单相脉冲整流器故障在线智能诊断实验设计

针对高速列车电力牵引系统中单相脉冲整流器的功率器件开路故障和传感器故障,设计了基于数据驱动的故障在线智能诊断实验。首先,对单相脉冲整流器系统进行数学建模,分析功率器件开路故障的故障拓扑和传感器故障的故障机理;然后,基于极限学习机算法和非线性自回归结构设计智能诊断模型,并将故障在线智能诊断实验分为离线训练和在线验证2个阶段;最后,基于RT Box半实物仿真器搭建快速原型控制实验平台,对故障模型和诊断模型进行实验验证。实验结果表明,构建的单相脉冲整流器故障在线智能诊断模型可以在1/4个基波周期内检测到故障的发生,并在3/4个基波周期内识别出具体故障类型。

基于调制电压椭圆轨迹优化的单相脉冲整流器模型预测电流控制

该文首先建立单相两电平脉冲宽度调制整流器数学模型,分析传统基于比例积分（proportional-integral,PI）控制器直接电流控制（direct current control,DCC）的工作原理,揭示其调制电压矢量端点在dq坐标系下的椭圆轨迹,在此基础上,提出一种基于调制电压椭圆轨迹优化的模型预测电流控制（model predictive current control,MPCC）算法。与传统基于PI控制器DCC算法相比,该算法利用评价函数预测最优椭圆半径,提高了内环动态响应速度及控制精度。然后,定量分析电感参数不匹配时预测电流与其参考值之间的关系,给出一种电感参数在线识别算法。最后,对传统有限集模型预测电流控制、基于PI控制器DCC和所提MPCC算法分别进行实验对比研究。实验对比分析结果证明了所提算法的正确性与有效性。

基于模型参考自适应的单相脉冲整流器无网压传感器控制方法

该文以单相脉冲宽度调制整流器为研究对象,以实现无网侧电压传感器控制为研究目的,提出一种基于模型参考自适应(model reference adaptive system,MRAS)的网压估算方法。首先,根据MRAS的基本原理,分别建立参考模型和可调模型中系统有功、无功功率数学模型,从而实现电网电压基波幅值、频率及角度的三角函数的估算。在此基础上,结合基于功率前馈解耦直接功率控制,给出基于MRAS的无网压传感器控制方法。然后,针对该方法对网侧电感参数敏感性问题,给出一种电感参数在线辨识算法。同时,针对控制系统启动问题,给出系统参数初始化设计方案。最后,对所提方法进行计算机仿真和实验验证,通过仿真和实验结果验证该方法的正确性和有效性。

一种新型单相脉冲整流器的MATLAB仿真研究

给出了一种新型的脉冲整流器,详细地介绍了其工作原理和控制方案,并对该整流器及其控制系统建立了MATLAB仿真模型。

改进的单相脉冲整流器模型预测电流控制策略

传统的模型预测算法中给定值与实际值存在静态误差,这是由模型预测控制算法的基本原理决定的。针对该问题,首先该文基于内模原理推导了比例积分的补偿环节,并对模型预测电流控制中给定电流进行修正,实现给定值与实际值的无静差跟踪。其次,为了避免网压畸变对锁相环的相位检测造成影响,提出一种基于相位偏移补偿的电压信号检测方法,并将其用于模型预测电流控制算法。实验表明,所提补偿环节能改善模型预测的静态跟踪性能;相位检测方法能有效地检测网压基波相位信息,证明所提方法的正确性和有效性。

基于双重补偿相位检测方法在单相脉冲整流器中的应用

为解决传统锁相环方法存在的缺陷,有学者提出基于参考频率的无锁相环同步相位检测方法。但该方法存在着电压频率与参考频率不匹配时会产生相位偏移,频率波动时动态响应较慢等问题。为解决上述问题,该文提出一种双重补偿相位检测方法,该方法利用单相电网电压,无需锁相环便可获得与电网电压的同步信号。针对无锁相环中控制器给定参考频率与电网频率不匹配时,会造成电网相位检测产生相位偏移的情况,引入相位补偿策略;同时为了提高相位检测的动态响应,通过引入q轴电压闭环反馈,实时校准补偿信号。最后,通过建立单相脉冲整流器模型预测数学模型,实验对比了所提算法和未补偿前的无锁相环算法,证明了该算法的有效性和正确性。

