双有源桥DC-DC变换器三移相调制及其死区效应分析和补偿

针对双有源桥(DAB)变换器宽电压范围应用,该文研究一种全工况连续、表达形式统一、计算量小的三移相(TPS)调制策略,并分析其功率传输特性及软开关性能。结合工程应用中的非理想因素,对TPS调制不同开关模式下的死区效应及其边界进行研究,给出DAB宽电压范围运行时避免电压跌落和极性反转的约束条件。针对死区引入的移相比损失、软开关范围减小等问题,提出一种基于开关脉冲调整的死区补偿策略以补偿移相比损失,重新获取全工况软开关范围,降低死区引入的附加电流应力及损耗、提升效率。最后通过仿真和实验验证所提策略的有效性。

逆变器模型分析及死区补偿控制策略研究

研究并设计一种交流伺服系统内电压源型逆变器死区补偿控制策略,根据电机驱动系统逆变器结构模型,考虑逆变器内开关器件及输出特性,以抑制死区效应,改善逆变器输出电流为目标,分析得出电压源型逆变器死区补偿控制算法。该方法根据电机电磁响应远超前机械响应的特性,考虑死区时间影响,建立电机dq轴下电压动态方程,并构建定子感应电动势变化量与dq轴电流变化的关系,从而计算得出死区扰动补偿电压,并实现在线死区补偿,仿真结果表明,所提方法可有效降低电机相电流谐波畸变率,改善电流波形正弦度,抑制电磁转矩脉动,从而提升系统电流控制性能。

地层动态测试器流量死区补偿方法

地层动态测试器在石油资源勘探领域中承担重要角色,其核心功能为通过预测试室测量地层渗透率。随着勘探任务逐渐走向超深井化,受井下高温影响,地层动态测试器预测试室模块的电液系统存在明显流量死区现象。因此,通过数值仿真定量分析其性能缺陷具有重要意义。首先介绍地层动态测试器预测试室模块的电液系统组成及特性;其次建立Simulink-AMESim联合仿真模型,结合数学模型对流量死区进行分析;接着结合实际工况确定动态性能补偿方案,并进行仿真验证。结果表明,提出的方案可以有效减轻高温导致的性能缺陷,有利于提升地层动态测试器作业的稳定性。

含有调速器多死区环节的风水火系统频率稳定分析

“双高”背景下新型电力系统面临着非线性机理复杂的稳定问题,传统机组调速器与风电控制器中死区非线性组合间的相互作用,在一定程度上影响了系统的频率稳定性。为此,在奈氏定理的基础上探究不同死区非线性组合下系统频率振荡的影响规律,主要针对死区类型、死区大小和死区顺序3个方面进行研究,涉及单死区系统和多死区系统。理论分析了其非线性系统的稳定性,并根据稳定极限环条件求解系统的临界振幅和振荡频率。通过改变死区类型及顺序,影响机组对系统频率的支撑能力,指出了系统频率稳定与临界振幅的关系,并在Matlab/Simulink中对上述理论分析进行了仿真验证。结果表明机组死区大小和类型均会改变系统的临界振幅和振荡频率,为机组配置死区提供了一定的参考依据。

瓦斯隧道多工作面施工通风死区控制方法研究

针对瓦斯隧道多工作面作业时,易形成施工通风死区这一安全问题,以阳宗公路瓦斯隧道为依托工程,对压入式通风方案中风管最优布设方式进行研究,并在此基础上确定射流风机的最佳布设距离,进而探究多作业面通风系统中的射流风机最佳布设方案。研究结果显示:在满足最低需风量的压入式通风方案中,不同的风管布设方案会使隧道内通风死区体积变化较大,为控制并消除通风死区,风管出口应尽可能靠近掌子面且风管直径不宜过大;随着隧道掘进距离的增加,在掌子面前方会形成固定范围的非通风死区,此时为布设射流风机的最佳距离;射流风机的布设能有效地消除通风死区,但其作用范围有限,当隧道距离过长时,应有序间隔布设射流风机。

