矿井瓦斯抽采参数调控实验教学系统研制

为了满足工程流体专业相关课程的教学需求,自主研发了煤矿井下瓦斯抽采参数调控实验教学系统,可实现不同管道阻力、漏气程度、抽采负压等条件下瓦斯-空气流动规律的实验模拟。该系统由井下煤层抽采环境和瓦斯压力状态子系统,井下瓦斯抽采管网、阀门、动力结构子系统,气体体积流量、瓦斯体积分数、气体压力等气体参数采集子系统以及参数上传和数据分析处理子系统四部分组成;利用单片机控制各个阀门的开度、泵的转速,实时监测各个区域流经的气体体积流量、瓦斯体积分数、气体压力等数据。该系统可以开展工程流体专业相关课程的教学实验,培养学生对专业的认识,提升学生的动手能力。

基于GaN器件与磁集成技术的车载充电机实验平台研究

随着新能源汽车的普及,对车载充电机的要求越来越高。为了有效提升整机效率和功率密度,将GaN器件与磁集成技术应用于车载充电机,进行了实验平台研究。基于GaN器件设计了两级式车载充电机拓扑结构与外围电路,通过制作磁集成平面变压器,优化了CLLC变换器,完成了整机控制程序设计及2kW车载充电机实验样机搭建,并对样机进行了实验测试与波形分析。实验结果表明,实验样机具有良好的稳态特性与动态特性,整机功率因数在0.98以上,满载峰值效率达到95.22%。该平台能够帮助学生加深对电力电子技术的认识,掌握新型电力电子器件的特性及应用,锻炼实践操作能力,提高相关课程的教学质量。

开关磁组电动机转矩分配仿真实验研究

为抑制转矩脉动,以三相12/8开关磁阻电动机为例,根据相电压、相电流计算、拟合出非线性转矩特性曲线。通过转矩分配函数可直接调节各相转矩,增加转矩补偿来改善转矩下降问题;为解决PI控制器在强耦合非线性系统中效果不佳的问题,加入一种改进的模糊控制器。基于Matlab建立了开关磁阻电动机转矩分配控制系统的仿真模型,得到了转矩、转速波形。仿真结果表明,转矩分配函数显著减少转矩脉动;相比传统PI控制,模糊控制在系统参数变化的情况下具有更小的超调量和更短的调节时间。

基于自抗扰控制的开关磁阻电机转速闭环性能

基于开关磁阻起动/发电助力控制系统的研究背景,根据该系统具有严重非线性,转速给定多变、负载扰动大、参数变化多的特点,利用自抗扰控制原理设计了开关磁阻电机转速闭环控制系统。采用Matlab仿真软件,建立了该系统的仿真模型,并进行了控制策略设计和参数估算。由仿真结果可知,该系统对外部负载扰动和内部模型参数的变化具有较强鲁棒性能,比传统的PID控制系统动静态性能更优。最后在开关磁阻起动/发电样机平台进行的样机试验表明,自抗扰控制可以实现样机的快速、无超调起动,负载扰动时转速变化小、恢复时间短、转速跟踪快。

开关磁阻起动/发电系统起动性能研究

根据开关磁阻起动/发电系统的特点,对其起动特性进行了分析,主要对起动转矩最大和起动转矩脉动最小两种情况进行了研究。在建立开关磁阻起动/发电系统仿真模型的基础上,对两种起动要求下主开关的开通角和关断角进行了不同转速下的仿真优化。然后对由静止到运动时的起动PWM占空比进行模糊算法估测,对两种起动要求下的不同控制算法分别进行了滑模+PI控制策略的设计。最后,利用开关磁阻起动/发电系统样机平台,验证了所设计起动控制方法的正确性。

一种可扩展的小型SCR烟气脱硝喷氨控制系统及优化控制方法

喷氨控制系统在SCR烟气脱硝系统中具有举足轻重的作用。针对小型燃煤锅炉,提出了一种可扩展的小型SCR烟气脱硝喷氨控制系统及其控制方法优化方案。对可扩展喷氨控制系统的硬件电路进行了设计,包括以DSP为核心的主控电路和以单片机为核心的功能控制模块等。采用基于负荷前馈的模糊PI控制方法完成了喷氨器控制方法优化,采用区域多点测量与算术平均、中值组合的滤波方法完成了氮氧化物数据检测,完成了级联多喷头喷氨控制方法的优化。通过仿真实验,验证了提出的控制优化方法的有效性。提出的控制系统及优化方法可以有效完成氮氧化物排放浓度的控制,减少氨气的使用量,降低脱硝运行成本,具有实际的推广应用价值。

开关磁阻发电机容错变换器实验设计

开关磁阻发电机结构简单、容错性强、控制方式灵活,在风力发电、汽车发电等领域具有较好的应用前景,是新型电机控制的一项教学内容。为了提升系统发电性能与发电可靠性,提出一种具有容错性能的新型功率变换器,并通过Simulink仿真和实验平台验证了针对该容错变换器提出的故障诊断与容错方法的有效性。该实验教学可加深学生对新型电机控制、电力电子技术、DSP控制等相关知识的理解,开拓思维和认知,提高创新能力和理论联系实际能力。

