基于SABO算法的PMSM弱磁和MTPA控制方法

永磁同步电机因其结构紧凑、噪声较少、功耗较少、运行速度快、操作稳定,已被普遍采用。针对永磁同步电机弱磁控制过程中,转速环参数选取采用传统PI(proportional-integral)控制方法,依靠经验整定参数,外界抗干扰能力较差、难以保证在各运行区间具有优良性能等问题,提出了一种基于减法平均优化算法的永磁同步电机的弱磁和MTPA(maximum torque per ampere)控制的宽运行范围方法。将智能寻优算法、MTPA控制、弱磁控制三者相结合,利用减法平均优化算法优化PI控制器的参数,提高了系统的响应性能和抗干扰能力;工作电压未超过电压极限圆使用MTPA控制策略运行;工作电压超过电压极限圆利用电压闭环反馈,进行弱磁控制。使用MATLAB/Simulink构建的永磁同步电机弱磁控制仿真模拟,通过PI控制器和减法平均优化算法优化后的PI控制器性能对比,从仿真结果得到控制器方法的有效性。实验有效证明了该控制方法能够解决各种运行工况下控制器参数的优化整定问题,提高电机控制精度。

船舶辅机单层半主动非线性隔振系统振动特性分析

文章针对磁流变阻尼器提出了一个简单的修正Bingham模型。基于修正Bingham模型建立了船舶单层隔振系统的非线性动力学方程,通过平均法得到了半主动隔振系统发生主共振时的理论解,并进行了数值验证。结果表明:采用平均法得到的理论解和数值解有很好的一致性;在主共振区:磁流变阻尼器的阻尼和控制力对半主动隔振系统的幅频响应影响都很明显。半主动隔振系统的幅频响应振幅随着阻尼和控制力的增加都显著减小。在非共振区:磁流变阻尼器的阻尼、控制力和零力速度对系统的响应影响都很小。

开关变换器及其控制环路的建模综述

对开关变换器及其控制环路的建模方法进行归纳与总结。将开关变换器的建模方法分为连续建模和离散建模,或基于电路分析的建模和基于数学推导的建模。在此基础上,结合控制环路的建模,将开关变换器及其控制环路的建模方法分为平均建模、离散建模和考虑边频的建模3大类。根据此分类,系统分析平均法、离散时间法、采样数据法、描述函数法、多谐波小信号法以及谐波状态空间法的原理和特点,揭示各种建模方法的区别与联系,以及优缺点和适用性。以应用最为广泛的平均法为例,首先采用时间平均等效电路建模方法,得到基本开关变换器的等效电路模型,推导用于频域特性分析的8个完整的功率级传递函数。其次,针对电流型控制的平均小信号模型无法揭示次谐波振荡,以及传统采样保持系数无法适用于不同平均小信号模型的问题,提出通用的采样保持系数。最后,给出综述结论并进行研究展望。

基于极化去极化的高压套管介电特性研究

笔者针对温度对套管的时域介电响应特性进行了研究。采用IEEE中对套管模型的测量数据,分析计算了极化去极化电流曲线(polarization and depolarization current,PDC)的介质响应函数。最后利用电荷差的(charge difference method,CDM)方法分析了测量数据并同常规测量计算进行对比,认为在测量3 000 s后就可以对直流电导率进行评价分析,对提高现场试验效率有很大的帮助。

基于Superbuck变换器的双闭环控制策略

基于Superbuck变换器的新型航天器用电源系统蓄电池恒流充电控制系统,应用状态空间平均法建立了Superbuck变换器恒流充电时的动态小信号模型,为适应航天器多频率扰动负载条件下,电源系统蓄电池恒流稳定充电,提出了一种新型双电流环控制策略,设计了双电流环,最后搭建了实验样机。实验证明系统具有良好的瞬态响应速度和抑制输入扰动的优点,证明了模型的正确性和控制策略的有效性。

电动汽车车载充电系统的设计和仿真

在电动汽车控制系统的研究中,针对满足电动汽车高功率因数的充电要求,设计了一种具有功率因数校正(PFC)功能的电动汽车车载充电系统。重点研究了充电系统PFC级平均电流控制的Boost变换器的电压、电流双闭环控制回路的设计方法和DC-DC级双管正激电路恒流回路恒压充电控制的设计方法。利用saber软件对整体充电系统模型进行仿真,并对其性能做出分析,充电系统功率因数相比传统无功率校正功能的充电系统得到显著提高。试验表明,充电系统PFC级很好地实现了功率因数校正和输出电压的预稳,DC-DC级也能够很好地实现恒流恒压充电。方案可以满足电动汽车充电的性能要求,并具有实际应用价值。

