Robust Nonlinear Current Sensorless Control of the Boost Converter with Constant Power Load

The boost converter feeding a constant power load (CPL) is a non-minimum phase system that is prone to the destabilizing effects of the negative incremental resistance of the CPL and presents a major challenge in the design of stabilizing controllers. A PWM-based current-sensorless robust sliding mode controller is developed that requires only the measurement of the output voltage. An extended state observer is developed to estimate a lumped uncertainty signal that comprises the uncertain load power and the input voltage, the converter parasitics, the component uncertainties and the estimation of the derivative of the output voltage needed in the implementation of the controller. A linear sliding surface is used to derive the controller, which is simple in its design and yet exhibits excellent features in terms of robustness to external disturbances, parameter uncertainties, and parasitics despite the absence of the inductor’s current feedback. The robustness of the controller is validated by computer simulations.

热式风传感器的仿真优化设计

本文基于热温差原理,利用有限元分析软件ANSYS对热式风传感器在恒功率和温度平衡两种控制模式下的工况进行了模拟,分析了芯片结构的不同特征尺寸参数对传感器输出性能的影响规律。研究结果表明:传感器的输出分别随着芯片边长和厚度、加热元件长度的增加而增大,而当加热元件和测温元件之间距离增加时,输出减小。优化结构尺寸后的传感器在恒功率模式下,风向误差小于±2°,风速在0~15 m/s时,误差小于10%;温度平衡模式下,风向误差为±3°,风速有效测量范围可达0~20 m/s,误差小于5%,测量精度有所提高。

带恒功率负载多电平Buck变换器逆解耦自适应滑模控制

针对带恒功率负载(CPL)多电平Buck变换器的强耦合问题及负阻抗特性引起的不稳定问题,提出一种逆解耦自适应滑模控制策略。建立带CPL多电平Buck变换器的非线性数学模型,基于逆系统方法证明系统的可逆性,并推导逆系统表达式,将模型线性化解耦为多个伪线性子系统,抵消负阻抗特性的影响。通过选取线性滑模面和指数趋近律以减弱滑模抖振,并将自适应机制引入到滑模控制中,进而为线性子系统分别设计自适应滑模控制器,进一步提高系统控制性能。基于李雅普诺夫理论对控制系统的稳定性和鲁棒性进行验证。与现有控制方法进行比较,仿真结果表明,所提控制策略具有更强的鲁棒性和优越性。最后,搭建原理样机进行实验对比,实验结果验证了所提控制策略的正确性和有效性。

光伏发电系统多模式接入直流微电网及控制方法

对接入直流微电网的光伏发电系统提出三种工作模式,即最大功率点跟踪控制模式、恒压模式和恒功率模式。在最大功率点跟踪控制模式时,采用一种变步长的扰动观察法实现最大功率点跟踪。在恒压模式时,采用PI控制实现恒压控制。在恒功率模式时,采用PI控制实现恒功率控制。当判断出不能实现恒压或恒功率控制时,切换到最大功率点跟踪控制模式,并通知能量管理器,能量管理器通过储能装置调度或负荷调度来镇定直流母线电压。从而使光伏发电系统对能量管理器来说是一个受限的可控源,有助于直流微电网的稳定运行。对所提出的多种工作模式及控制方法进行了仿真,结果表明,所提方法能使光伏发电系统运行于多种工作模式,并能实现相应的控制目标及模式切换,使光伏发电系统变为一个受限的可控源。

采用逆变高压电源的50MW脉冲调制器保护电路

介绍了合肥同步辐射光源50 Mw大功率速调管脉冲调制器的恒流逆变充电电源。分析了充电电源和脉冲形成网络连接时反向电压对电源高压输出电路的不利影响,使用数值模拟程序模拟计算了PFN电路中的反向电压,设计了充电电源保护电路并给出了实际运行中的工作波形。

基于参考电流型光伏发电系统变功率输出控制策略

针对两级式光伏并网发电系统变功率输出技术的研究及应用现状,提出了一种新型的参考电流型变功率输出控制策略。通过光伏功率与指定功率的比较,实时改变光伏电流,可以实现最大功率跟踪和指定功率跟踪两种功率输出模式,并且在日照强度变化情况下能够快速有效地控制光伏功率的输出。所提控制策略对Boost变换器进行小信号建模,详细分析了不同功率下光伏阵列等效阻抗对前级系统稳定性的影响,并介绍了双模式功率输出的控制器设计。最后仿真和实验结果验证了所提控制策略的有效性。

