制电流模式Buck变换器

针对峰值电流模式开关功率变换器系统普遍存在的次谐波和混沌不稳定行为,本文提出了一类零扰动补偿抑制新思路。结合峰值电流模式Buck变换器中输入和输出量之间的稳态关系,给出了简化的零扰动补偿控制条件,构建出相应的控制方程及模拟实现电路,基于傅里叶级数分解导出了系统分岔边界方程,确定出控制参数的可控范围。最后,给出了零扰动补偿控制效果的仿真和实验结果,验证了理论分析的正确性和所提零扰动补偿控制思路的有效性。

前馈型电压模式控制Buck变换器

在比例控制电压模式结构基础上,结合Buck变换器给出了一种新的控制方式,将输入电压与电容电流采样之和的积分作为PWM环节的动态载波信号,输入电压的前馈确保了比例控制下系统的稳态无差以及良好的抗输入电压扰动能力,电容电流反馈则改善了系统抗负载跳变能力。然后基于系统小信号模型,理论分析了系统的控制性能,并给出了控制参数的选取。整个控制结构简单,参数设计简便,最后仿真和实验结果验证了理论分析的正确性。

电压模式Buck变换器的分岔控制

应用谐波平衡法推导出带PI补偿电压模式Buck变换器的输入电压分岔点表达式。运用数值计算近似求得PI调节参数和分岔点的关系曲线,明确了系统高频(快标)行为的稳定性主要取决于PI调节器的比例因子。同时给出了延迟反馈控制(Time-Delayed Feedback Control,TDFC)参数与系统分岔点的数值关系曲线,并完成了TDFC控制Buck变换器分岔行为的仿真和实验分析,结果表明了所提的分析方法及控制思路的有效。

电压模式Buck变换器无源反馈混沌控制

基于时间延迟反馈近似思想,提出一类无源反馈控制方法,实现了电压模式Buck变换器的混沌控制。采用数据采样方式建立了被控系统的迭代映射方程,利用数值计算确定出无源反馈控制强度的调节范围,并对比分析了系统施加控制前后的Jacobian矩阵特征值轨迹。仿真和实验结果证实所提控制方式可以有效实现系统混沌行为的抑制,拓宽了输入电压的稳定范围,减小了电压和电流纹波。

反馈稳定控制电流模式DC/DC变换器

首先给出了自稳定控制的物理概念及其基于滤波器的实现思路,同时依据PWM控制DC/DC变换器系统的分段线性特点,提出了一种新的Jacobian矩阵求解方法,将其应用于自稳定控制峰值电流模式Boost变换器系统,实现了反馈控制参数优化分析,最后给出了有关的仿真和实验结果,验证了文中所提控制方法的有效性和理论分析的正确性。

Lyapunov模式控制Buck变换器

探索了开关功率变换器的Lyapunov模式非线性控制策略。以Buck变换器为例,构造了含有电容电压误差项、电感电流误差项及其积分项的三项式Lyapunov能量函数,导出了满足系统稳定收敛的控制方程。通过引入积分复位控制电路和简化的电压外环控制电路,构建出Lyapunov模式控制的等效模拟控制电路,基于系统线性化模型给出了控制参数的选取以及系统性能分析。最后给出仿真和实验结果验证了所提控制策略的有效性。

嵌入式WEB传感器的网络化接口设计

介绍了嵌入式WEB传感器的体系结构,提出了网络化接口中TCP/IP协议栈的几种实现方式,着重探讨了基于TCP/IP协议栈芯片W3100A的网络化接口的实现,最后分析了嵌入式WEB传感器的WEB功能的实现。

基于蓝牙的无线数据采集系统

蓝牙技术能在短距离内用无线接口代替有线电缆连接。本文给出了一种基于蓝牙技术的无线数据采集系统,该系统可以取代有线数据采集系统复杂的现场连线,并且提高了数据采集的抗干扰性能。

