Design and implementation of power and phase feedback control system for ICRH on EAST

Ion cyclotron wave resonance heating(ICRH) is one of the most important auxiliary methods to heat plasma in the Experimental Advanced Superconducting Tokamak(EAST). Several megawatts of power is transmitted through separate coaxial lines and coupled with the plasma through arrays of loop antennas. The parameters of the ICRH system, including the injected power and phasing between antenna straps, are critical to the coupling efficiency of the power as well as the resulting impact on the heating efficiency. In this paper, we present a system for feedback control of the phase between the current straps and the ICRH power on EAST. The feedback control system was tested using both a matched dummy load and a plasma load, and it successfully maintained stable operation in the 2016 EAST campaign. Good control of the injected power and wave phases was achieved during edgelocalized mode operation.

Optimal Power Allocation with Limited Feedback of Channel State Information in Multi-User MIMO Systems

In this paper,an expression for the user’s achievable data rate in the multi-user multiple-input multiple-output(MU-MIMO)system with limited feedback(LF)of channel state information(CSI)is derived.The energy efficiency(EE)is optimized through power allocation under quality of service(QoS)constraints.Based on mathematical equivalence and Lagrange multiplier approach,an energy-efficient unequal power allocation(EEUPA)with LF of CSI scheme is proposed.The simulation results show that as the number of transmitting antennas increases,the EE also increases which is promising for the next generation wireless communication networks.Moreover,it can be seen that the QoS requirement has an effect on the EE of the system.Ultimately,the proposed EEUPA with LF of CSI algorithm performs better than the existing energy-efficient equal power allocation(EEEPA)with LF of CSI schemes.

Flux Feedback Power Amplifiers Based on a Disturbance Observer

磁通反馈式功率放大器中存在的噪声、参数摄动以及其它非线性特征会影响磁悬浮效果。为了研究该问题,建立了磁通反馈式功率放大器及其负载电磁铁的仿真模型,其中引入了气隙变化对磁通生成模型的影响。针对单纯比例积分微分（proportion-integral-differential,PID）控制应用在磁通反馈式功率放大器中会产生磁通稳态输出抖动的问题,设计了一个新型干扰观测器（disturbance observer,DOB）。新型DOB采用多路传感信号综合观测的方式减小反馈信号处的噪声干扰对观测值的影响,并获得了比常规DOB更加稳定的系统等效效果。仿真结果表明,结合新型DOB结构的PID反馈控制方法能够很好的抑制因模型参数摄动、模型非线性特征和噪声而造成的稳态磁通输出抖动,其控制效果优于单独PID控制方法。

Simulation of the Growth Rate of Vertical Displacement Events and the Requirement of Active Feedback Power Supply in EAST

An axisymmetric rigid plasma RZIP model for the EAST electromagnetic system is developed. Based on this model, the open loop vertical growth rates for various EAST equilibrium configurations generated by EFIT are calculated and the closed loop stability is analyzed. The design of the PD （proportional and derivative） feedback controller and the requirement for the fast control power supply are also discussed.

Resilient Fixed-Order Distributed Dynamic Output Feedback Load Frequency Control Design for Interconnected Multi-Area Power Systems

The paper proposes a novel H∞ load frequency control(LFC) design method for multi-area power systems based on an integral-based non-fragile distributed fixed-order dynamic output feedback(DOF) tracking-regulator control scheme. To this end, we consider a nonlinear interconnected model for multiarea power systems which also include uncertainties and timevarying communication delays. The design procedure is formulated using semi-definite programming and linear matrix inequality(LMI) method. The solution of the proposed LMIs returns necessary parameters for the tracking controllers such that the impact of model uncertainty and load disturbances are minimized. The proposed controllers are capable of receiving all or part of subsystems information, whereas the outputs of each controller are local. These controllers are designed such that the resilient stability of the overall closed-loop system is guaranteed. Simulation results are provided to verify the effectiveness of the proposed scheme. Simulation results quantify that the distributed(and decentralized) controlled system behaves well in presence of large parameter perturbations and random disturbances on the power system.

Development of Surface Grating Distributed Feedback Quantum Cascade Laser for High Output Power and Low Threshold Current Density

We report on the room-temperature cascade laser （QCL） at λ -4.7μm. cw operation of a surface grating Both grating design and material distributed feedback （DFB） quantum optimization are used to decrease the threshold current density and to increase the output power. For a high-reflectivity-coated 13-μm-wide and 4- mm-long laser, high wall-plug efficiency of 6% is obtained at 20℃ from a single facet producing over I W of ew output power. The threshold current density of DFB QCL is as low as 1.13kA/cm^2 at 10℃ and 1.34kA/cm2 at 30℃ in cw mode. Stable single-mode emission with a side-mode suppression ratio of about 30 dB is observed in tile working temperature range of 20-50℃.