多功能直流电子负载的设计与实现

以PIC16C716低功耗单片机为核心,设计了一种可以在恒流、恒压、恒阻和恒功率多种模式下工作的直流电子负载,给出了相关硬件电路的具体设计方案。通过软件优化设计,系统具有很高的负载精度、良好的负载稳定性和调节控制的方便性。实际测试结果表明,各种工作模式下参数测量误差均在0.5%以内,系统性能优于其他同类同级别产品。

直流电子负载的设计

以PIC16C716低功耗单片机为核心设计了可以在恒压和恒流两种模式下工作的直流电子负载.通过功率控制,在恒流模式下,流过负载的电流恒定不变,且电流值可以设定;在恒压模式下,加在负载上的电压恒定不变,且电压值可以设定.系统可以显示电压电流参数,测量误差在0.5%以内.

单-厚盘转子过两阶临界转速的瞬态振动分析

航空发动机特殊的鼓式压气机结构可简化为径向转动惯量大于轴向转动惯量的厚盘转子系统,其做正进动时存在两个固有频率.计算了单-厚盘转子分别以定角加速度和定功率过两阶临界转速时对不平衡激振力的瞬态响应,其中定功率厚盘转子还与外界能源发生非线性耦合.结果发现,单-厚盘转子的低阶振型为轴的弯曲,高阶振型为盘的偏摆,其中高阶模态是厚盘转子特有模态;过临界转速时瞬态振动由转子的自由振动和强迫振动合成;当功率不足够提供转子通过临界转速时,出现外界能源与转子系统的能量耦合,造成瞬态振动急剧增大而"失速".

交流-直流转换器高转换效率控制方法

为了提升工作在不连续模式下反激式交流-直流转换器的转换效率,研究和分析了一个开关周期中系统在各状态时的功率损耗机制,在此基础上推导与建立了反激变换器系统功率级损耗模型.通过对该模型进行MATLAB分析和仿真,得出了各关键系统参数的损耗曲线及其对系统总损耗的影响。基于对损耗因子的分析,提出了一种高效的恒压控制策略,该策略中各参数控制曲线均基于MATLAB建模分析.文中所提恒压控制策略采用0.35μm/700V/BCD(Bipolar-CMOS-DMOS)工艺实现,仿真与实测结果均验证了其具有良好的负载响应能力.通过对流片后的芯片进行测试,其5W下的效率可达83%,超出最新DoE.6能效标准,实现了高效能转换.

电网不平衡下基于滑模变结构的三相电压型PWM整流器恒频控制

基于滑模变结构的控制算法只需在αβ坐标系下完成控制目标无需进行复杂的d-q坐标系变化,且实现了恒频控制。当电网电压不平衡时,通过设置三个控制目标来对系统进行控制,即消除负序电流、消除有功功率波动、消除无功功率波动。为了提高控制精度,通过采用T/4延时法只提取正序电流分量和负序电压分量,无需提取负序电流分量,针对设置的三个控制目标进行不同的功率项补偿,进而达到控制目标的要求。理论推导和仿真实验结果证明了该控制策略的正确性和有效性。

一种用于AMOLED显示驱动芯片的电荷泵设计

基于开关电容系统理论,设计了一种多通路输出的电荷泵,为AMOLED显示驱动芯片中的源驱动和栅驱动电路提供电源电压。使用混合调制模式,根据源驱动和栅驱动的等效负载情况,分别设计相应的环路调制电路,在实现恒压输出的同时,降低VDH纹波电压与电源噪声,提高功率效率。基于0.18μm HVCMOS工艺的仿真结果表明,电路能够获得较小的VDH纹波电压,电源电压在2.6～3.3 V的范围内变化时,功率效率最高可达94.54%。

低温再热器入口管道线状偏离机理分析

某新建300 MW火力发电机组短时试运行后,低温再热器入口管道发生大范围线状偏离,支吊架存在严重压死、过载等现象。为探究引起管道发生线状偏离的机理,本文通过对实际安装的恒力支吊架进行载荷测试试验,得到恒力支吊架存在较大的载荷偏差度及恒定度;通过管道静力模拟计算,得到试运行后管道垂直方向的线状偏离与实测基本吻合,在此状态下管道一次应力超标、端点推力及推力矩急剧增大。分析认为,引起动力管道发生线状偏离的因素较多,其中恒力支吊架载荷偏差度及恒定度过大造成支吊架输出载荷与管道自重不匹配是最关键因素。恒力支吊架的结构特点决定了其无法在冷、热态时保持输出载荷绝对恒定,建议在动力管道设计中要尽可能优化管道支吊方式,并在支吊架采购及日常维护中加强管理与监督。

