基于参数辨识的永磁同步直线电机循环神经网络多维观测器

该文研究了一种基于智能在线扩展卡尔曼滤波的永磁同步直线电机高精度循环神经网络多维观测器。首先,为了提高观测器精度,建立了两相旋转坐标系下带有互感和时延扰动的直线电机数学模型;其次,基于此模型设计了循环神经网络多维观测器,并实现了磁链和速度的高精度在线观测;然后,针对系统参数时变的问题,提出了一种智能在线扩展卡尔曼滤波多参数辨识算法,提高了参数辨识的精准度;最后,搭建基于MT1050的半实物永磁同步直线电机控制平台,实验结果验证了所提观测器的准确性和高效性。

级联H桥SVG直流侧电容电压的二次谐波计算

使用级联H桥来构成静止无功功率发生装置时,每个H桥独立的直流侧电容电压是含有二次谐波的。本文使用开关函数的计算方法,从理论上推导出了二次谐波的计算公式。同时也给出了仿真和试验证明。根据系统提供的电路参数,使用本文得到的公式来计算直流侧电容电压的参考值;根据系统对直流侧电容电压的脉动系数要求来计算得到电容容值。

矢量控制感应电动机H_∞磁通观测器研究

转矩环和磁通环的解耦控制是矢量控制性能的保证,而解耦控制的精度取决于磁通观测器定向于电机实际磁通的精度。本文在分析电机参数不确定性的基础上,建立了考虑铁损的感应电动机全阶H∞磁通观测器。考虑磁通变化并采用增益规划控制设计线性时变系统的综合观测器,推导出不确定性与观测器误差的传递函数,通过配置观测器的极点区域提高H∞磁通观测器的动态性能,求解线性矩阵不等式得到H∞磁通观测器的反馈阵。建立实验系统,通过改变电机磁通幅值与电流模型对比了两种观测器的鲁棒性。

超大型电机控制系统中时延的影响分析及补偿方法

在超大型电机控制系统中,其数字控制系统存在计算时延、采样时延、脉冲宽度调制输出时延、系统死区、滤波时延以及网络传输时延等非理想因素,严重影响了控制系统的动静态性能,甚至可能会导致系统震荡或发散。为此,针对时延的类型、大小及其在控制系统中的定位区别,分析了固定时延和随机时延对控制的影响,总结了目前已有的补偿方法,并对实际工程中的电机控制时延问题研究进行了展望,为后续时延补偿控制的深入研究提供参考。

车用变频器中的异步电机传动控制技术

本文介绍了采用矢量控制和效率优化控制相结合的电动汽车/混合动力汽车异步电机驱动系统、工矿用窄轨电机车驱动系统。该驱动系统不仅用DSP实现了异步电机四象限矢量控制,还采用效率优化算法提高了系统效率。试验结果表明,异步电机电机驱动系统具有较大的高效率工作区。

无刷直流电机的一种新型转矩与效率优化控制

对于采用永磁体表面安装方式且气隙磁通为梯形波分布的无刷直流电机,为抑制电机转矩波动和提高电机效率,在可忽略电枢反应对电机气隙磁场影响的条件下,提出了一种新的综合考虑电机定子铜耗和旋转损耗的电机各相稳态等效电路模型,在此基础上用一种新的多目标优化控制方法来实现电机的转矩与效率控制,从而将电机的转矩波动抑制与效率优化统一到了一个框架内解决。仿真和实验结果表明:在同样的负载条件下,这种优化控制方法较两两换相方式的转矩波动小,电流有效值更小,电机效率得到了提高,当电机在非弱磁区运行时具有明显的应用优势。

大容量电力电子装置中板式水冷散热器的优化设计

为提高水冷散热器的散热能力、控制其温度均匀性,在散热器外形尺寸及流量一定的条件下,从理论上对层流范围内平板式水冷散热器的三个通道参数(通道数、散热片高度、散热片占空比)与散热器量纲一散热热阻的变化关系进行了推导。提出可根据这些变化关系来对任意尺寸平板式水冷散热器的各通道参数进行优化选择,在工程设计上具有很好的指导意义,仿真和试验结果证明了方法的有效性并表明:小通道尺寸的平板式水冷散热器对于解决大热流密度器件的散热更为有效,散热效率更高;在同样的参数情况下,流量增大则散热器效率降低,应综合考虑散热器流阻和流体平均温升的控制要求来选择流量。

