基于双闭环控制的三相四线制逆变器控制研究

三相四线制逆变器具有更好的不平衡负载驱动能力,被广泛用于不间断电源等领域。对于这种离网模式下的逆变器而言,通常使用电压电流双闭环控制模式对输出进行控制。提出一种无需坐标变换的电压电流双闭环控制,实现输出三相之间完全解耦。由于准比例谐振(Quasi Proportional Resonance,QPR)控制对交流信号的控制效果更好,因此电压外环采用QPR控制,电流内环采用比例控制。实验证明了所提控制方法的有效性。

基于积分滑模观测器的直线振荡电机谐振频率跟踪控制

现有直线振荡电机(LOM)无位置传感器谐振频率跟踪控制方法存在行程观测精度低、抗干扰能力差等问题,容易导致谐振频率跟踪精度低、频率振荡严重。为提高谐振频率跟踪控制性能,该文研究了一种基于积分滑模观测器(ISMO)的新型谐振频率跟踪控制方法。首先,基于LOM工作在系统谐振频率点时行程-电流相位差为90°的特点,提出一种双互相关函数比值方法,消除了行程变化对谐振频率跟踪控制的影响。其次,采用积分滑模面及新型趋近律设计ISMO,并利用二阶广义积分器获取行程估算信号,大大提高了行程估算精度。最后,对比实验结果表明,所提方法能够有效提高谐振频率跟踪精度、稳定时间及抗干扰能力。

亚共振双质体振动筛的研制与应用

针对振动筛故障率高、作业率底的问题,研制了亚共振双质体振动筛,该设备具有亚共振双质体技术、大型化、通用化、低维护量、智能化等性能特点,使用后比原振动筛作业率提高了8.3%,故障率、维护成本、能耗分别降低了5.2%、54.3%、75%,是一种安全可靠、维护方便、高效节能的振动筛分设备。

基于双磁场耦合式无线电能传输的WPT系统研究

无线电能传输(WPT)被广泛用于飞机、电动汽车、手机等领域,磁耦合谐振技术(Magnetic Coupling Resonance,MCR)是实现WPT的技术手段之一,具有效率高、传输距离远等优势。针对传统MCR技术的单线圈传输系统输出功率有限的缺点,采用一种前级双线圈传输系统,前级利用两个线圈进行并联,同时进行双磁场耦合谐振式电能传输,共同给负载供电,以期输出功率放大。同时,采用模型预测控制方法对逆变器进行控制,利用模型预测控制的高抗扰性去优化WPT系统的稳定性。仿真和实验验证了所提系统的有效性。

悬臂式TMD在大型挤压机设备基础减振中的应用

某大型石油化工企业高密度乙烯(High-Density Polyethylene,HDPE)生产装置HDPE挤压机设备与其基础产生共振,附属设施振动剧烈,并导致液压油管出现断裂事故。本文采用悬臂式调谐质量阻尼器(tuned mass damper,TMD)通过有限元模拟及现场试验的方法对设备基础进行减振控制研究。首先阐明了悬臂式TMD的工作原理以及使用悬臂式结构的原因;然后通过有限元模拟不同工况下的各测点的基础振动情况,模拟结果进行对比分析;最后现场安装产品进行试验,测试其对设备基础减振效果。结果表明:悬臂式TMD对设备基础减振效果良好,减振率可达50%左右,与有限元模拟结果接近,能满足HDPE挤压机设备按设计满负荷状态下正常运行。

一种应用PIR控制器的双馈风力发电机组电流谐波控制方法

基于一种应用比例积分谐振(PIR)控制器的双馈风力发电机控制方法及其参数整定原则,对双馈型风力发电机进行了详细地建模分析,结果显示谐波电压和谐波电流造成了系统输出功率以及电磁转矩的波动。研究表明通过引入一种新型的PIR控制器,可以增强对谐波的控制能力,实现多种控制目标。在定子同步旋转坐标系下,当谐振控制器R的谐振频率为6倍工频时,能够对常见的5次、7次谐波电流进行有效的控制,同时不影响基波分量的控制。通过分析控制器参数对系统稳定性的影响,确定了分频段的参数整定原则。在Matlab/Simulink中建立了双馈风电机组的仿真模型,并将该算法应用于一台110kW双馈风力发电地面实验平台。仿真和实验结果都表明了所提控制方法的有效性与实用性。

