扩展状态平均法在单级PFC变换器的应用研究

将扩展状态平均法理论应用到单级功率因数校正(Power Factor Correction,简称PFC)变换器的研究中。建立了带抽头电感的PFC变换器的等效电路模型,并推导出反映电路主要特性的状态方程式。用解析建模法建立了Matlab仿真模型,并对电路参数进行了优化,通过实验验证了解析方法的正确性。

基于广义状态空间平均法单相功率因数校正的建模与仿真

功率因数校正(PFC)技术可以在解决由整流装置接入所引起的谐波污染问题上发挥重要作用。状态空间平均法已成功应用于脉宽调制功率变换器电路中;但是在开关变换器电路中有其自身的局限性。在分析升压电路(Boost)型PFC电路工作原理的基础上,利用广义状态空间平均法建立了较传统建模方式精确度较高的小信号数学模型;并与状态空间平均法创建的模型比较。利用该模型在Matlab上设计了双闭环PI调节器的参数。最后通过Matlab仿真验证了该模型的准确性和控制器的可行性。

模型信息联合校正型自抗扰控制策略

为解决微电网受到不确定扰动时,会对直-直变换器输出的电能质量产生严重影响的问题,该文提出一种模型信息联合校正型自抗扰控制技术(ADRC-MIR)。在该控制策略中,首先借助串联超前校正的思想,以比例微分校正环节对线性扩张状态观测器的扰动观测传递函数进行修正,使其可实现对总和扰动更精确的跟踪;然后,根据状态空间平均法从被控系统中提取部分模型信息,将其写入修正后的线性扩张状态观测器的系数矩阵并最终构建出ADRC-MIR;随后基于理论推导,给出改进控制器的参数整定公式及其物理意义,并从噪声抑制、扰动抑制及其频域特性等方面指出改进后的控制器可提升控制品质的原因。最后通过对比不同工况下的数值仿真验证所提控制策略的可行性与正确性。

推挽式DC/DC开关电源的设计与校正

文章给出了应用状态空间平均法所建立的推挽式 DC/DC变换器的动态小信号数学模型 ,得出了闭环系统框图和传递函数。并在此基础上应用自动控制理论设计和校正了一系统。分析了比例校正方式对系统性能的影响 ,并展望了对系统性能更好的校正方式。

三轴磁强计实时自校正算法

提出一种三轴磁强计的实时自校正算法.通过分析测量误差因素,建立了三轴磁强计输出的参数模型.在此基础上,根据定点地磁场矢量模不变原则建立校正相关参数的非线性状态空间模型,导出了基于扩展卡尔曼滤波器(Extended Kalman Filter,EKF)求解的校正参数估计算法,并相应给出了易于实现的U-D分解滤波形式.相比离线校正,新算法能够对校正参数进行实时估计,且更易于片上实现.通过数值仿真验证了算法推导的正确性.采用三轴磁强计RM3000进行实测校正试验,验证了算法的有效性,并将结果与离线的TWO-STEP算法进行了对比,得出了相应结论.

基于双闭环的单相电压型整流器PFC非线性控制

考虑到整流器的非线性时变特性,首先采用状态空间平均法建立了单相电压型整流器的数学模型。然后,基于李雅普诺夫稳定性理论,设计了双闭环控制系统,其中,通过电流内环控制实现整流器交流侧单位功率因数,电压外环控制率的设计解决了整流器直流侧电压稳定问题。在Matlab/Simulink平台中,搭建单相电压型整流器模型,在电网电压扰动和负载扰动2种情况下,对理论分析结果进行验证。结果表明,直流侧输出电压稳定的同时,网侧电流与电网电压同频同相,实现了两者之间的同步。

单相Boost型PFC电路的建模及仿真

功率因数校正电路有很多的拓扑结构,研究这些拓扑的基础是建立其精确的数学模型,本文采用状态空间平均法建立了Boost型PFC电路的小信号数学模型,然后从开环交流小信号频率响应和闭环PFC仿真验证了所建模型的正确性。

基于变增益自抗扰控制的永磁同步直线电机位置伺服系统

为提高永磁同步直线电机(PMLSM)位置控制系统的跟踪性能和抗干扰能力,本文提出了基于变增益自抗扰控制的PMLSM位置伺服系统。首先,采用正切sigmoid函数设计改进微分跟踪器(ITD),提高系统的跟踪性能,并使用终端吸引子函数降低由高频信号引起的颤振现象,使得ITD抑制噪声能力更强;在扩展状态观测器(ESO)的增益项中设计变增益误差校正函数,并将其引入到非线性误差控制律(NLSEF)中,和ITD一起构成了变增益自抗扰控制器,以减小初始峰值误差,进一步提高系统的跟踪精度和抗干扰性能。仿真和实验结果可以看出,与传统ADRC相比,新方法的响应时间加快了0.65 s,突加负载时调节时间减小了0.16 s,位置跌落值减小了96.3%,可有效提高PMLSM位置伺服系统的动态性能、鲁棒性以及运行可靠性。

煤矿井下照明电源的设计与仿真

为提高矿井电机车三电平结构照明电源的控制性能,根据矿井电机车照明开关电源的特点,以BUCK三电平结构为主的工作模式,建立电源系统控制的数学模型。仿真结果表明:稳态运行时,抑制纹波的效果良好。该方法调试简单,为闭环系统的设计提供了参考。