双有源桥变换器低平均电流的调制研究

为减小双有源桥变换器的IGBT开关通态损耗,该文提出一种降低电感平均电流的优化混合控制法,通过切换不同的控制模式保持双向变换器电感平均电流最小,以提高功率传输效率。论文通过对扩展移相控制(extended phase shift control,EPS)工作原理分析、各开关时刻电感电流及功率传输分析,建立平均电流数学模型,通过分析不同模态的平均电流确立调制方案,并通过效率分析验证方案的可行性。

矿井电机车照明电源控制性能研究

基于矿井电机车照明电源,介绍了Buck三电平结构的两电平工作模式,并采用开关平均模型法建立了小信号控制模型。为有效抑制电源启动时的冲击电流和电压超调,采用电压环和电流变化率环作为反馈控制。根据实际需要建立了光耦、TL431及电流变化率环传递函数,并在此基础上对系统进行了仿真及实验,为工程设计提供参考。

双管Buck-Boost变换器的带输入电压前馈双闭环控制策略

针对宽范围输入的双管Buck-Boost变换器,在Buck和Boost两模式之间进行切换和输入电压发生波动时,电感电流和输出电压存在较大波动的问题,提出了带输入电压前馈的两模式平均电流控制策略。该策略通过将具有电压电流双闭环结构的平均电流控制与单载波-双调制的调制方法相结合,来提高变换器的动态响应性能,实现变换器两模式的自动近似平滑切换,同时对电感电流进行有效控制,保护设备安全。为了克服传统双闭环前馈函数实现和化简困难的缺点,提出将输入电压前馈引入电流内环从而大幅提高了变换器的输入动态响应性能。最后建立了MATLAB/Simulink仿真模型和硬件试验平台,验证了所提控制方法的有效性。

充电桩网侧谐波补偿分析

针对由电动汽车充电桩中非线性装置产生谐波电流等引起的电能质量问题,阐述了APFC校正下由于传统的平均电流控制策略会使网侧电流含有低次谐波分量,导致输入电流仍存在较大失真,使系统的功率因数难以进一步提高。在此基础上,分析了充电桩中谐波产生的机理,提出了在指令电流中加入三次谐波补偿进一步对谐波抑制,并从原理上分析了其可行性与有效性。最后通过MATLAB/Simulink仿真并搭建硬件平台,仿真和实验结果表明:采用该策略进一步提高了电能质量与网侧的功率因数,具有较好实用性。

变拓扑N脉波相控整流器的电流预测控制方法

为了减小网侧谐波电流,改善电能质量,提出N脉波变拓扑相控整流器(FTTR)的一般结构形式,并对工作模式、拓扑切换策略及拓扑切换的过渡过程进行分析,在此基础上利用平均值电流预测控制算法计算晶闸管触发时刻,实现快速的电流动态响应.鉴于预测控制算法对电感参数变化敏感的问题,提出应用最小二乘法在线校正电感参数,消除模型参数变化引起的电流稳态误差.以24脉波FTTR为研究对象进行仿真和实验分析,仿真和实验结果验证了N脉波FTTR的可行性以及电流预测控制算法的有效性.

一种三相不控整流电路APFC校正方法

为提高三相不控整流电路的功率因数,降低输入电流的谐波含量,稳定输出电压,提出了一种三相不控整流电路的APFC校正方法。首先采用三相六开关Boost APFC整流电路消除相间相互耦合;然后用带前馈的平均电流数字控制方法控制PWM整流电路,前馈环节为PWM比较器提供主要占空比信号,电流环则在主要占空比信号附近调节小的高频动态信号,负担较轻且响应快;最后调整采样时刻及PI调节器参数实现APFC校正。仿真实验表明,带前馈的平均电流数字控制方法控制的三相六开关Boost APFC整流电路功率因数接近于1,谐波含量较低且直流侧输出电压稳定波动很小。

一种多输出电流馈电推挽变换器的电流反馈控制方法

本文提出了一种应用于多输出BUCK电流馈电推挽变换器的电流反馈控制方法.该控制方法等效于可变权系数的加权电压控制方法,其通过将反馈变量采样点由输出支路转移至变压器原边输入端并利用电感电流加以补偿从而实现对各支路输出电压的均衡调节.这一控制方法在简化反馈环节的同时改善了各支路输出电压的负载调整特性.分析过程考虑了主要的传导损失.仿真与实验结果证明了该控制方法的有效性.

