磁放大器稳压器中控制电感的设计

介绍了磁放大器稳压器的工作原理,推导了其中控制电感的设计方法。

基于谐振网络控制策略的无线电能传输系统

为了提高无线电能传输系统的工作距离范围和效率,提出一种基于谐振网络控制策略的无线电能传输系统方案。该方案采用谐振电容控制电路和谐振电感控制电路来实现系统谐振频率的自适应匹配,进一步,通过对线圈的结构进行重构,优化线圈结构设计,调节不同距离下的互感和耦合系数,提高工作距离范围及功率传输性能。为了验证系统方案的可行性,首先通过磁场仿真和电路仿真进行验证,然后搭建无线电能传输样机进行性能测试。测试结果表明,相比于通用的无线电能传输系统,所提方案工作距离范围增加了50%,全距离范围内效率显著提升。

基于电感电流控制的单相Z源逆变器并网实现

常用的Z源逆变器电容电压控制中存在右半平面零点,致使系统阶跃响应出现负调,控制器的设计过程复杂化。针对上述问题,提出一种新的控制策略,通过控制Z源电感电流实现Z网络稳压输出。以单相Z源逆变并网系统为例,首先利用状态空间平均法建立小信号模型,分析得知控制至电感电流的传递函数中不含右半平面零点,因此电流控制器的设计相对简单。然后详细介绍了Z源电感电流控制器和并网电流控制器的设计,并通过Matlab/simulink仿真和RT-LAB实验验证了所提控制策略的有效性,具有一定的实用价值。

三相变流器电感电压矢量控制方法

为了达到三相变流器快速性和稳定性的要求,提出了一种电感电压矢量控制方法。根据误差电流的大小分两种情况计算电感电压矢量,再通过空间矢量模型得到交流侧给定输出电压矢量,并运用空间矢量调制来产生六路开关信号,使交流侧电流时刻朝着正确的方向变化,进而消除电流误差。最后通过仿真和实验验证了其动态性能和稳态性能,并充分说明了其可行性和有效性。

基于脉宽调变控制的可调电感补偿的谐振式无线充电技术

磁耦合谐振式无线充电技术是电动汽车充电领域新的发展方向,与强耦合感应式无线充电技术相比,磁耦合谐振式无线充电方式传输距离更远、无辐射污染、穿透性强。然而,在定距离串并磁耦合谐振式无线充电装置中,当发射线圈与接收线圈的距离由于某种原因发生变化时,原方和副方的谐振频率不一致,需要实时调整补偿电容,才能保证工作在当前距离下的最大效率。在分析前述问题的基础上,提出了一种基于脉宽调变(pluse-width modulation,PWM)控制可调电感补偿方案;并通过实验验证了该方法能在一定距离范围内,有效地提高系统在变距离中的传输效率。

弱电网下无刷双馈风机稳定性分析及虚拟电感控制策略

无刷双馈电机(brushless doubly-fed induction generator,BDFIG)由于省去了电刷和滑环等结构,降低了故障率和维护成本,在海上风力发电领域有巨大的应用潜力。然而,无刷双馈风机系统与弱电网的交互作用和失稳机理尚未探明,给其实际应用和商业推广带来困难。为解决该问题,基于小信号建模方法,建立了计及电流环和锁相环影响的BDFIG系统输入导纳模型,探明了电网电压扰动在控制系统中的传递规律。特别是,分析了弱电网条件下,运行点(有功和无功电流)对系统稳定性的影响机理,并据此得出BDFIG系统电流指令的给定依据。同时,探明了虚拟电感参数对系统稳定性的影响机理,提出了一种虚拟电感控制的参数整定方法,以增强弱电网下系统的稳定性。最后,仿真算例验证了理论分析的正确性和虚拟电感控制策略的有效性。

负载可调的变压器式电抗器控制系统的设计

负载可调的变压器式电抗器因其较好的特性而具有广泛的应用前景。但有效控制是实现其功能的基础,逆变桥直流侧的电容电压对电抗器的性能也有较大影响。提出了基波分量的提取模型,能实时地提取初级电压和电流的基波分量,进而实现电抗器电感的在线监测。在线测量的电感作为次级电流同相分量的调节依据,因此在无需测量变压器本体参数的情况下控制器能有效地控制电抗器的电感。分析了次级电流垂直分量与电抗器性能的关系,提出了直流侧电容电压的滞环控制方式。在设计的控制系统中,次级电流的同相分量和垂直分量均为基波电流分量,这样能减小电抗器初级电流的谐波分量对电抗器的性能影响。最后通过实验证明该控制器能有效、快速地控制电抗器的电感以及直流侧的电容电压。