改进的Lyapunov直接法控制单相Buck型逆变器

针对传统线性控制存在的稳定局限性问题,应用Lyapunov直接法设计了改进单相Buck型逆变器的改进非线性控制策略。在单相逆变器准稳态平均模型的基础上通过构建了二次型Lyapunov能量函数,导出了满足系统稳定收敛的控制方程,采用积分复位电路模拟求解出了控制方程中的开关占空比,整体控制电路的实现简单。此外,给出了系统的稳定性理论证明和系统稳态性能分析,并给出了所提控制与传统的PID控制的模型对比分析。最后,搭建了实验样机,所给的实验结果证实了理论分析的正确性和所提Lyapunov非线性控制策略的有效性。

E类源磁谐振无线驱动LED系统的恒流设计

采用E类放大器的磁谐振方式无线驱动LED系统中,由于前端E类放大器对末端负载变化敏感,而影响LED负载的恒流驱动特性。基于此,首先通过引入改进E类放大器实现其恒压输出特性,进一步在线圈传输网络的输出侧增加无源补偿网络,设计其输出阻抗近似为无穷大,以实现LED负载的恒流驱动。无源补偿网络采用二端口传输矩阵法设计其输出阻抗,并根据设计条件确定出相应的电路结构及参数。最后考虑了在寄生参数影响的情况下,对磁谐振无线电能驱动LED系统的传输特性进行了分析,并通过仿真和实验验证了该系统恒流设计方法的有效性。

多负载多线圈无线电能传输系统各路输出的恒压特性设计

在多负载多线圈无线电能传输系统中,非期望耦合线圈之间的磁场交叉耦合导致系统建模复杂以及各路负载恒压设计难以实现。为此,本文提出多层结构的隔离方案以实现非期望耦合线圈间的磁交叉去耦,基于此,给出多路负载无源恒压输出设计。在磁交叉去耦方案中,采用三层结构(铁氧体-铝-铁氧体)的隔离方案对同轴线圈的非期望耦合进行去耦,采用双层结构(铁氧体-铝)实现对非同轴线圈的磁交叉去耦。把所提的磁交叉去耦方案应用到一个三负载六线圈的级联式无线电能传输系统中,系统中非期望耦合线圈间的互感降低至小于原来的6%,而期望耦合线圈间的互感得到一定提升。进一步利用T参数矩阵法设计出无源补偿网络,实现各路负载恒压特性。最后实验结果表明,各路负载在10～100Ω的变化范围内负载的最大电压偏差不超过其设计值的9.3%。

削壁充填留矿采矿法试验研究与应用

针对黑龙江省老柞山金矿矿体形态复杂 ,矿体产状变化较大 ,矿脉穿插夹石等不利开采条件 ,采用经济实用的原材料和采矿新工艺 ,提出并试验成功了削壁充填留矿采矿法 ,获得了显著的经济效益和社会效益 ,对类似矿山具有推广和应用的价值。

嵌入式Web服务器的以太网测控网关

首先阐述以太网测控网关的发展历程 ,并就当前的主流形式给出嵌入了Web服务器功能的测控网关的实现 ,最后探讨了该网关在网络化测控系统中的具体应用。

蓝牙无线抄表传感器的设计

基于IEEE1451标准和蓝牙协议提出蓝牙无线传感器结构模型,并就具体的抄表系统完成蓝牙传感器的设计。该传感器不仅实现了数据检测和传输的无线化,同时也提高了数据传输的抗干扰性能。

由蓝牙模块实现的智能家庭网关

文中所给出的家庭网关嵌入蓝牙模块实现了家庭内部的无线组网,同时网关利用微控制器驱动网卡芯片实现以太网接入。该网关不仅提供家居的集中控制,同时也实现了远程访问的服务器功能。

矿山地质剖面绘制系统设计与研究

地质剖面是用来表达地层布局和岩石特点的一个重要图件,也可以最直观的展现出地层中垂直向上情况,这也是开展地质工作的最基础研究。本文重点是探讨矿山地质剖面绘制系统设计的分析及研究。