混合式步进电机空间矢量PWM逆变器死区补偿策略

针对步进电机传统开环控制运行效果欠佳的问题,结合矢量控制算法对两相混合式步进电机进行控制,通过逆变器产生正弦波电流对电机进行驱动。由于步进电机气隙磁场畸变和PWM逆变器的死区效应,使步进电机的运行电流掺杂大量谐波,低速工作时尤为严重。为了改善电机低速运行性能、抑制谐波干扰,结合混合式步进电机矢量控制的电流环进行优化,通过自适应线性神经网络(ADALINE)算法将谐波进行提取与抑制,然后进行电流方向判断,对逆变器的输出进行补偿。实验证明,所提出的补偿策略能够有效抑制两相PWM逆变器的电流谐波,改善波形、降低电机低速运行的转矩脉动。

考虑频率死区的储能单元协同控制策略

新能源并网比例的不断攀升降低了电力系统惯量,导致系统调频能力下降。为此,开展了储能参与调频的研究。储能参与调频受到单元数量、荷电状态(state of charge,SOC)、充放电策略等因素影响,提出一种考虑频率死区的储能单元协同控制策略,根据SOC一致性对储能单元进行分组,不同组别单独执行下垂控制或虚拟惯量控制,简化出力控制指令。依据系统频率偏差或频率变化率进行控制指令切换,并分别设置频率偏差和频率变化率死区,以减少小扰动干扰导致储能系统频率充放电。基于Matlab/Simulink进行仿真验证,结果表明:所提控制策略简单便于执行,能够快速响应调频需求,并且能保证储能电池使用寿命。

考虑一次调频死区的风储协同调频机理分析及死区参数优化

目前,调频死区对于风储联合调频的影响机理尚不明确,且风储最优调频死区参数难以获得。为此,对考虑一次调频死区的风储联合调频进行机理分析并提出最优的死区参数设置方案。首先,依据风电机组与电池储能的不同调频特性确定对应的死区模型,建立考虑风储一次调频死区的频率响应模型。其次,分析调频死区内外不同特征以及风储不同投入阶段对动态频率的影响,进而分段解析求解最大频率偏差时域表达式。然后,为兼顾调频效果与调频经济性,提出基于改进多目标粒子群(improved multi-objective particle swarm optimization,IMOPSO)算法的调频死区参数寻优方法。最后,仿真验证了将风储一次调频死区参数分别设置为0.0579 Hz和0.0386 Hz时所提方法的有效性。

外肢体机器人驱动单元低速死区自适应补偿方法

为提高外肢体机器人高功率密度驱动单元的控制精度,提出一种低速死区自适应补偿方法。首先基于最小二乘系统辨识与阻尼辨识方法建立驱动单元模型,然后提出驱动单元的计算力矩控制方法,最后提出驱动单元的低速死区自适应补偿方法,并进行了实验验证。研究结果表明,与传统PID控制方法相比,采用计算力矩控制方法后驱动单元最大角度跟踪误差减小了约53%,平均角度跟踪误差减小了约38%;在计算力矩控制方法的基础上,采用低速死区自适应补偿方法后,驱动单元最大角度跟踪误差减小了约45%,平均角度跟踪误差减小了约60%,驱动单元的控制精度得到了显著提高。