光伏电池板在阴影影响下输出特性

在光伏电池数学模型基础上,对光伏电池板在正常情况和有阴影影响情况下的输出特性进行了仿真。通过采样电路和上位机监控软件,对光伏电池板在不同阴影影响情况下的输出特性进行了采样。在仿真和实验的基础上,对比光伏电池在正常情况和不同阴影影响情况下的输出特性,总结出在有阴影影响的情况下光伏电池板的输出特性的规律。

开关磁阻电机功率变换器的故障诊断与容错策略

功率变换器是开关磁阻电机系统的中枢执行机构,也是系统中最容易出现故障的薄弱环节。本文分别从非线性模型仿真和实验两方面对不对称半桥功率变换器的单相故障进行了研究。基于傅里叶变换讨论了功率变换器故障后相电流频谱的变化规律,提出了相对谱比系数的概念,并将其作为故障特征量以实现功率变换器的故障检测。通过对比不同工况条件下的实验结果,分析说明了相对谱比系数具有良好的鲁棒性。最后给出了一种变角度容错方案,有效降低故障相产生的制动转矩,提高系统的可靠性能。实验结果验证了该文故障诊断与容错方案的有效性。

模拟光耦器件HCNR201及其在高精度电压检测中的应用

介绍了HP公司的高精度线性模拟光耦器件HCNR201的基本原理;给出了利用该芯片对模拟电压进行检测与隔离的硬件电路;通过对实验结果的处理及分析,证明了该方法测量电压的线性度好、准确度高。

小型SCR烟气脱硝微机自动控制系统研究

随着环境问题的日益严重,国家对各种锅炉的排放要求越来越高。针对小型燃煤锅炉,提出一种SCR烟气脱硝微机自动控制系统的设计方案和具体的实验平台。首先对SCR烟气脱硝微机自动控制系统的硬件系统进行了设计,其中具体有系统的上位机触摸屏监控系统的设计、下层单片机控制模块的设计、modbus通信方式的设计以及整个实验平台的设计;其次,对SCR烟气脱硝微机自动控制系统的软件系统进行了设计,主要包括系统的主流程、通信系统子程序、喷氨控制子程序等设计;最后采用仿真的方式,对系统提出的控制方案进行了脱硝仿真实验,实验结果验证了提出方案的可行性。提出的控制系统的软硬件设计方法可以有效的完成NO_x排放浓度的控制,减少氨气的使用量,降低脱硝运行成本,具有较好的实际研究意义与推广应用价值。

双边开关磁阻直线电动机的设计

介绍了双边开关磁阻直线电动机(LSRM)的组成、工作原理及其尺寸设计方法,给出了LSRM样机的尺寸设计结果,并采用有限元法分析LSRM磁场分布规律,进行磁场分段计算,从而得到了最大电感、最小电感和相绕组匝数。测试结果表明,该LSRM样机启动力较大且出力不受电流方向影响,但也存在出力有脉动和噪声较大等问题,该问题可通过优化结构设计和控制算法解决。

基于小波神经网络的开关磁阻发电机仿真建模

开关磁阻发电机由于其双凸极结构,具有严重的非线性,普通方法难以获得较为准确的仿真模型.采用小波神经网络对开关磁阻发电机进行磁链特性的数据拟合,建立了开关磁阻发电机非线性仿真模型,并通过仿真实验验证了该模型的正确性.该模型为实际开关磁阻发电机研究提供了一种较好的仿真建模方法.

基于变开通角F-PI并行控制策略的开关磁阻发电机输出电压研究

分析了开关磁阻发电机(SRG)输出电压存在脉动的原因。针对传统PI控制方式下SRG输出电压建压过慢、脉动较大的问题,提出一种变开通角与模糊和PI并行控制的控制策略(变开通角F-PI并行控制策略)。当SRG开始工作时利用开通角的灵活切换实现输出电压的快速建立,并通过给定电压与输出电压的误差及误差的变化率,来实现模糊PWM与PI电流斩波的并行控制。建立基于Matlab/Simulink的SRG非线性模型并进行仿真分析。最后基于实验平台对变开通角F-PI并行控制策略与传统的PI控制策略进行了实验对比分析。实验结果表明,该文提出的基于变开通角F-PI并行控制策略能够使发电电压快速建立,在转速或负载发生变化时可以使输出电压快速跟随给定值,并有效地减小输出电压的脉动,从而提高发电品质。

国际化视野下新能源发电技术创新人才培养模式初探

推广新能源发电技术是应对全球能源危机与环境污染的有效途径,新能源发电领域专业技术人才的培养事关国民经济发展和未来能源战略安全。本文在分析新能源发电技术相关课程教学面临问题的基础上,结合当下新能源发电领域专业人才紧缺的实际情况,通过更新教学方法以调动学生的学习积极性和创新思维,从创新能力培养的角度探索了人才国际化大背景下新能源领域专业技术人才培养模式的改革与实践。