低复杂度永磁同步电机三矢量固定开关频率模型预测电流控制策略

针对传统永磁同步电机(permanent magnet synchronous motor,PMSM)三矢量模型预测电流控制(three-vector model predictive current control,TV-MPCC)存在开关频率不固定和计算复杂的问题,提出一种固定开关频率TV-MPCC策略。利用前一周期的零电压矢量和参考电压矢量所在扇区来快速筛选所需最优电压矢量和次优电压矢量,避免了无效枚举计算,从而降低了开关频率和计算复杂度。引入系统d和q轴电流差参数,计算各电压矢量的作用时间,确保电压矢量作用时间恒大于零和开关频率固定。以三相两电平电压型逆变器驱动的表贴式PMSM为被控对象,通过仿真和实验对传统TV-MPCC策略和所提三矢量固定开关频率模型预测电流控制策略进行对比研究,仿真和实验结果表明,所提策略在保证系统稳态和动态性能的基础上,在固定和降低开关频率的同时,降低了计算复杂度。

期望扇区三矢量模型预测电流控制

三矢量模型预测电流控制需要依次计算6扇区电压矢量的作用时间,再由价值函数选取期望电压矢量,存在计算量大的缺点。本文提出一种基于期望扇区的三矢量模型预测电流控制,以快速确定期望电压矢量。首先,建立d-q轴的三矢量电流模型,给出其三矢量作用时间;然后,令预测电流为期望电流,可以获得期望电压矢量,并利用Clark变换得到α-β轴的期望电压矢量;最后,利用反正切函数求得期望电压矢量角度,确定期望电压矢量所在的期望扇区,得到期望三矢量及其作用时间。仿真和实验表明,该方法能够保持很好的控制系统性能。同时,该方法只需一次计算期望电压矢量角度即可确定期望三矢量及其作用时间,比传统三矢量方法有效缩短了算法执行时间约60%。

基于FPGA的PMLSM三矢量模型预测电流控制IP核设计及硬件在环验证

为了提升永磁直线同步电机(PMLSM)电流控制的稳态性能和执行速度,同时降低资源消耗,基于现场可编程门阵列(FPGA)设计了一个三矢量模型预测电流控制(TV-MPCC)知识产权(IP)核,并利用FPGA在环可视化验证方法,建立了一个PMLSM的TV-MPCC IP核验证系统。通过Simulink对TV-MPCC策略进行算法级仿真,并优化了基本电压矢量的作用顺序;采用并行与资源共享硬件优化技术设计并封装了一个TV-MPCC IP核,并对其进行了功能仿真;将设计部署在FPGA芯片XC7Z020CLG400-2上,利用FPGA在环可视化验证平台进行实验研究。结果表明,TV-MPCC策略下d、q轴电流跟踪误差和电流脉动均降低90%以上;FPGA工作在100 MHz下,实现一次算法的时间为0.62μs,仅为软件PyCharm执行时间的0.414%。

永磁同步电机三相矢量双选取预测转矩控制

针对永磁同步电机在占空比模型预测转矩控制下,存在计算量较大、稳态性能不够理想的问题,提出一种三相矢量双选取模型预测转矩控制方法。首先将定子磁链所在空间复平面6个扇区重新划分为3个扇区;其次,设计一种基于三相电压矢量的新型开关表,依据新型电压矢量选择表,从三相电压矢量中选择出两个有效电压矢量,再加入一个零矢量,仅进行一次占空比计算,就可输出任意幅值、相角的期望电压矢量。仿真结果表明,该策略减少了系统计算时间,有效地抑制了转矩和磁链脉动且稳态性能良好。

基于时间序列的改进型永磁同步电机三矢量无模型预测电流控制策略

针对永磁同步电机驱动系统传统的三矢量模型预测电流控制策略参数鲁棒性差的问题,提出一种基于时间序列的改进型三矢量无模型预测电流控制策略,以消除参数失配的影响,提高系统的鲁棒性。首先,建立时间序列数据驱动模型,将输入输出数据拟合为离散传递函数,并结合递归最小二乘法在线估计模型待定系数,预测所需变量。此外,对矢量扇区进行重新分类,以优化三矢量组合的选择过程。引入矢量占空比直接计算方法,抑制电机参数入口对占空比计算环节的不确定性影响,进一步提高系统的鲁棒性。最后,仿真和实验结果表明,所提出的策略能有效提高模型参数的鲁棒性,dq轴电流纹波减小,电机参数变化引起的干扰得到有效抑制。