基于单相LCL脉冲整流器的高速铁路牵引网谐波谐振抑制方法

以电气化高速铁路牵引网谐波谐振问题为研究背景,提供谐波谐振抑制方案为研究目标,从列车车载设备角度出发,提出一种基于单相LCL脉冲整流器的牵引网谐波谐振抑制方法。主要研究工作为:首先,分析了牵引供电网与交-直-交列车耦合系统谐波谐振的产生机理,提出了在列车牵引传动系统网侧变流器前端采用LCL型替代L型滤波器的谐振抑制方法;其次,建立了单相LCL脉冲整流器的数学模型,分析其电压电流双闭环控制算法;最后,基于Matlab/Simulink搭建了牵引网-列车牵引传动系统电气耦合的联合仿真模型,并对单相LCL型脉冲整流器与传统单相L型整流器进行了仿真对比研究。仿真结果表明,基于LCL滤波器的网侧整流器可有效减少列车网侧电流中的高次谐波,能够有效地抑制牵引网谐波谐振现象发生,为治理车网耦合谐波谐振提供了新的思路。

单相三电平脉冲整流器无锁相环直接功率控制

以单相三电平脉冲整流器为研究对象,以取消网侧电压锁相环,实现有功和无功功率解耦控制为目的,首先,建立单相三电平脉冲整流器数学模型。其次,根据有功和无功功率定义,提出一种单相无锁相环(phase-locked loop,PLL)瞬时功率计算方法,并给出详细证明过程,在此基础上,提出一种频率补偿算法,以实现无锁相环非同步旋转坐标系坐标变换。然后,分析了基于功率前馈解耦的PI控制与内嵌中点电位平衡的单相三电平空间矢量调制(space vector pulse width modulation,SVPWM)相结合的单相三电平脉冲整流器控制策略。最后,对所提出的无锁相环直接功率控制与SVPWM算法进行了计算机仿真和半实物实验验证,仿真和实验结果都验证了该算法的正确性和有效性。

单相恒流脉冲神经刺激器的设计

以单片机作为神经刺激器的控制核心,可以很方便地产生各种刺激模式。两级恒流,脉宽监控和浮地,不但保证了高质量恒流刺激脉冲的产生,而且也保证了电气安全。无论使用针型电极或者体表敷贴电极,都能达到超强刺激。

基于瞬时功率观测器的单相三电平脉冲整流器直接功率控制

为提高单相脉冲整流器直接功率控制(DPC)的动态响应速度及稳态精度,构建一种单相系统瞬时功率观测器。为实现该目标,首先,分析传统功率前馈解耦直接功率控制算法;其次,提出一种改进二阶广义积分(ISOGI)算法,用以估算网侧电压的正交分量,并根据单相整流器的数学模型,通过虚轴反馈算法对网侧电流正交向量进行估计,并结合所提ISOGI算法,构建完整的单相系统功率观测器;然后,结合脉宽调制策略,建立单相三电平脉冲整流器的功率前馈解耦控制系统,并对该控制算法的参数敏感性进行分析;最后,通过所提观测器算法与传统算法的实验结果对比验证了所提算法的正确性和有效性。

单相四象限脉冲整流器数字仿真研究

单相四象限脉冲整流器在列车变流系统中的地位非常重要,本文对整流器的工作原理和数学模型进行了分析,而且着重介绍了其控制策略以及对应的调制方法,并且在MATLAB/Simulink环境中构建了处于预测电流控制的整流器仿真模型,最终获得的仿真效果很好。

基于状态观测器的单相整流系统传感器故障诊断与容错控制方法

交直交传动系统广泛应用于高速铁路牵引领域。电力牵引变流器作为牵引传动系统核心部件,由于其自身结构复杂,且运行环境恶劣,易突发故障。本文针对牵引变流器脉冲整流器网侧电流传感器和中间直流侧电压传感器故障,通过建立单相脉冲整流器混合逻辑动态MLD(Mixed Logic Dynamic)模型,构建系统状态观测器,研究基于状态观测器的传感器在线故障诊断与容错控制方法,并基于RT-LAB在回路试验平台进行了验证。试验结果验证了该方法的有效性,其具有诊断速度快、精度高的特点,适用于电力牵引传动系统应用。

基于改进虚拟正交信号的单相PWM整流器模型预测功率控制

针对单相整流器内环动态响应性能受限于虚拟正交分量的重构速度,提出一种基于改进虚拟正交信号的模型预测功率控制算法。针对控制系统中电感设定值与实际值存在偏差,导致单相脉冲宽度调制(PWM)整流器的控制电感参数和系统实际电感参数失配,从而影响模型预测控制的鲁棒性问题,提出一种解决电感失配的补偿算法,该算法通过比例积分环节实时补偿无功功率,消除了电感失配对功率因数的影响。实验结果表明,所提算法不仅明显地提高了单相PWM整流器模型预测的内环动态响应速度,而且能实现模型预测单位功率因数的要求,在一定程度上解决了模型预测电感敏感性问题。