耳蜗死区对不同信噪比条件下轻、中度感音神经性听力损失患者言语识别的影响

目的初步探究安静及不同信噪比条件下,有、无耳蜗死区的轻、中度感音神经性听力损失患者的言语识别变化规律,以及不同测试条件下两组患者的言语识别差异。方法通过纯音测听选出符合纳入标准的轻、中度感音神经性听力损失患者44耳,采用均衡噪声阈(threshold equalizing noise,TEN)测试将患者分为非耳蜗死区组24耳和耳蜗死区组20耳。选取汉语(普通话)测听词汇表(Mandarin speech test materials,MSTMs)中单音节词言语测听词表,对两组患者在安静环境和言语谱噪声环境(SNR=6、3、0、-3 dB)下进行言语识别率测试。结果耳蜗死区组患者耳蜗死区1~2个,频率集中在3~4 kHz;两组患者不同测试环境下言语识别率均随信噪比降低而下降(P<0.05);耳蜗死区组患者在各测试条件下言语识别率得分较非耳蜗死区组低,且均有显著差异(P<0.05)。结论无论有无耳蜗死区,轻、中感音神经性听力损失患者的言语识别率均随着信噪比下降呈显著下降的趋势。在本研究各信噪比条件下耳蜗死区组患者的言语识别率均较非耳蜗死区组患者低,对于轻、中度感音神经性听力损失患者开展耳蜗死区测试是必要的。

考虑死区特性的全桥型MMC状态空间平均化建模方法

为避免同侧互补导通的功率管发生直通短路故障,模块化多电平换流器(MMC)中开关器件需要设置死区时间,死区的存在会产生死区效应且死区难以被彻底消除。随着电力电子器件开关频率的不断提高,死区占比增加,死区影响已不容忽视。针对死区效应越来越显著和MMC仿真耗时过长的问题,提出一种考虑死区特性的提速模型。首先,对级联子模块含死区时间的实际开关状态进行端口工况特征扫描,通过含死区的端口特性识别出各子模块实际工作模态,建立状态空间方程。其次,基于状态空间平均法,以占空比为纽带统一子模块不同的模态性质,建立子模块分立元件模型。进一步,根据平均值模型的解耦特性,建立桥臂集中模型,提高仿真建模效率。最后,在PSCAD/EMTDC仿真软件平台上分别搭建全桥型MMC的详细模型、子模块分立元件模型与桥臂集中模型。仿真结果表明,所提模型具有较高的精度和运行效率,可以更好地满足实际工程仿真需求。

基于电角度相位补偿的死区在线补偿算法设计

伺服系统在工业自动化领域得到了广泛应用。为解决伺服系统中由死区效应引起的相电流畸变、转矩脉动及对伺服系统响应性能的影响,提出了一种基于电角度相位补偿的死区补偿方法。该方法补偿编码器相位延时导致的电角度相位差,通过模型预测速度控制,对多个电流环周期的电角度进行预测,并针对Sigma-Delta ADC采集中的线性相位延时进行补偿,以此判断真实电流极性。实验结果验证了所提死区补偿方法的有效性。

具有状态时滞和死区的非线性多智能体系统一致性

本文研究了一种带有状态时滞和死区的非线性多智能体系统一致性控制问题。由于系统受死区的影响,本文设计了相应多智能体系统一致性控制器进行处理,并对控制器进行分类分析。其次本文通过假设来使函数满足Lipschitz条件以处理系统中的非线性因素。最后通过构造李雅普诺夫函数和使用牛顿莱布尼茨定理解决时滞对系统的影响,再根据对称矩阵和Kronecker积的性质,及Schur补引理证明了多智能体系统一致性。

计及配电网开关死区故障的馈线自动化技术研究

针对传统馈线自动化技术无法识别并隔离配电网环网开关死区故障,恢复供电将导致重复停电、故障范围扩大等问题,通过分析一起配网开关死区故障时的保护告警信息特征及传统馈线自动化的动作逻辑,提出一种考虑配电网开关死区故障的改进馈线自动化处理方法。通过该方法,合理设置故障区域上一级三遥开关的保护动作跳闸时限,切实有效隔离死区故障,快速恢复非故障区域供电。最后,分别以环网进线开关、出线开关发生死区故障以及母线发生单相接地故障为例,验证了所提方法的有效性。

一起死区故障导致35 kV母差保护动作案例分析

介绍了在AVC切除电抗器过程中,发生的一起35 kV母差保护动作事件,导致35 kVⅡ段母线上所有开关全部跳闸。根据现场采集情况,分析了开关跳闸原因,同时对预控措施做了阐述。