大功率射频Si-VDMOS功率晶体管研制

介绍了大功率射频硅-垂直双扩散金属氧化物场效应晶体管(Si-VDMOS)的研制结果,采用栅分离降低反馈电容技术、多子胞降低源极电感技术等,从芯片原理着手,比较分析两种芯片结构设计对反馈电容的影响,以及两种布局引线对源极电感的影响,并研制出了百瓦级以上大功率射频Si-VDMOS功率晶体管系列产品。产品主要性能如下:在工作电压28 V及连续波下,采用8胞合成时,225 MHz输出功率达200 W以上,500 MHz输出功率达150 W以上;进一步增加子胞数量,采用12胞合成时,225 MHz输出功率达300 W以上,同时具备良好的增益及效率特性,与国外大功率射频Si-VDMOS功率晶体管的产品参数相比,达到了同类产品水平。

三阶三次幂非线性混沌电路的自适应反馈控制和H_(∞)控制

针对三阶三次幂非线性混沌电路,研究其控制问题.首先,给出系统的Lyapunov指数和混沌吸引子,验证系统存在复杂的混沌现象;其次,用自适应反馈控制方法和H_(∞)状态反馈控制方法,设计参数已知和参数未知的自适应反馈控制器以及H_(∞)状态反馈控制器,将混沌系统状态稳定到平衡点上;最后,通过MATLAB软件进行数值仿真验证控制器的有效性,并对两种控制器的控制效果进行比较.

融合深度误差反馈学习和注意力机制的短期风电功率预测

为提高风电功率预测精度,提出了一种有机融合深度反馈学习与注意力机制的短期风电功率预测方法。首先,以风电场数值天气预报(numerical weather prediction,NWP)为原始输入,基于双层长短期记忆网络(long short-term memory,LSTM)模型对风电功率进行初步预测。其次,利用极端梯度提升(eXtreme gradient boosting,XGBoost)算法构建误差估计模型,以便在给定未来一段时间内NWP数据的情况下对初步预测误差进行快速估计。然后,利用自适应白噪声完备集成经验模态分解法(complete ensemble empirical mode decomposition with adaptive noise,CEEMDAN)将初步预测误差分解为不同频段的误差序列,并将其作为附加性反馈输入,对风电功率进行二次预测。进一步在二次预测模型中引入注意力机制,为风电功率预测序列与误差序列动态分配权重,由此引导预测模型在学习过程中充分挖掘学习与误差相关的关键特征。最后,仿真结果表明所提方法可显著提高短期风电功率预测的可靠性。

城市轨道交通供电系统能馈装置无功协调控制方案研究

[目的]目前,城市轨道交通供电系统主要依赖于主变电所SVG(静止无功补偿器)进行无功补偿,夜间非运营时分,城市轨道交通供电系统中压环网线路基本处于空载状态,线路充电无功功率大,使得SVG长期重负荷运行。为缓解SVG的补偿压力,提出了一种能馈装置无功协调控制方案,协调SVG与牵引变电所的能馈装置共同参与无功补偿。[方法]分析了能馈装置的无功补偿容量计算方法,提出了SVG与能馈装置无功协调控制策略,最后通过某地铁线路现场试验来验证SVG与能馈装置无功协调控制策略的正确性。[结果及结论]当某地铁线路全线的能馈装置全部投入无功补偿之后,SVG无功补偿容量最大可以下降2.6 Mvar,中压环网线路有功损耗功率可从0.7 MW下降至0.5 MW。

基于LESO的DFIG-GSC反馈线性化直接功率控制

为了提高双馈风力发电机网侧变换器(DFIG-GSC)这个强耦合非线性系统的性能,提出了一种反馈线性化直接功率控制策略。首先在αβ坐标系下建立以有功功率、无功功率为变量的DFIG-GSC的数学模型,针对模型中的强耦合项采用反馈线性化进行解耦,得到其线性模型,再结合滑模控制理论设计出功率内环的控制律。由于功率内环控制律中未建模部分和不确定因素会对控制效果产生影响,采用线性扩张状态观测器对其进行观测并对其控制量进行修正。同时电压外环采用滑模控制来提高直流侧电压的响应速度。最后搭建仿真模型与传统PI控制以及直接功率控制进行比较,验证了所提控制策略的合理性和有效性。

考虑功率反馈的短波发射机波束自动控制方法

由于传统相位或幅度控制方法无法实时监测短波发射机输出功率,导致波束指向控制精度较低。文章提出考虑功率反馈的短波发射机波束自动控制方法,构建短波发射机数学模型作为被控对象,监测并调制短波发射机的输出功率信号,将监测信号传输到自动调谐控制器中,控制器根据监测信号与目标信号之间的偏差,对短波发射机放大器的增益进行调整,实现对发射机波束指向的自动控制。实验结果表明,在该设计方法控制下短波发射机波束指向偏移量为0.6°,控制效果良好。

“电力电子技术基础”闭环型教学控制模型分析与实践

自动控制原理中的反馈闭环控制结构可以消除设定值与输出值之间的误差,使输出值跟随设定值或输入值。本文给出几种单闭环或双闭环反馈型教学控制结构,在与自动控制原理中反馈闭环控制结构进行对比分析后,分析了反馈型教学控制结构的工作原理,并给出了过去反馈型教学控制获得的经验,表明反馈型教学控制结构概念清晰,互操作性强,执行效率高,可扩展性强,易于推广应用。

