基于新扩展移相双有源全桥变换器降压-升压模式下电流应力优化

为降低双有源全桥变换器在降压-升压模式下的电流应力,提出一种基于新扩展移相调制的电流应力优化控制策略.首先,将变压器两端输出高电平电压之间移相量定义为外移相角,再对比分析降压-升压模式下内移相角在变压器不同侧时变换器的工作特性,根据移相角之间的关系划分为3种工作模态,得到电流应力表达式和功率模型.然后,对比分析得到优化工作模式,利用拉格朗日乘数法算法获取电流应力最优的相移组合.最后,搭建实验平台在降压-升压模式下对变换器进行验证,实验结果表明电流应力优化控制策略显著降低变换器在降压-升压模式下的电流应力.

结合电流应力优化的ISOP-DAB变换器电压均衡控制

当输入串联输出并联(ISOP)型双有源桥(DAB)DC-DC变换器系统各模块参数不同时,系统存在传输功率不均衡导致的过电压过电流现象,严重时可能损坏器件,此外变换器运行时还需考虑其电流应力与动态性能。针对这些问题,基于双重移相提出一种结合电流应力优化的电压均衡控制方案。分析双重移相下变换器的电流应力与传输功率模型,并通过KKT(Karush-Kuhn-Tucker)条件法求取电流应力最优的移相比公式。在电流应力优化的基础上提出一种电压均衡控制方法,通过传输功率模型推导桥间移相比表达式,引入均压分量和动态传输功率,实现输入电压均衡、输出电压稳定以及提高动态性能。最后,搭建双模块ISOP-DAB实验平台进行对比实验,验证所提控制方法的有效性。

考虑电流应力优化的ISOP-DAB变换器扰动均压控制策略

针对输入串联输出并联双有源桥(dual active bridge,DAB)变换器子模块内部参数不匹配导致的功率不平衡,以及单移相(single phase shift,SPS)控制下变换器工作效率低的问题,该文基于拓展移相(extended phase shift,EPS)控制提出一种扰动均压(disturbance voltage sharing,DVS)控制策略。通过建立EPS控制下的电流应力解析模型,求解最优电流应力对应下的内外移相比组合。进一步,设计逐级扰动方案,通过扰动模块的外移相比,对各模块内部参数失配时的输入电压进行补偿。DVS控制策略在实现串并联模块间功率平衡的前提下,降低变换器电流应力,从而提升变换器的工作效率。此外,由于无需在每个控制环路中增设输入电压传感器,系统结构更为简化,硬件成本更低。最后,通过仿真和实验验证了所提控制策略的正确性和有效性。

电机控制器直流侧前置双有源桥DC-DC变换器的模型预测与应力优化混合控制

将双有源桥DC-DC变换器置于电动汽车动力电池与电机逆变器之间,可以根据电机实时转速动态调节系统直流母线电压,提升电机驱动系统的能量变换效率。然而,直流母线电压的大范围变化会带来双有源桥DC-DC变换器电流应力剧增的挑战。为此,该文分析直流母线电压动态变化条件下双有源桥DC-DC变换器的电流应力变化规律及优化方法,在此基础上提出一种模型预测与应力优化混合控制策略,将电流应力优化控制嵌入到模型预测控制中,在降低电流应力的同时还能提高系统的稳态和动态性能。另外,为了抑制模型参数失配对模型预测控制的不利影响,提出一种基于输出反馈的误差校正方法,以提高模型预测控制的参数鲁棒性。原型样机实验结果验证了所提控制策略的正确性和有效性,为直流侧前置双有源桥DC-DC变换器的电机控制器设计与控制提供了理论依据。

双有源桥三重移相电感峰值电流优化

针对双有源桥效率的提高,提出三重移相最小电流优化的控制方法。阐述了三重移相的基本原理,通过控制原副边内移相角、桥间移相角3个自由变量进而改变功率的输出;分析了三重移相正向的6个工作模式。在此基础上,进一步推导三重移相功率特性,得到不同模式下的表达式,并给出各模式的功率范围;再利用6种模式特性,得到其峰值电流特性,并以峰值电流优化作为目标,结合KKT推导得到最小峰值电流控制。最后通过1.2 kW实验平台,进行了单移相控制与三重移相峰值电流优化控制实验。实验结果表明峰值优化控制可以减小功率电感峰值电流,效率得到提高。