一种新型三电平变换器中点电压平衡调制策略

在大功率轨道交通装备领域中,三电平变换器因具有众多优点,在实际中得到广泛应用,但是也存在中点电压不平衡这一固有问题。为解决三电平中点箝位(NPC)型变换器存在的中点电压不平衡问题,减少输出相电流畸变情况,提高系统运行稳定性,文章提出了一种基于分析中点电荷量的双自由度新型中点电压平衡调制策略。该调制策略首先从数学分析的角度介绍了三电平变换器直流侧中点电压不平衡问题的原因;之后分析了在空间矢量脉宽调制(SVPWM)技术中,电压矢量输出序列对中点电压的影响;最后基于上述分析结果,改进传统的电压矢量输出序列,并基于改进序列的特点提出了一种新的双自由度中点电压平衡调制策略,通过双自由度的平衡因子调节作用时间。理论上,所提出的新型调制策略具有更多可控电荷量,相较于传统方法具有更良好的控制效果;仿真和试验结果验证了所提的新型调制策略对中点电压的控制效果具有更好的快速性和稳定性。综上所述,文章所提的新型双自由度调制策略可更有效解决三电平变换器存在的中点电压不平衡问题。

基于SVPWM调制策略的T型三电平逆变器研究

针对T型三电平逆变器在新能源发电领域的广泛应用,分析了T型三电平逆变器的结构和工作原理,阐述了空间矢量脉冲宽度调制(SVPWM)策略的思想,详细介绍了参考电压矢量位置判断、基本矢量作用时间计算和基本矢量作用时序生成三个步骤的实现方法.借助Matlab/Simulink软件搭建了基于SVPWM调制策略的T型三电平逆变器的仿真模型,仿真结果验证了仿真模型的正确性和SVPWM调制策略的有效性.

基于虚拟电压矢量的双三相直线磁通切换永磁电机容错SVPWM策略

高可靠性是电梯驱动系统的首要指标。针对双三相直线磁通切换永磁(dual-three-phase linear flux switching permanent magnet,DTP-LFSPM)电机单相开路故障,提出一种基于虚拟电压矢量的容错空间矢量脉宽调制策略。首先,基于单相开路故障下的五维变换矩阵计算得到故障后的32个空间电压矢量分布。然后,筛选部分空间电压矢量,以z子空间电压幅值为零且每个扇区产生对称的脉宽调制波形为目标,重构得到12个虚拟电压矢量,相邻的2个虚拟电压矢量都由3个基本电压矢量组成,并用于合成参考电压矢量,不仅可以减少单相开路故障容错控制时的电流谐波,而且具有计算简单,易于硬件实现等优点。最后,搭建DTP-LFSPM电机驱动控制系统仿真与实验平台,仿真和实验测试结果证明所提容错策略的正确性和有效性。

永磁同步电机新型模型预测电流控制

为降低传统多矢量模型预测电流控制(MPCC)算法的计算量和复杂度,并保证良好的控制性能,提出了快速筛选第二电压矢量的新型多矢量MPCC算法。根据电流无差拍控制原则,通过直交轴电流差值定义直交轴电流判定因数,简化了第二电压矢量选择过程,减轻了控制芯片的计算量,并保持了低电流脉动的优势。在新型双矢量MPCC算法基础上,提出了结合直交轴电流判定因数和有效电压矢量表用以直接选择第二电压矢量的新型三矢量MPCC算法。实验结果表明,新型多矢量MPCC算法在保持传统多矢量MPCC算法控制性能的同时,新型双矢量MPCC算法的计算量减少33.96%,新型三矢量MPCC算法的计算量减少48.7%。

一种适用三电平并联系统的虚拟矢量调制策略

直流侧中点电位平衡和零序环流抑制是保证三电平逆变器并联系统正常运行的重要问题,然而基于冗余小矢量对调节的环流抑制方案进一步增加空间矢量脉宽调制(space vector pulse width modulation,SVPWM)中点电流无法对称消除的场景,加剧双机系统中点电位不平衡程度。该文基于虚拟矢量合成思路,提出一种满足零序环流抑制和中点电位平衡需求的双机虚拟矢量调制方法。该方法重新定义虚拟中矢量,通过缩短中矢量作用时间和增加参与合成的对称冗余小矢量以减少中点电流不平衡场景;分析不同扇区不同控制目标下虚拟矢量合成规则,利用相占空比法优化虚拟矢量的作用顺序,减少矢量合成过程中的开关次数。与传统SVPWM策略下中点电压变化量的对比分析表明,所提方法能够削弱环流抑制和中点电位平衡的耦合关系。最后,利用Starsim平台实验验证该策略的有效性。