大容量400Hz逆变器输出LC滤波器设计和低次谐波抑制

为了有效抑制大容量中频400Hz/115V逆变器输出电压中的谐波,推导了两级级联H桥载波移相正弦脉宽调制(SPWM)时输出电压波形的数学表达式,可准确得到逆变桥开环状态下输出电压的基波和各次谐波含量,为输出滤波器的设计提供了理论依据。同时考虑滤波电感上的基波压降、电感电流纹波以及无功容量等因素,提出了LC滤波器的设计方法。另外,通过在逆变器外环和内环分别采用基波谐振控制和3、5、7次谐振控制,不仅可以消除稳态误差,还可以补偿3、5、7次谐波。通过仿真和实验证明了理论分析的正确性。

磁场定向不准对感应电动机系统性能影响的分析

磁场定向也叫旋转矢量控制技术,其动态响应比标量控制方法优异是毫无疑问的。但如果电动机参数的变化,使得磁场定向没有定准,则对其系统性能特别是电动机转矩脉动和效率变化有较大影响。对这两种性能因素及变化规律进行仿真分析与实验,实验结果表明了分析的正确性。

异步电机并联运行磁场定向控制

针对两台电机参数和负载不一致的情形,在原有单台电机磁场定向矢量控制模型的基础上,推导出适合一个逆变器控制两台电机的磁场定向控制模型。该方法考虑了电机参数的不同及电机定子电流的不一致,基于转子平均磁链进行定向,以两台电机的定子平均电流为控制目标,定子电流的d轴分量控制平均转子磁链,q轴分量控制平均电磁转矩。理论分析、仿真结果和实验结果表明了该控制方法的正确性和可行性。

新型T源直流固态断路器技术研究

针对传统直流断路器分断短路故障时间过长、熄弧困难、需要快速的故障检测和严格的时序判断等问题,该文提出一种基于T源阻抗网络的新型直流固态断路器,该断路器可通过阻抗网络响应短路故障,从而快速分断故障回路,不需要外加检测、控制系统,增强了系统可靠性。文章采用等效二端口网络方法,分析T源直流固态断路器的拓扑结构,给出电压和电流传递函数,在稳态和短路暂态两个方面验证拓扑的有效性;从晶闸管反向恢复过程的固有特性出发,结合T源断路器短路过程的外部电路特性,对断路器的短路关断过程进行推导,阐释晶闸管反向恢复时间对断路器参数设计的影响,并对线路电感的影响进行分析;最后,仿真和实验表明,T源直流固态断路器可以自动并快速分断短路故障,对直流微电网系统的短路保护具有重要作用。

考虑动态边端效应的六相直线感应电机数学模型及矢量控制

针对直线电机动态边端效应导致参数时变、推力下降的问题,以短初级双边六相直线感应电机为研究对象,考虑动态边端效应,详细分析初级运动速度、次级漏感对感应涡流变化和等效激磁电感下降的影响规律。通过涡流损耗计算推导次级等效电阻表达式并利用广义Clack变换解耦,建立六相直线感应电机考虑动态边端效应的数学模型。基于该模型提出一种动态边端效应修正系数在线计算的矢量控制策略,该策略通过直接修正滑差频率和转矩电流,能够补偿动态边端效应造成的推力下降,提高系统的控制精度。通过搭建仿真模型和实验平台,验证了所述理论及所采用控制策略的正确性。

一种用于静止式中频电源的比例谐振控制策略

针对静止式中频电源基波频率高,传统的控制方法谐波抑制困难且难以实现无静差输出等问题,依据变压器等效理论,建立了静止式中频电源数学模型。在详细分析了比例谐振控制策略的原理和特性的基础上,提出了一种双闭环比例谐振控制策略,即负载电流内环和负载电压外环均采用比例谐振控制的算法,并结合系统稳定性判据给出了各主要控制参数的设计方法。仿真和实验结果表明,双闭环比例谐振控制策略可以有效地抑制负载扰动影响,控制器参数的调节性强,带宽调节裕度大,且对低次谐波具有选择性补偿功能,满足非线性负载要求,保证输出电压总谐波含量小于2%。