车用电机定子电流新型优化控制方法

为了实现交直轴电流最优匹配控制,提出了一种基于深度确定性策略梯度的车用电机定子电流优化控制方法。在不对交直轴耦合项电压进行补偿解耦的情况下实现IPMSM交直轴电流的最优匹配控制。实验分析表明基于DDPG的定子电流优化控制方法在优化交直轴电流匹配和最大转矩电流比控制方面优势显著。相比较传统的前馈补偿解耦(FFCDC)方法实现MTPA控制,同等定子电流产生转矩输出平均高出最高14%,实验验证进一步证明了DDPG具有优化交直轴电流最佳匹配和产生最大转矩输出的能力,验证了该方法的有效性。

基于身体质量指数优化管电流降低256层螺旋CT的冠状动脉成像辐射剂量的研究

目的探讨基于身体质量指数(BMI)优化管电流在256层螺旋极速CT冠状动脉检查降低辐射剂量中的可行性与应用价值,即常规回顾性心电门控技术与基于BMI优化管电流回顾性心电门控术的对比研究。方法按拟定的标准将120例病例纳入本研究,随机分为A、B两组,每组60例。A组:常规回顾性心电门控组(对照组);B组:基于BMI优化管电流回顾性心电门控组(实验组)。记录每例患者的性别、年龄、体重、身高、BMI、平均心率及扫描长度,测量并计算出原始轴位冠状动脉增强图像的图像噪声、信号噪声比和对比噪声比,同时进行图像质量评价,并计算出有效辐射剂量。然后对客观与主观图像质量评估指标及有效辐射剂量进行统计学分析。结果①A、B两组患者的图像噪声分别为:30.48±5.60、32.08±3.56,组间比较无显著差异(P>0.05)。A、B两组患者的图像信噪比分别为:15.42±3.73、14.47±2.72,组间比较无显著差异(P>0.05)。A、B两组患者的图像对比噪声比分别为:13.29±3.52、12.40±2.60,组间比较无显著差异(P>0.05)。A、B两组患者的图像总评分分别为:(3.63±0.41)分、(3.58±0.44)分,组间比较无显著差异(P>0.05)。②A、两组患者的有效辐射剂量分别为:(14.34±0.92)mSv、(7.16±1.40)mSv,组间比较有显著差异(P<0.05)。结论基于BMI优化管电流回顾性心电门控与常规回顾性心电门控技术相比,前者在满足诊断要求的图像质量的同时,可有效地降低辐射剂量。

基于电流优化的无速度传感器感应电机零频穿越策略

无速度传感器感应电机在低频区运行时,转速可观测性较差。特别是在定子零频工况时,转速不可观测。为此,该文提出了一种基于电流优化的无速度传感器感应电机零频穿越策略。首先,推导观测转速与转速误差的传递函数,证明零频工况下转速不可观测的根本原因;其次,介绍所提出零频穿越策略的原理,并对典型工况电机运行点的变化进行分析,保证在低定子频率下的转速可观测性;此外,为了在零频穿越过程中获得最优电流,提出一种主动零频穿越边界点电流轨迹优化方法,结合转矩、电流和可观测性等限制条件,将转速能观性和最小定子电流作为优化目标,推导出主动零频穿越边界点优化选择方法;最后,在2.2kW的感应电机实验装置上验证所提方法的有效性。

电磁感应式无线电能传输系统一次电流效率优化配置

电磁感应式无线电能传输系统在包含多个接收模块时通过保持一次侧发射线圈电流恒定可以实现多个二次侧接收模块间控制的解耦。当接收模块通过DC-DC控制输出电压时,一次线圈电流可以在一定范围内灵活设定,这也带来了效率优化的空间。该文建立一次电流与电磁耦合机构效率之间的定量关系,得到效率最大的一次线圈电流最优值。基于系统参数进行不同一次线圈电流下耦合机构效率的计算。搭建无线电能传输仿真系统和实验平台,仿真系统的耦合机构效率测量结果与理论计算结果相同,实验测量的效率变化规律和最大功率点也与计算及仿真结果基本一致,从而验证了提高无线电能传输系统电磁耦合机构效率的一次线圈电流优化方法的有效性。