基于准谐振滤波器的永磁同步电机死区补偿方法研究

在逆变器中,为了防止上下开关管同时导通,通常会在导通时间中加入死区时间,使得永磁同步电机产生5次和7次电流谐波。显然,研究如何抑制该谐波是非常有必要的。首先分析了死区时间引起的5次和7次电流谐波,然后采用准谐振滤波器提取电流中的谐波分量来死区补偿并进行稳定性分析,最后在MATLAB/Simulink仿真平台上验证所提方法的有效性。

考虑死区效应的双有源桥直流变压器损耗优化

死区效应导致双有源桥(DAB)变换器的功率传输特性及零电压开通运行范围偏离理想模型,建立考虑死区效应的稳态模型对DAB优化控制具有重要意义。文中详细分析了死区中的电路模态以及模态间的转换过程,提出基于状态机的死区计算模型,实现了SiC MOSFET不完全零电压开通现象的定量分析。提出基于离散时间序列方法的DAB稳态计算模型,降低了建模复杂性,实现了三重移相控制下死区状态的准确计算。受益于DAB稳态模型的计算速度,基于参数遍历优化方法实现2 kV/150 kW直流变压器模块的全工况损耗最优控制。采用3.3 kV碳化硅器件搭建了150 kW直流变压器模块样机,在损耗最优控制策略下10%至100%功率范围内的效率大于98.0%,峰值效率达到99.3%。

新能源一次调频死区影响机理建模及系数修正策略

新能源参与电力系统一次调频时一般会设置调频死区,以达到避免机组频繁动作与保障调频效果之间的平衡。与传统同步机调速器设备性能决定的固定死区不同,新能源的一次调频死区可在较大区间内灵活设置,并且设置方式更加多样化。然而,新能源一次调频死区对系统频率安全的非线性影响机理尚不明确,尤其是高比例新能源参与调频场景下,无法分析其对系统一次调频效果的影响。为此,文中首先建立了考虑新能源一次调频死区的系统频率响应模型,通过解析求解频率动态响应表达式,分析了新能源一次调频关键参数对系统频率重要指标的影响,并指出普通型调频死区的存在会削弱系统的一次调频能力。然后,为减小普通型死区对调频效果的影响,提出了新能源一次调频系数修正策略,以改善一次调频效果。最后,仿真验证结果表明,考虑新能源死区的系统频率响应模型具有较高的精度,且所提一次调频系数修正策略可减小最大频率偏差,提高系统频率安全性。

一种适用于GaN基电机驱动器的新型死区自适应控制方法

设置死区时间是为了防止桥臂电路上下管直通问题,保证电机驱动器的可靠性。氮化镓(gallium nitride,GaN)基电机驱动器对死区设置较为敏感,死区时间过长会导致GaN器件反向导通损耗过高及电机驱动器输出波形畸变,过短则会造成输出电容损耗及高电流尖峰。该文对第一及第二死区时间的影响进行分类讨论,分析得出两种死区时间的优化原则,并基于此提出一种新型死区自适应控制方法。这种方法无需添加额外硬件电路,可以在消除输出电容损耗及电流尖峰的同时减小反向导通损耗,提高效率,并有效降低电机驱动器负载电流的总谐波失真,提高电机运行稳定性。仿真和实验验证新型死区自适应控制方法的有效性,且其在重载及高开关频率状态下较传统死区设置方法具有明显优势。

基于变死区补偿的模糊滑模电液比例伺服控制系统研究

针对比例阀控非对称液压缸控制中阀芯死区和缸的不对称性引起的误差,设计了一种带有变死区补偿的模糊滑模控制器,研究了这种控制器在空载和负值负载条件下的控制精度和稳定性.仿真结果表明,带有变死区补偿的滑模控制方法可以削弱阀芯死区特性和缸的不对称性带来的滞后和平顶现象.在空载实验中,带有变死区补偿的滑模控制方法的最大控制误差为±5 mm,带变死区补偿的模糊滑模控制方法的最大控制误差为±2.5 mm.在负值负载实验中,通过加入平衡阀,解决了活塞杆位移在20 kg负值负载条件下伸出时的抖动问题.