多谐振最优伺服控制器在中频电源中的应用

针对标准线性二次型调节器(LQR)不能无静差跟踪参考以及比例谐振(PR)控制器带非线性负载时输出电压总谐波畸变率过高的问题,提出一种多谐振最优伺服控制算法并应用到中频电源设计中。该方法能够实现闭环系统稳定和渐进跟踪,同时还具有动态响应快、抑制谐波能力强的优点。建立中频电源系统模型,并对最优控制和多谐振伺服控制进行理论分析,通过系统矩阵维数增广的方法将最优跟踪问题转化为最优调节问题,利用Matlab软件的lqr函数求解出状态反馈增益矩阵。通过仿真软件和实验样机对整个系统进行了仿真和实验验证,结果表明:所设计的控制器使闭环系统具有良好的稳态性能和动态性能,稳态电压稳定在114.8~115.2V,动态响应恢复时间在10ms以内,对非线性负载具有较强的谐波抑制能力,输出电压总谐波远少于PR控制和鲁棒控制等方法。

静止式中频电源谐波分析及抑制方法

对静止式中频电源的谐波分析和抑制方法进行研究,分析了静止式中频电源拓扑结构,在推导了多电平PWM输出电压波形解析表达式的基础上,总结出输出电压边频带谐波分布规律和谐波总畸变率变化规律。分别针对高次谐波和低次谐波采用不同抑制手段的特点,给出了LC滤波器的参数设计方法,并提出利用双闭环多重比例谐振控制器抑制低次谐波的方法,即负载电流内环和负载电压外环均采用多重比例谐振控制器。最后在研制的300 kV.A样机上进行了实验验证,证明了理论分析的正确性和谐波抑制方法的有效性。

间接矩阵变换器优化SVPWM及其简化的同步控制

针对间接式矩阵变换器中存在的直流母线电压波动问题,提出一种基于输入电压的空间矢量优化调制策略,用于逆变级优化。为克服传统方法在实现整流级无零矢量调制与逆变级调制策略同步控制的过程中存在的计算量大、调制波形不对称的缺陷,提出一种简化的同步控制算法,该控制算法不需要复杂浮点运算、易于实现。实验结果表明,优化调制策略和简化同步控制算法的应用可改善间接式矩阵变换器的输入输出波形质量。

双三相非周期瞬态直线感应电机能量链切换控制策略

采用两条独立能量链供电,工作于非周期瞬态工况的双三相直线感应电机系统,在功率等级、功率密度、控制自由度、系统冗余度等方面具有诸多优势。该文基于考虑动态边端效应的双三相直线感应电机模型,给出了矢量控制策略。结合非周期瞬态系统的运行特性,提出一种故障模式下通过开环计算给定推力作为矢量控制输入的能量链切换控制策略。该控制策略避免了故障暂态过程中给定电流变化与输出电流尖峰的耦合,通过在考虑动态边端效应时电机在最大推力的约束下根据控制目标调整给定推力,实现了系统故障后单能量链的安全运行。仿真和实验验证了所提控制策略的正确性与可行性。

一种低电磁干扰载波斜率随机分布脉宽调制技术

针对固定载波脉宽调制技术输出电压谐波在载频及其倍频附近集中的问题,提出了一种载波斜率随机分布脉宽调制技术,无需滤波电路即可分散谐波能量,减少谐波突出幅值给电力系统带来的电磁干扰问题。在分析固定载波脉宽调制谐波特性的基础上,类推出随机载波脉宽调制技术的可行性;从随机信号的数理统计参量出发构建了载波斜率随机分布脉宽调制数学模型,对输出电压功率谱进行推导,阐释了载波斜率随机分布脉宽调制技术分散谐波能量的原理,并对影响谐波能量分布的参数进行了分析;最后,仿真和实验表明载波斜率随机分布脉宽调制输出电压谐波能量更为分散、平缓,对于中大容量电力系统中谐波处理具有重要意义。

矩阵变换器自抗扰控制策略研究

矩阵变换器的输出电压易受各种因素的影响,为了改善输出性能,将自抗扰控制技术应用于矩阵变换器的闭环控制中。分析了自抗扰控制器的特性,提出了一种双闭环自抗扰控制策略,即电流内环与电压外环均采用一阶简化的自抗扰控制算法。仿真结果表明:该方法不仅可以有效地抑制多种扰动的影响,而且比PI控制具有更优的动静态性能,可满足高性能矩阵变换器系统的控制要求。