结合电流应力优化的双有源全桥DC-DC变换器自抗扰控制

针对微电网系统中双向直流变换器需同时具有良好的稳态特性和动态响应这一问题,该文提出一种结合电流应力优化的双有源全桥(DAB)DC-DC变换器自抗扰控制方案,并对DAB变换器在扩展移相调制下的传输功率和电流应力数学模型、电流应力优化与自抗扰控制相结合等关键技术展开分析研究。在扩展移相调制基础上,利用条件极值法求解不同工作模式的电流应力最优解。同时构建自抗扰闭环,通过扩张状态观测器对系统状态进行实时估算,将输入电压突变、负载投切、电流应力优化策略导致传输功率波动等视作系统扰动并进行补偿。最后设计并研制一套200W实验样机,对比不同控制方案的性能,样机动稳态实验结果验证了所提出控制方案的可行性和先进性。

自适应滤波在永磁同步电机电流环优化中的应用

分析了永磁同步电机矢量控制中id和iq对电机输出转矩和转速脉动的影响,从改善电流环的反馈输入量id和iq的角度对电流环进行了优化,设计了一种自适应滤波器对变换后的电流进行滤波,和传统的FIR滤波器相比,算法更加简洁,并提出了在线调整收敛系数?可以改变滤波算法的收敛速度。通过实验,证明了该方法的可行性,干扰噪声降低,电机相电流得到了明显的改善,电流环得到了优化,增加了系统的动态响应速度和稳定程度。

柔性负荷与储能的交直流配电网优化调度研究

现阶段,可再生能源的成功研发与应用效果良好,将其接入到电网系统,可为柔性直流配电网系统未来阶段的学术研究奠定基础。常规情况下,交直流配电网自身的调度工作稳定性、合理性是关键问题。基于此,针对柔性负荷与储能的交直流配电网优化调度展开研究,说明调度模型的优化情况,结合相关经验,提出针对性优化调度意见,以期为相关人士提供参考。

基于虚拟功率控制双向有源全桥电路电流应力优化

为了减小双有源全桥DC-DC变换器的电流应力,提高变换器的效率,同时显著增强变换器的动态性能,文中在双重相移控制的基础上提出一种基于虚拟功率的电流应力优化方法.该方法通过建立变换器输出电压的虚拟功率模型,同时结合电流应力优化计算,可以实现变换器效率优化并显著地提高其对于负载突变和输入电压突变的响应能力.同时,该方法可以有效地改善变换器的起动特性,使得输出电压在无明显超调的情况下直接达到给定电压值.最后,搭建了基于PSIM软件的双有源全桥DC-DC变换器仿真模型,以传统的单重相移控制方法和双相移电流应力优化控制为参考,对所提出的基于虚拟功率的电流应力优化方法进行对比仿真,仿真结果验证了所提控制方法的正确性与有效性.

自适应特征谐波消除策略的并网逆变器电流跟踪优化方法

针对三相并网型逆变器由于死区、直流侧波动和电网电压谐波等原因造成的并网电流畸变严重现象,在配电网静止同步补偿器(D-STATCOM)模型的基础上提出将选择性特征谐波消除策略应用于并网逆变器,以优化并网电流波形、提高电流跟踪性能。该方法针对传统dq同步坐标系下的比例积分(PI)控制进行改进,增加了一个谐波补偿前馈环节,使用广义坐标变换检测主要的低次特征谐波,通过谐波注入的方式对PWM调制波进行重构以实现并网电流跟踪优化功能。在此基础上,还设计了自适应的前馈增益调整方法,利用最小均方(LMS)算法提高对谐波的补偿精度,同时利用线性适应元(ADALINE)网络的自学习能力提高对电压畸变的适应性。最后MATLAB仿真研究以及D-STATCOM试验原型验证了该方法的有效性。

基于在线定子电流优化的IPMSM驱动系统控制

永磁同步电机的磁路饱和及交叉饱和,会导致其电感参数与定子电流之间呈非线性变化,若不考虑电感参数的变化,势必导致电驱动系统运行时电机转矩输出能力下降和系统效率降低,甚至出现系统失稳。给出了计及磁路饱和与交叉饱和后,基于在线定子指令优化的内嵌式永磁同步电机驱动系统宽调速范围运行的控制方案,该方案自动实现MTPA控制和弱磁控制不同定子电流指令最优值的在线获取并实现不同控制方式的平滑切换。最后,通过系统仿真验证该方案的合理有效性。