基于闭环电流平均值法的永磁同步电机谐波抑制方法

由于逆变器的非线性及永磁同步电机(PMSM)的气隙磁场畸变,在运行过程中PMSM定子电流中含有大量的谐波分量,导致电流波形发生畸变,从而引起较大的转矩脉动。针对传统谐波抑制方法采用低通滤波器(LPF)提取5、7次谐波分量,动态响应时间长,稳态误差大的问题,提出了闭环电流平均值法提取谐波分量。仿真结果表明,闭环电流平均值法可以提高系统的快速性和稳定性。将电流平均值法应用于PMSM谐波抑制系统,仿真结果表明:基于闭环电流平均值法的谐波电压注入法可以降低电流波形的畸变率及5、7次谐波含量。

基于工程设计法的移相全桥变换器设计

传统的双闭环控制补偿网络的设计依据伯德图进行,工作量大、且需要反复试凑和一定的实践经验,针对以上不足,将调节器的工程设计法引入移相全桥变换器的设计中,进行了系统动态建模并给出了详细的设计过程。利用Matlab/Simulink工具箱对系统输出特性进行了仿真验证分析,同时搭建了试验样机,仿真及试验结果一致,验证了工程设计法在移相全桥变换器的补偿网络设计中的可行性,证明该设计方法合理有效、简化了闭环系统的设计。

一种谐波优化的APFC电路分析

为了解决传统平均电流控制策略使APFC电路网侧电流含有大量的低次谐波分量,导致输入电流存在较大失真,使系统的功率因数大幅降低的问题,提出了一种3次谐波补偿策略。基于电路中谐波产生机理,阐述了APFC电路的工作原理。根据调节注入3次谐波电流的幅值与相位,获得最佳抑制谐波效果。最后通过Matlab/Simulink仿真并搭建硬件平台。实验结果表明:采用该策略能够有效消除低次谐波,进一步提高网侧的功率因数,具有较好实用性。

纯电动汽车太阳能辅助充电系统设计

为了提高纯电动汽车的续航里程,采用光伏电池对纯电动汽车动力蓄电池进行辅助充电。为达到比较好的充电效果,使用最优梯度法进行最大功率点跟踪,应用电压电流双闭环电路提高功率因数,并采用正负脉冲充电技术提高蓄电池的充电速度和使用寿命。

基于电池组级联的高压恒流电源电流控制方法研究

稳定的电流控制和精确的电压控制是高压恒流(HCC)充电电源控制系统的关键技术。本文基于电池组级联(BPCSs)的HCC充电电源提出了一种新的电流闭环的控制方法。该方法采用时序重构前移算法来提高充电的最大电流,实现了电流平均值的增大。文中首先建立了基于BPCSs的HCC充电电源充电系统的理论模型,并给出了其充电系统的电压控制方法和电流控制方法。其次,通过在PSIM仿真软件中建立仿真模型,验证了该方法的有效性。最后,基于仿真结果,设计了样机实验,实验结果验证了该方法的工程应用可行性。该方法保证了充电电流既能达到峰值,又能维持其稳定性,从而增大了电流的平均值,具有缩短充电时间、提高HCC充电电源充电速度的特点。

大功率激光器驱动电源的闭环控制与补偿

利用状态空间平均法为大功率激光器恒流驱动电源的移相全桥倍流整流电路建立了等效的小信号模型,在此基础上研究了其闭环控制系统,并使用集成控制芯片UCC28950设计了为实际生产所需要的控制电路。应用自动控制原理和Matlab工具设计了闭环系统的补偿网络,使得该恒流电源具有良好的瞬时动态特性和抗干扰性。

基于多级恒流充电的串联式混合动力汽车辅助动力单元闭环控制

针对基于蓄电池分段恒流充电的串联式混合动力汽车(series hybrid electrical vehicle,SHEV)辅助动力单元(auxiliary power unit,APU)对控制目标的跟踪问题,提出一种具有抑制干扰的控制策略。首先,通过分析发动机、永磁同步发电机和三相桥式不可控整流桥的数学模型,建立了整个系统的动态数学描述;其次,基于L2增益干扰抑制技术、Backstepping方法并结合Lyapunov稳定性理论,以发动机进气量和永磁同步发电机的dq轴电压为控制输入,以发动机转速、进气歧管压力和发电机的dq轴输出电流为状态变量,设计了APU的非线性控制器。理论分析表明,在存在外部干扰的情况下,所设计的控制器仍能保证闭环系统的稳定性;仿真研究结果也表明,所设计的控制器能保证系统动态过程中对控制目标有快速的跟踪性和较好的抗干扰性。