基于扩展电压矢量的三矢量模型预测电流控制策略

针对传统永磁同步电机模型预测电流控制策略中矢量作用方向、幅值局限导致控制系统稳态特性不佳的问题,提出一种改进的三矢量模型预测电流控制策略。首先,引入虚拟矢量来扩展电压矢量控制集为系统提供更灵活的控制选择。其次,根据无差拍控制原理获得参考电压矢量,并判断出参考电压矢量在扇区的具体位置。以电压矢量为价值函数的基础元素,并对参考电压矢量与有效电压矢量做差分析。根据设计出的筛规则获得最优有效电压矢量,简化了电压矢量筛选过程。通过实验结果表明,对比于传统的模型预测电流控制,本文所提出的控制策略显著地减少了电流与转矩脉动,另外在电机转速方面呈现出更加平滑的速度曲线与更小的超调量,提高了电机的动态响应性能与控制能力。

气象卫星大气导风研究进展和未来展望

本文主要回顾了气象卫星导风的发展历程并对未来发展方向进行了阐述.引言部分首先回顾发展历程并介绍了导风发展史上的一些里程碑事件,分别对中国、美国、欧洲以及日本的气象卫星导风情况进行了简要介绍.第一节详细总结了多种传统气象卫星导风算法的特点和关键技术,介绍了交叉相关法、形态辨认法以及亚像元法.此外,还描述了五种较为常用的高度指定算法,对传统导风追踪算法以及高度指定算法的原理进行了详细地描述.第二节归纳了最近几年基于计算机视觉和机器学习技术发展起来的多种新体制的气象卫星导风产品,分别介绍了光流法、三维导风以及中尺度导风的优势和研究背景.最后,对比了传统与新型气象卫星各种导风算法的优缺点,展望了未来的发展趋势和应用前景.特别是指出光流法导风有着空间分辨率高、三维导风能得到更多层风场的信息、中尺度导风则能对特殊天气如热带气旋实现高时空分辨率的观测的优势,并提出三维导风与中尺度导风的应用研究将是未来重要发展方向.

基于改进SMO的PMSM有限集模型预测电流控制

针对永磁同步电动机三矢量有限集模型预测控制系统对于电机转子信息依赖性较高的问题,利用滑模观测器观测电机转子信息,并对其进行改进,采用新型趋近率函数代替符号函数,削弱系统抖振现象,采用同步旋转坐标系下的滤波器达到补偿相位滞后、增强滤波效果的目的,实现对于转子位置和角速度的准确观测。仿真及实验结果表明采用的该控制方法具有较好的稳定性,改善了系统控制性能。

晶闸管和IGBT混合的三相电机两相变频控制策略

现有三相交直交变频电路中大多使用IGBT作为电力电子器件,为了进一步降低低压大容量变频器设备成本,减少IGBT的使用,提出了一种晶闸管和IGBT混合的三相电机两相变频电路结构及四开关八电压矢量直接转矩控制策略.首先分析了利用IGBT辅助晶闸管关断的三相电机两相变频电路结构,并分析了不同开关状态下的瞬时电路工作原理,给出三相四开关拓扑下的八电压矢量生成方法;其次提出四开关八矢量异步电机直接转矩控制策略,并给出扇区划分、电压矢量选择和电压矢量伏秒生成原理;最后通过仿真实验验证所提策略的正确性和可行性.仿真结果验证了上述电路结构和控制方法的有效性.

三相异步电机匝间短路故障的诊断方法

三相异步电机是各类电机中应用量最大的一种,匝间短路故障为三相异步电机发生概率较大的一类故障。如果能实时监测电机运行状况,对运行进行健康安全评估,将能及时止损,减少损失。提出了基于扩展Clarke变换和故障特征因子Q的匝间故障诊断方法,分析了电机匝间故障的Clarke矢量的特点,对电机匝间故障的Clarke矢量取模,得到三相电流中对称分量的直流分量和2倍于基频的交流分量,以该分量的幅值与直流分量的比值作为故障特征因子Q进行匝间故障诊断。通过特征因子Q研究Clarke矢量频谱,从而判断电机故障,并且进行了理论仿真以及样机测试。

基于光储虚拟同步机的模型预测双环协同优化控制策略

随着新能源和电力电子设备的渗透率不断提高,引起新型电力系统惯量不足和稳定性下降等问题。以光储一体机并网系统为例,提出一种基于虚拟同步机(virtual synchronous generator, VSG)的模型预测双环协同优化控制(model prediction double-loop co-optimisation, MPDC)策略。在功率外环方面,根据同步发电机转子频率特性,采用模型预测控制对不同阶段的VSG参考功率进行修正。在内环方面,选取有限集三矢量模型预测电流控制(finite control set-three vector-model predictive current control, FCS-TV-MPCC)实现准确跟踪外环输出参考电压。仿真与实验结果表明,所提控制策略能提高频率跟踪精度,且与传统控制方法相比,在负载发生突变情况下可减小系统频率超调,同时降低频率变化率,从而改善有功调频特性。