基于电流环优化的双三相永磁同步电机双二阶模型预测控制

为解决传统模型预测电流控制(MPC)迭代计算次数多的问题,提高双三相永磁同步电机电压矢量合成中方向和幅值两自由度的灵活性,减少输出转矩脉动和电流脉动,提出一种基于电流环优化的双二阶模型预测控制算法。相比常规速度环采用PI和电流环采用传统MPC的控制算法,该算法速度环采用了二阶MPC控制方式,减少了速度调节时间,增加了电机抗扰性;电流环采用了二阶MPC控制方式,并将传统迭代计算方法改进为通过解析函数一次算出应输出电压矢量的方向和幅值,并增加了输出电压矢量的灵活性。运用四矢量SVPWM对电压矢量进行调制,以便减少谐波子空间的电流幅值。仿真结果表明该算法显著减少了转矩脉动和电流脉动,增加了电机的暂态性能。

双Buck-Boost集成DAB型三端口直流变换器电流应力优化

针对双Buck-Boost集成双有源桥型三端口直流变换器高频链的电流应力优化问题,提出相应的控制方法.为了实现对各个端口电压与功率的调节,高频变压器原边采用占空比控制,原、副边之间采用移相控制.副边2个桥臂之间的内移相角可以作为第3个控制量,以实现优化控制目标;提出在传统控制方法的基础上引入副边桥臂间的内移相控制,实现优化高频链电流应力的效果.建立三端口直流变换器高频链各模式下电流应力优化问题的数学模型,给出电流应力优化的实现条件.搭建500 W的实验样机,对所提的电流应力优化控制方法进行实验验证.结果表明,利用该方法可以有效地降低高频链的电流应力,提升系统效率,负载端口轻载时的效果更加明显.

多电飞机双向直流变换器的电流应力优化策略

双向直流变换器在多电飞机电源系统中有着重要的应用,为提高双有源桥双向直流变换器效率,提出一种基于双重移相模态组合控制的优化控制策略。为降低变换器电流应力,提高变换器效率,在推导不同模态下变换器电感电流、传输功率及电流有效值数学表达式的基础上,利用拉格朗日方程求取在不同模态、不同电压调节比下使得电感峰值电流最小的移相比函数。通过仿真对比研究双重移相模态组合优化控制及单移相、拓展移相控制、双重移相单模态1控制方式下的电感峰值电流及电流有效值。对比分析表明,双重移相模态组合优化控制不仅减小了系统电流应力,而且降低了变换器电流有效值,在提高系统效率方面更具优势。

基于Matlab和YALMIP的V/v型牵引供电系统负序电流优化方法

针对电气化铁路牵引供电系统负荷不对称引起的负序电流问题,本文提出一种基于铁路功率调节器补偿的负序电流优化方法。以含V/v牵引变压器的供电系统为对象,分析负序电流产生以及铁路功率调节器功率补偿的机理,构造基于铁路功率调节器功率补偿的V/v型牵引供电系统的负序电流优化模型。基于Matlab平台和YALMIP工具箱,调用IPOPT优化工具求解该模型,并通过仿真分析验证所提模型和方法的正确性和有效性。结果表明,采用铁路功率调节器功率补偿能够有效抑制牵引供电系统中的负序电流,保证了电气化铁路的电能质量。

基于粒子群算法的双三相永磁同步电机谐波优化设计

双三相永磁同步电机具有多自由度,通过注入谐波电流可以显著提高转矩输出能力。相比未注入谐波策略,最大转矩峰值电流比控制在保持峰值相电流不变时输出更高的转矩,其中五、七次谐波电流注入策略不需要进行硬件重构。但传统的五、七次谐波注入策略没有考虑铜耗。因此本文提出一种基于粒子群算法的五、七次谐波电流优化设计,限制峰值相电流,采用粒子群算法搜索以转矩最大和铜耗最小为目标的全局谐波电流最优值。实验结果表明,所提策略可以在兼顾转矩输出的同时有效降低铜耗。