并联UPS系统均流控制

研究了一种不间断电源(uninterrupted power supply,UPS)均流控制方法,在有功功率和无功功率控制逆变基准电压幅值和相位的基础上加入了输出滤波电感电流的直流分量控制。有功功率和无功功率以及电感电流直流分量通过CAN总线进行传输,提高了并联系统的抗干扰能力和可靠性。滤波电感电流直流分量控制的加入可以有效地提高整个并联UPS系统的均流特性以及稳定性。2台DSP控制的30 kVA三相四线UPS并联系统验证了该方法的可行性,实验证明该控制方法可以取得良好的并联均流效果和稳定性。

三相电压型PWM整流的新型双闭环控制策略

同步旋转d-q坐标系下的电压、电流双闭环控制,广泛应用于三相电压型PWM整流器。该方案结构简单,比较适合基于数字处理芯片的数字控制系统。由于交流侧电感工艺存在差异,且当电流很大电感饱和时,电感值也会有变化,实际控制系统往往忽略掉耦合项;而电压外环的非线性也使得控制系统的性能提升受到限制。提出一种新的电压电流双闭环控制策略,其中电流内环借鉴合成矢量的思想,提出同步旋转d-q坐标系下无电感L参数的电流解耦控制方法;电压外环采用电压平方为控制量实现线性化的间接电压控制。仿真与实验结果均验证了所提方法的正确性和有效性。

三相VSR的新型电流前馈解耦和滑模控制

三相电压型PWM整流器(voltage source PWM Rectifier——VSR)广泛采用同步旋转d-q坐标系下的电压、电流双闭环控制,且对电流内环的分析一般是建立在系统解耦的基础上。在实际中,由于电感值的变化,系统不能完全解耦,从而导致系统性能变差。针对此问题,提出了一种新型的电压电流双闭环控制,其中电流内环采用同步旋转d-q坐标系下无电感L参数的电流解耦控制方法;电压外环采用滑模控制,并结合SVPWM技术对控制信号进行调制。仿真结果表明,该控制方案具有很好的动态响应性能和鲁棒性能。

基于新型电流前馈解耦控制和滑模控制的静止无功发生器

静止无功发生器(SVG)具有强非线性、强耦合性以及工程设计难以实现等特点,且在实际工程应用中,无功补偿效果易受补偿装置元器件参数的变化及外界的扰动的影响。以dq坐标系下的数学模型为基础,提出一种新型的双闭环控制策略,其中电压环采用滑模控制,电流环采用新型的无电感参数前馈解耦控制。经Matlab/Simulink搭建系统仿真模型,仿真结果表明,该控制系统不受电感参数的影响,且具有较强的鲁棒性和动态性能。

紧凑化正交可控电抗器电感调节特性

正交可控电抗器具有谐波含量低、电感变化较为线性的优点,在电能治理等领域有广泛的应用前景。针对传统正交可控电抗器电感可调范围小和空间占地多等问题,该文提出"十字型"和"丰字型"两种紧凑化正交可控电抗器。首先,通过电磁理论分析,建立紧凑化正交可控电抗器的电路磁路模型;其次,建立有限元仿真模型并得到其电感调节特性;最后,研制两台220V正交可控电抗器样机,并搭建实验平台进行电感调节特性测试。仿真和实验结果表明,相较于传统模型,在相同材料用量的情况下,该文所提出的"十字型"正交电抗器拓扑空间占用减小了53.7%、电感调节范围增大了1倍,"丰字型"拓扑则将电感调节范围增大了1.93倍。此外,正交拓扑还实现了控制绕组和工作绕组的解耦。