双馈风机改进型三矢量模型预测电流控制

针对双馈风力发电机三矢量模型预测电流控制算法复杂度,开关频率和控制性能问题,本文提出一种改进型三矢量模型预测电流控制算法。该算法旨在降低计算复杂度,同时固定开关频率并提升控制性能。首先,采用转子电流d、q轴无差拍控制原理对第一与第二最优电压矢量进行快速矢量选择,从而提高矢量选择效率,其次,基于转子电压d、q轴无差拍控制原理分配电压矢量作用时间,降低矢量作用时间计算复杂度,最后,按照每个控制周期固定开关频率原则对电压矢量作用顺序进行优化,以固定开关频率。仿真和实验结果表明,与三矢量模型预测电流控制算法相比,该算法运行时间缩短,在固定开关频率的同时有效减小了转子电流、电磁转矩和输出功率脉动,具有良好的控制性能。

背负式激光雷达在全息测绘中的应用

随着城市智能化进程的加快和AI时代的快速发展,人们对基础地理信息的数据需求越发强烈。智慧城市、数字孪生城市的建设和发展迫在眉睫。高精度的城市空间信息(建筑、道路、水系、基础设备等城市地理实体的空间位置和属性信息)和物联网动态传感器(路况监测系统、公共交通刷卡系统、地图智能导航系统、停车场公共服务系统以及水文数据、空气质量、气象数据和地下空间传感系统等)的结合开发是智能化城市发展升级的必要趋势,全息测绘的全要素地形的采集和空间地理信息的获取为智能化城市的发展提供了精准的数据支撑。

p62基因过表达慢病毒载体的构建及表达

目的构建p62基因过表达慢病毒载体及其表达系统,并在人单核细胞白血病细胞(THP-1)中稳定表达,为在细胞水平研究p62基因的作用提供途径与方法。方法采用聚合酶链式反应(PCR)扩增p62基因片段,将扩增产物连接至线性化pcDNA3.1-Flag-PCDH10真核表达慢病毒载体;PCR鉴定重组质粒,将构建成功的重组质粒和包装质粒共转染至人胚胎肾细胞293(HEK 293T);用重组慢病毒感染人单核细胞白血病(THP-1)细胞,氨苄霉素筛选阳性细胞克隆株;Western blot和实时荧光定量聚合酶链反应(RT-qPCR)检测高表达p62基因的THP-1细胞株(过表达组)和转染不含p62基因空质粒(对照组)的THP-1细胞株;感染肺炎克雷伯菌(Klebsiella Pneumoniae,K.p.)后,RT-qPCR检测THP-1细胞中肿瘤坏死因子(TNF)-α、白细胞介素(IL)-1β和趋化因子1(Cxcl1)表达水平。结果通过PCR成功获得p62基因片段并连接到pcDNA3.1-Flag-PCDH10病毒载体上,并且PCR检测显示p62-pcDNA3.1-Flag-PCDH10重组质粒构建成功;挑选慢病毒感染THP-1细胞后抗氨苄青霉素细胞株,Western blot检测结果显示药筛存活的THP-1细胞较对照组细胞P62蛋白表达增多(P<0.001),且RT-qPCR检测显示p62 mRNA表达增高(P<0.001),说明成功构建高表达P62蛋白的THP-1细胞株;感染K.p.后,高表达P62的THP-1细胞中TNF-α、IL-1β和Cxcl1表达水平增高(P<0.01)。结论经三质粒包装系统可以成功构建p62-pcDNA3.1-Flag-PCDH10慢病毒载体及高表达P62蛋白THP-1细胞株,为后续p62基因的研究提供了基础。

不同测地型GNSS接收机在峡谷区控制测量数据分析

某水库勘测设计阶段测图控制网采用四等GNSS三维控制网(精化高程),针对测区山大沟深,地形陡峻,属于典型的“V”型高山峡谷地形,可见卫星数量很少,且高度角大于30°,控制网测量时分别采用8套华测i90接收机和8套华测P5(配套HXCCGX601A扼流圈天线)接收机,对两种接收机的观测数据、基线精度、同步环闭合差、平差精度等方面进行对比分析,数据比较结果表明,带有扼流圈天线的分体型GNSS接收机在高山峡谷条件下观测效果强于标称精度相同的一体化GNSS接收机,建议在类似不利观测条件下应尽量选择带扼流圈天线的分体型GNSS接收机。