恒力车削过程的模糊指数趋近律互补滑模控制

恒力车削对于缩短加工时间、提高加工效率具有重要意义。针对车削过程中切削深度发生变化时的恒力控制问题,采用互补滑模控制方法削弱传统线性滑模控制器的抖振,并结合模糊控制策略在线实时整定指数趋近律互补滑模控制器的指数系数,提出恒力车削过程的模糊指数趋近律互补滑模控制方法。分别在车削过程切深突变和线性变化两种情况下与PID/PD复合控制方法、趋近律指数系数恒定的互补滑模控制方法及传统线性滑模控制方法进行了仿真比较。仿真结果表明,所提方法的超调、稳态误差和抖振幅度等性能指标均有所减小,且具有更强的鲁棒性,展现出对车削过程恒力控制的优越性以及对削弱传统线性滑模控制器输出抖振的有效性。

直流微电网自适应滑模控制策略

为提高微电网的稳定性,提出一种集自适应观测技术、滑模控制方法、定频PWM技术于一体的新型定频PWM自适应滑模控制策略,可在不需要增加额外传感器/硬件电路的情况下实现对状态变量的快速跟踪和调节,便于直流微电网内微电源和负荷的扩展与即插即用,且简化了滤波器的设计难度。同时,采用非线性复合控制方法在恒功率负载突变的情况下实现对母线电压和系统稳定控制的目标。初始状态的合理选择、变切换面的设计,使得状态变量全程处于滑动模态,并且抖振现象得以减轻。在包含光伏电源、燃料电池、蓄电池、双向Buck/Boost变换器、恒功率负载与阻性负载的直流微电网仿真环境中,验证了所提控制方法的有效性。

风翼-柴油机混合动力船主机降速模式

为了探索风翼-柴油机混合动力船主机降速航行模式,分析了风翼船机桨的能量传递,以及风翼助航对船舶阻力和主机的影响。分别研究了定速航行和定功率航行两种主机降速航行模式的特点。通过对比得出定速航行更适合于风翼-柴油机混合动力船舶,为风翼-柴油机混合动力船舶的推广应用提供了理论依据。

带恒功率负载Buck变换器的模型预测控制

针对含恒功率负载(Constant Power Load,CPL)的Buck DC-DC变换器稳定性和负荷不确定性问题,提出一种含高阶滑模观测器的模型预测(Model Predictive Control,MPC)控制策略.首先,根据MPC理论,构建Buck变换器的目标函数,建立滚动优化跟踪方程并求解最优控制律.其次,构建高阶滑模观测器,提高电压的控制精度并消除抖振及相对阶问题.最后,对其进行小扰动的稳定性分析,建立源、负载侧的等效模型.在CPL与阻性负载投切较为频繁时,与传统双闭环PI调节和MPC控制进行比较,仿真结果表明:在负载变化时,基于高阶滑模观测器的MPC控制具有良好的动态性和鲁棒性且能对母线电压进行精确跟踪与控制.

风力发电机电容缓冲双参数控制器储能策略

为改善由于风速波动而引起的风力发电机电能品质不佳的问题,该文利用能量缓冲和闭环反馈技术,结合电力分段线性方法,针对离网型风电系统提出一种电容缓冲双参数控制储能策略。在Matlab/Simulink中通过建模仿真,实现了恒流恒压充电、动态储能补偿和低风速下储能,验证了设计的正确性。由于该电源管理单元具有低风速储能的优点,所以该设计的双参数控制器风能利用率高,应用风速范围广,为以后的开发研究提供了有益参考。

基于滑模的直流微电网电压稳定方法

直流微电网中含有大量的Boost变换器等电力电子器件,这些变换器表现为恒功率负载(CPL),具有负阻抗特性,会破坏系统的稳定性。为此提出一种基于滑模的控制方法,用于给CPL提供稳定的功率和电压,提高系统稳定性。首先介绍了CPL的负阻抗特性,然后通过雅克比矩阵和特征值分析CPL引起的系统不稳定性,基于此提出一种滑模面,选取指数趋近率求解控制率,最后通过仿真验证了所提出的控制方法在不同工况下的有效性。

一种反激式LED恒流驱动电路的设计与实现

设计了一种输出功率达120W的反激式变换LED恒流驱动电路,其输出电压范围为33～37V,可为120只功率为1W的LED管采用10串12并混联方式组成的LED阵列提供驱动电流。对其功率因数校正电路、反激式变换电路、恒流控制电路进行了设计和试制,性能测试表明,其输出恒流效果较好,电流稳定度约2.7%,输出电压纹波低,可用于恒流驱动混联方式组成的多只LED阵列。