单相PWM整流器模型预测电流控制算法

该文将单相电压型脉冲宽度调制(pulse width modulation,PWM)整流器作为研究对象,以提升系统动态响应、维持单位功率因数、减小网侧电流谐波含量为研究目标,提出了一种基于最小电流误差的模型预测电流控制。为了在每个控制周期最小化电流误差,该文构建了虚拟d-q同步旋转坐标系,通过求解该坐标系下电流瞬时变化率,预测下一个控制周期的d-q轴电流分量,并结合最小电流误差评价函数求解出系统的最优调制函数。与传统瞬态电流比例积分(proportional integral,PI)控制算法相比,该文提出的方法不但具备了模型预测控制的快速动态响应,而且可实现零稳态电流误差。仿真和实验结果都证明了该方法的正确性和有效性。

基于任意相位延时的单相整流器dq轴电流快速计算方法

以单相两电平脉冲整流器为研究对象,以提高其dq电流解耦控制的动态性能为目的,针对传统dq轴电流计算速度缓慢的问题,提出一种新的dq轴电流计算方法。首先,引入两相坐标系下空间复矢量的概念,建立整流器在dq坐标系下的数学模型,分析dq电流解耦控制的基本原理;然后,针对单相系统αβ-dq坐标转换需要引入虚拟正交分量问题,提出一种任意相位延时算法,并分析该算法的响应速度与抗噪声干扰能力,该算法与目前几种常用的正交信号产生(orthogonal signal generators,OSG)算法相比具有更快的响应速度,且无需复杂计算、实现简单容易;最后对所提出的算法结合单相整流器dq电流解耦控制进行计算机仿真与半实物实验验证,同时与几种常见OSG算法做对比实验,结果证明了所提算法的正确性与有效性。

基于SABER的PWM整流器滞环控制仿真

交直交传动的核心部件就是牵引变流器 ,它主要分为网侧变流器和电机侧逆变器。单相电压型脉冲整流器是牵引传动系统的一个重要组成环节。该文简要介绍了单相电压型脉冲整流器的工作原理 ,利用SABER仿真软件的MAST语言编写了单相电压型脉冲整流器的控制程序 ,采用滞环电流控制的控制策略 ,产生脉冲整流器的PWM控制信号。根据供电电网电压及中间直流回路电压给定 ,对主电路的元件参数进行了选择和优化。仿真结果表明 ,滞环电流控制算法简单 ,直流侧电压脉动小 ,交流侧电流和电源电压同相位 ,功率因数接近于 1。

基于N次陷波器和比例谐振控制的整流器谐波抑制算法研究

为了抑制网侧电流低次谐波,首先对其产生机理及分布规律进行了推导,并在此基础上给出了基于N次陷波滤波器以及带谐波补偿的比例谐振控制器的电压电流双闭环谐波抑制算法。基于N次陷波滤波器的电压外环控制能有效滤除直流侧电压的纹波而不影响控制系统的动态性能;基于谐波补偿比例谐振控制的电流内环控制能实现对交流信号的无稳态误差控制,并能有效抑制网侧电流的3、5、7次等低次谐波。最后分别基于Matlab仿真软件和d SPACE+TMS320F2812半实物实验平台进行了仿真和试验验证,结果均验证了本控制算法的正确性和有效性。

Measurement of spatiotemporal characteristics of femtosecond laser pulses by a modified single-shot autocorrelation

To overcome the shortcomings of the single-shot autocorrelation SSA where only one pulse width is obtained when the SSA is applied to measure the pulse width of ultrashort laser pulses a modified SSA for measuring the spatiotemporal characteristics of ultrashort laser pulses at different spatial positions is proposed. The spatiotemporal characteristics of femtosecond laser pulses output from the Ti sapphire regenerative amplifier system are experimentally measured by the proposed method. It was found that the complex spatial characteristics are measured accurately.The pulse widths at different spatial positions are various which obey the Gaussian distribution.The pulse width at the same spatial position becomes narrow with the increase in input average power when femtosecond laser pulses pass through a carbon disulfide CS2 nonlinear medium.The experimental results verify that the proposed method is valid for measuring the spatiotemporal characteristics of ultrashort laser pulses at different spatial positions.

某型动车组牵引传动系统谐波分析及参数设计研究

本文概述了机车单相脉冲整流器的工作原理,分析了动车组运行时的谐波重要性与影响程度,指出了谐波产生原因及抑制谐波电流的几个方法,针对某型动车组给出了整流器交流侧电感值的设计方法,通过Matlab搭建了仿真模型,仿真证明计算结果满足高速动车组运行的要求,其设计与计算方法可以作为高速动车组或机车变流器中间回路电感参数确定的一个指导方法,该方法为高速列车的正常运行打下理论基础。