动态电压恢复器比例谐振控制

针对动态电压恢复器(DVR)的快速和精确电压补偿问题,提出一种基于比例谐振控制的DVR双环反馈控制策略,电压外环将电容电压和指令输出电压比较,得到的电压偏差信号经过比例谐振控制器,控制器输出信号交给电流内环处理,而电流反馈内环采用简单比例控制以保证系统的快速性。将比例谐振控制器应用于DVR输出补偿电压控制策略中,可实现对指令补偿电压信号的无静差跟踪。在比例谐振控制器频率特性分析的基础上,详细分析离散域下引入控制延时的DVR反馈环控制系统。分析表明电流内环具有可靠的稳定性,作用于电压外环的比例谐振控制保证了系统的稳态精度,以及对负载电流的抗干扰能力,整个控制系统具有良好的动态和稳态性能。仿真结果验证了理论分析的正确性和所设计方法的有效性。

双Buck逆变器的建模与优化设计

对双Buck逆变器进行小信号分析和建模,研究了一种引入谐振控制器的瞬时电压电流反馈双环调节方式。电流内环采用滞环控制,具有易于实现、无条件稳定和响应速度快等优点;电压外环保证了输出电压具有较好的正弦度和稳态特性。此外,谐振控制器的引入也使系统输出外特性显著提高,与传统的采用电流前馈环提高负载抗扰动能力的方法相比,在不增加控制环的基础上,提高了系统的稳态性能,节约了逆变器成本。仿真和实验验证了该控制方案的可行性,系统取得了较好的输出波形质量,较快的动态响应,精确的稳压精度和较高的效率。

小功率单相并网逆变器并网电流的比例谐振控制

针对小功率单相并网逆变器传统网压前馈的PI(比例积分)控制器在跟踪正弦电流指令时存在稳态误差和抗干扰能力差等方面缺陷,文中给出了一种PR(Proportional-resonant比例谐振)控制器,并在稳定性、稳态误差和抗干扰性能上比较了PI和PR两种控制器.最后,搭建了仿真和实验平台,对理论分析结果进行验证.结果表明PR控制器在单相并网电流控制更具有优越性.

基于LLC谐振变换器的电力电子变压器

提出了一种基于LLC谐振变换器的三级型降压式电力电子变压器(PET)拓扑结构。所述结构的输入侧高压级为二极管钳位三电平整流电路,以降低开关器件耐压等级;隔离级采用了三电平LLC串联谐振型DC/DC变换器,其每个主开关电压应力是输入电压的一半,并且在全负载范围内工作在软开关状态,可降低PET的损耗,提高其效率;输出侧低压级为两电平三相四桥臂逆变电路,以应对大量存在的不平衡和非线性负载。对所述的PET结构进行了控制方案设计,并做了仿真研究。仿真结果表明:该PET结构在实现了传统变压器隔离、变压和能量传递等功能的基础上,还具备电能质量调节功能,可有效避免系统与负载之间因不平衡或畸变而对彼此产生的影响。

一种串联谐振升降压式DC-DC变换器拓扑分析

提出了一种新型串联谐振升降压式DC-DC变换器拓扑。采用全桥结构产生电压方波,经并联式双串联谐振LC网络后,在LC串联支路上产生交流电流,电平钳位网络输出稳定的直流电压,在开关损耗小的前提下,其调压范围变宽。采用频率控制,避免了由开关导通和关断时间不均匀引起的损耗和温升过大等问题。通过MATLAB仿真和实验验证,证明了所提出的拓扑的正确性。

智能软开关非接触电源研究

提出一种非接触供电系统的新型控制方法,由ARM控制器根据输出端的功率值调整开关器件的占空比,使非接触电路的负载特性稳定;谐振直流环使开关器件工作在ZVS软开关状态;再由输入端和输出端的效率值动态调整开关器件的驱动频率,以跟踪效率的峰值点,使原边变换器输出的电压和电流同相,则开关器件又工作在ZCS软开关状态;非接触变压器的耦合系数由计算得到,ARM控制器将不同耦合系数的谐振频率以表格形式存储在非易失SRAM存储器中,在下次开机时自动进入谐振状态,实现智能控制;在耦合系数不断变化的非接触供电系统中,采用这种方法还可实现动态的高速频率跟踪;当输入电压为直流310 V,输出功率为3 kW时,效率峰值达到94%,仿真和实验的结果验明了样机的可行性。

同步整流双谐振LLC-DCX悬浮控制电源研究

针对传统悬浮控制电源设计中存在的占空比失调、稳压率差及转换效率低等问题,提出基于同步整流双谐振LLC-DCX的两级式变换方案。该方案在实现主次侧开关管ZVS和二次侧整流管低损耗的同时,降低了输入电流纹波;在介绍了双谐振LLC-DCX的工作原理的基础上,讨论了电源的关键参数设计。210W,220-380V输入、4路输出的原理样机实验结果及比较很好地验证了研究方案的先进性与可行性。