基于常量附加频差平方正反馈的无功扰动孤岛检测法

为解决现有孤岛检测方法存在检测盲区及检测时间较长等问题,提出一种常量小扰动复合频差影响的改进型无功扰动孤岛检测方法。分析孤岛时分布式电源注入无功功率扰动与并网点频率偏移的关系,设计常量扰动与频率差值平方正反馈扰动相结合的无功扰动生成方法,其中常量扰动产生初始频率偏移,附加扰动增强频差-无功的扰动响应速度,同时减小并网运行频率波动时的影响;综合孤岛检测时间和扰动对电能质量影响的要求,优化设计扰动系数及扰动周期等参数,并给出孤岛检测实现流程。仿真结果表明:改进型无功扰动孤岛检测方法能克服孤岛检测盲区的影响,较传统正反馈无功扰动法显著缩短孤岛检测时间,最大可缩短52.5%,且几乎不产生电能质量问题,验证了该方法的正确性和有效性。

基于GaAsHBT的C波段RLC负反馈功率放大器设计

提出了一款基于GaAs HBT C波段的线性负反馈功率放大器(power amplifier,PA).本设计采用三级共发射极(common emitter,CE)结构,使用两种不同的有源线性偏置来提升PA的线性度,同时使用RLC负反馈网络来提高稳定性和拓展工作带宽.针对传统的负反馈网络结构PA的增益下降问题,RLC负反馈网络可以通过调整负反馈网络中的电感值来有效减小负反馈带来的增益下降的影响.测试结果表明:室温下,在5.1~7.4 GHz范围内,实现增益大于28 dB.在5.9~7.1 GHz的线性工作频段内,平均增益大约为29.5 dB,S11和S22均小于-10 dB;在满足无线局域网标准802.11a,采用20 MHz 64-QAM信号,EVM达到-30 dB的输出功率为18.9~22.5 dBm.在5.9~6.2 GHz时,饱和输出功率大于30 dBm,最大的附加功率效率大于35%.

电网电压不平衡下MMC-SST反馈线性化滑模控制策略

将模块化多电平变流器(modular multilevel converter,MMC)投入到固态变压器(solid state transformer,SST)系统中时通常采用比例积分微分(proportional integral derivative,PID)控制方法,但这种策略存在参数选取繁杂、动态性能较差的缺点。为了提高系统的动态性能并简化参数选取,提出了MMC-SST反馈线性化滑模控制策略。首先建立了MMC-SST整体仿真模型。然后建立了采用反馈线性化滑模控制的MMC-SST控制模型。最后利用MATLAB/Simulink平台将所提的控制方法与常规PID控制策略作了仿真比较,验证了所提反馈线性化滑模控制策略具备参数选择容易、动态性能优良的优势。

基于功率反馈模型的输变电线路变压器电压平衡控制方法

为保证输变电线路的稳定性,变压器电压的安全输出至关重要。因此,基于功率反馈模型,提出了输变电线路变压器电压平衡控制方法。首先,基于功率反馈模型构建变压器拓扑结构,使得无功与有功相分离地进行控制和调整,均衡地分配变压器的电压。其次,设计电压平衡整流器的有效范围。最后,进行输变电线路的电压平衡自动控制设计,保证输变电线路的每一单元听从同一功率的指令,进而完成电压的平衡控制。结果表明,基于功率反馈模型的输变电线路变压器电压平衡控制方法的实际应用效果较好,具有一定研究价值。

基于直接转速控制的风电机组最大功率点跟踪策略研究

通过分析各风速下风轮气动转矩特性及发电机在各最大功率跟踪点转矩-转速运行轨迹,依据风电机组在最大功率点上风轮气动转矩与发电机转矩平衡的原理,提出基于发电机电磁转矩的动态最优转速的计算方法,然后以该最优转速为控制目标,设计基于转速偏差的反馈控制器,并做恒转速区与变转速区的控制效果分析。仿真与现场测试表明,该直接转速控制策略可实现最大功率点跟踪,在恒转速区与变转速区具有统一的控制方式,控制逻辑简单实用,有望在风电行业推广,有较好的应用前景。

基于有源滤波拓扑的原边反馈式功率变换器优化设计

原边反馈式变换器不借助副边绕组检测误差信号,能够稳定输出电压,提高设备使用寿命。通过采用有源滤波拓扑和原边反馈优化策略,基于电压采样电流补偿型有源滤波拓扑,从插入损耗和等效电路分析了有源滤波拓扑的性能。通过阐述原边反馈采样膝点电压的机理,对断续电流模式(DCM)下的变换器进行了小信号建模,针对补偿网络进行了优化设计,保证了环路的稳定性。仿真和实验结果表明,有源EMI滤波拓扑能够有效代替传统滤波方式,且原边反馈方法能够检测输出电压波动值并进行校正,实现了电压稳定输出。