基于相位补偿和虚拟阻抗优化的LCL型并网变流器改进控制

LCL型并网变流器常采用同步旋转坐标系下基于变流器侧电感电流的并网控制,但LCL型滤波器和数字延迟的dq轴模型均存在轴间耦合,制约了并网性能,且随着开关频率降低,性能恶化更为明显。针对该问题,文中在建立LCL型并网变流器复矢量模型的基础上,对并网变流器耦合特性和传统解耦方案进行分析。针对现有方案的不足,提出了一种基于相位补偿和虚拟阻抗优化的LCL型并网变流器改进控制策略,通过零极点图详细分析了虚拟阻抗对系统耦合程度及系统阻尼特性的影响,进而给出了确定3个参数优化值的方法。最后,仿真和实验结果表明,与现有方案相比,所提策略能够实现对系统耦合程度及阻尼特性的独立控制,有效实现解耦并改善系统动态性能。

三相电压型PWM整流器新型双闭环控制策略研究

针对三相电压型PWM整流器交流侧电感值实际控制系统中存在误差,往往忽略掉耦合项,以及系统参数变化影响整流器的动、静态性能等问题,提出了一种新型的双闭环控制策略。其中电流内环采用同步旋转d-q坐标系下无电感L参数的解耦控制与内模控制相结合的方法,电压外环采用滑模控制,在Matlab中利用Simulink工具箱搭建三相电压型PWM整流器数值仿真数学模型,数值仿真结果表明系统仍获得了较好的动、静态性能,鲁棒性强。并通过实验平台验证该控制策略的正确性和优越性。

基于磁控制的双变压器LLC谐振变换器混合控制方案

针对传统控制方法效率不高、抗电磁干扰能力弱的问题,以基于磁控制的可变电感全桥双变压器的LLC谐振变换器为对象,提出了一种混合控制方案。首先,通过调节可变电感实现定频模式下的输出电压控制。然后,采用调节可变电感和改变开关频率的混合控制方式,使变换器工作在谐振频率的附近,进而实现输出电压的调节、整体效率提高。最后,在实验样机上验证了该方案理论分析的可行性。

500 kW光伏发电DC-DC变流器及其控制策略的研究

针对轨道交通、汽车、光伏发电等大功率场合的应用需求,研究并设计了四重交错并联DC-DC变流器。详尽分析了所提变流器的工作原理,推导了多重DC-DC变流器的电感电流纹波和谐波幅值与占空比的定量表达式。在传统电压、电流双闭环控制的基础上,增加了基于占空比二次分配策略的电感均流控制器,解决了大功率多重DC-DC变流器相间不均流的问题。并通过Matlab仿真模型验证了电路拓扑及控制方案的可行性。最后研制了一台500 kW/1500 V DC-DC变流器样机进行实验验证,实验结果表明该电路拓扑及控制策略能满足大功率场合使用要求,并具备动态响应快、电流及电压纹波小、谐波幅值低等优势,具备很强的实用价值。

基于PCB的盘式无铁芯永磁电机的优化设计及矢量控制策略

印制电路板(Print Circuit Board,PCB)由于其特殊的结构,在农业、工业生产和国防领域中得到广泛应用。对电机定、转子的重要参数进行研究设计,并对定子绕组有效导体宽度进行优化,建立了电机的三维有限元仿真模型,仿真结果验证了优化值的有效性与电机设计的合理性。并且针对定子绕组电感值很小导致产生较大电磁转矩脉动的问题,采用在三相绕组中串入电感的矢量控制,仿真结果证实了控制方法的可行性。

一种新颖的高功率因数整流器的研究

提出了一种新颖的基于电感电压控制模式 (IVC)和滞环电流控制模式 (HCC)的半桥式单相Buck整流器。文中分析了基于IVC控制的整流器电路工作原理 ,理论表明该电路具有电路结构简单、控制性能好、功率因数为 1的优点。建立了等效平均电路模型 ,详细分析了控制器、输出滤波器、电流检测端低通滤波器等设计参数。仿真和实验验证了理论分析结果。

基于BFSK的紫外光调制电路设计与实现

以紫外气体放电灯为通信光源,在深入研究气体放电灯的特性和电子镇流器工作原理的基础上,采用延时电感控制技术,设计了一款基于BFSK的紫外光调制电路,对调制电路进行了实现与测试。通过实验观察和测试表明,所设计的调制电路所产生的BFSK信号频谱符合低速数据通信要求。