基于H-MMC的直驱式永磁同步风力发电系统的运行与控制

提出了一种基于六边形模块化多电平交交变流器(H-MMC)的直驱式永磁同步风力发电系统,可以将三相风力发电机通过一级交交变换后直接并入三相交流电网,具有功率损耗低、变流器电容电压纹波小、无升压变压器并网的优点。详细分析了该系统的功率特性及变流器子模块电容电压波动的情况,提出了基于环流控制的电容电压平衡控制和基于双比例谐振控制器的电流跟踪控制,最终实现了风力发电机最大功率点跟踪下系统的稳定运行。MATLAB/Simulink仿真和RT-LAB硬件在环实验结果验证了基于H-MMC的风电系统具有良好的稳态运行特性和动态响应特性。

新型高压变频串联谐振试验电源逆变器的设计

采用大功率IPM模块代替GTR、IGBT等开关器件设计逆变器,运用电压幅值、频率综合控制策略控制逆变器产生正弦波,在IPM集成过流、短路、欠压和过热等保护功能的基础上,设计一种新型高压变频串联谐振试验电源逆变器,并利用16nF试品电容进行实测分析.结果表明,设计的电源逆变器能扫描到谐振频率,与理论计算值相比,误差在±0.4Hz之间,输出谐振高压是原有装置的1.75倍,保护功能更加可靠完善.

一种新型八边形可控双陷波天线的分析与设计

文章提出了一种新型贴片八边形可控的双陷波天线,该天线采用了八边形贴片作为辐射单元,通过在微带馈线上嵌入型枝节谐振结构来形成陷波特性,从而限制某些频段的信号对超宽带通信系统的影响。通过调整枝节谐振结构的长度,可以改变陷波频段中心频点的位置,从而实现超宽带天线的陷波频段可调,为超宽带天线在不同频段进行陷波应用提供便利。

基于实测数据的谐波负荷模型控制策略

负荷建模对维护电力系统的安全稳定运行有重要意义。提出一种基于实测数据和谐波发生机理的谐波负荷模型,在分析实测数据的基础上,将受控电流分解为基波与谐波分量分别控制。谐波电流采用基于电压前馈解耦的双闭环控制策略,保证运行过程中的功率平衡和稳定性;提出一种改进型的准PR双谐振控制方法对dq0轴谐波电流进行跟踪控制,能够同时控制2个相邻的奇次谐波,在满足控制精度的同时有效简化了控制器。仿真结果表明,模型控制策略具有较高的精准度和快速性,且模型电路结构利用现有技术可方便实现,实用性较高。

中小型风力发电系统单相并网逆变器控制策略研究

介绍了适用于中小型风力发电系统并网的单相逆变器主电路拓扑及其典型控制策略;针对传统PI控制器和新型PR控制器进行了详细的理论分析和比较。利用Matlab/Simulink搭建了风力发电系统单相并网逆变器仿真模型,分别对PI控制器和准PR控制器进行了仿真研究。仿真结果显示,新型准PR控制器具有更好的稳态特性、跟踪特性和更强的抗电网扰动能力。该控制策略对于中小型风力发电系统并网逆变器的实际应用具有重要意义。

静止同步串联补偿器控制方式及特性研究

基于dq同步旋转坐标系建立静止同步串联补偿器(static synchronous series compensator,SSSC)的数学模型,采用电压外环电流内环的双环控制实现对SSSC的控制。基于IEEE次同步谐振第1标准测试系统,考虑仅由固定电容提供串补及其中部分由SSSC提供串补的2种补偿方案,利用测试信号法计算2种补偿方案下发电机组的次同步阻尼特性,并进一步分析SSSC在次同步频率范围内的阻抗特性。研究表明:次同步频率下串有SSSC支路的阻抗特性与串有等值电容支路的阻抗特性相似,但SSSC所呈现的容抗小于固定电容的容抗,且SSSC还呈现较大的电阻分量。因此,串有SSSC的系统次同步谐振点将偏移,且谐振点附近的负阻尼大大减小,这将有利于缓解次同步谐振(subsynchronous resonance,SSR)。

基于多PR控制的并网逆变器设计与参数整定

在LCL型三相并网逆变器的应用中,电流控制器的结构和参数对系统的性能和输出电流质量非常重要。采用电容电流内环、并网电流外环的双闭环控制策略,在并网电流外环中应用并联多谐振的PR控制器,达到无稳态误差跟踪并网电流基波,减小输出电流中谐波的目的。针对控制系统阶次高,参数设计复杂的问题,采用根轨迹理论分析了双闭环控制器参数对极点的影响,并在此基础上设计控制器参数,从而保证系统有较好的稳定性和动态性能。通过仿真验证了该控制策略和参数整定方法的有效性。