一种高稳定度超导电源的研制

本电源是专为20T 装置中超导磁体设计的励磁电源,最大电流1000A。采用8031单片机进行采样和反馈控制,使超导磁体励磁更方便、平滑。叙述了该电源的基本结构、工作原理及设计,并给出了实验结果。

一种超导电源研究与设计

本文介绍了一台为FAlR(Facility for Antiproton and lon Research)项目预研的超导磁铁电源设计与研究。文中首先详细介绍了该电源所采用的由多相同步整流技术、无损平均电流测量技术所构成的拓扑结构。介绍了电源采用的控制拓扑和设计中所涉及的一些软硬件技术细节。最后通过一些波形和数据介绍了整个方案的设计结果。

基于PSO实现的级联H桥七电平APF在外超导电源中的研究

针对强磁场实验装置(SHMFF)的链式高压有源电力滤波方案规划,基于有源滤波系统的非线性特性,采用分数阶值。PI控制器替代普通PI控制器,在此基础上引入粒子群算法优化指令电流PI控制器参数,并通过实验对比分析了人工整定的PI控制器与PSO整定的PI控制器的运行效果。经样机实验表明,采用的PSO算法整定的电流内环控制器是正确的,且具有一定的参考价值。

小型超导电源系统退磁保护回路建模与仿真

计算了采用二极管等效电压源模型和等效电阻模型的退磁回路电流响应和二极管功耗,分析了两个模型的特点和差异,在此基础上,为了进一步提高精度,充分考虑了二极管的非线性特性,以实际二极管伏安特性进行曲线拟合建立函数关系式得到二极管非线性模型,代入回路方程并求解。综合对比各模型的仿真结果后,得出采用二极管非线性模型和等效电压源模型能更好地模拟退磁保护响应。

基于带积分项的模糊滑模超导电源控制器研究

首先采用状态空间平均法对具有阻感性负载的Buck电路进行系统建模,建立相关电流误差状态空间方程。然后针对传统滑模控制器的稳态误差问题和抖振问题提出解决方案。对于稳态误差问题,在滑模面上通过加入积分项消除稳态误差;对于抖振问题,设计将传统滑模控制和模糊控制相结合的模糊滑模控制器,通过对切换项的模糊处理,柔化控制信号,以减轻一般滑模变结构控制的抖振现象。通过Simulink仿真,实验结果表明,所设计的带积分项的模糊滑模控制器与传统滑模控制器相比,消除了稳态误差并且有效减小了抖振。最后搭建实验平台利用所设计的控制器对超导电源进行有效控制,实验结果验证了控制策略的有效性。

PSO优化的链式APF在外超导电源中的应用

稳态强磁场超导磁体电源采用双反星型晶闸管整流技术方案,是一种典型的非线性负载,运行时会带来较大的无功冲击及谐波污染,会对电网以及其他用户造成很大干扰。选定有源电力滤波器(APF)作为超导磁体交流侧谐波抑制方案,针对三相半桥拓扑结构的容量限制,采用级联3H桥链式结构。在此基础上引入粒子群算法优化指令电流PI控制器的PI参数,实现谐波补偿的最优化控制。经仿真模型和样机实验表明,该链式有源电力滤波器具有良好的谐波补偿性能,其控制策略具有一定的参考价值。

基于数字信号处理器与复杂可编程逻辑器件的三相电流源型超导储能不间断电源及其控制策略

该文介绍了一种基于DSP与CPLD的三相电流源型SMES-UPS装置,该装置在电网正常时可以用作超导纵场线圈(TFSC)的励磁电源,而在电网故障时又可以用作低温和真空系统的UPS电源。在电网正常时,通过对变流器交流侧有功、无功电流的控制不但可以保证超导线圈上电流按照设定速度上升到稳态值,而且可以保证变流器网侧的单位功率因素运行和低谐波污染;在电网故障时,通过分析负载电压和电流之间的定量关系,提出了基于负载电压反馈的交流侧电流实时控制策略,不但可以保证负载电压的幅值和频率稳定,还可以电压相位不随负载性质的变化而变化。文中还介绍了基于DSP与CPLD的SMES-UPS控制系统,该控制系统结构简单、可编程程度高。1 kVA的SMES-UPS样机实验结果表明文中所述的控制算法及其控制系统能够很好地实现SMES-UPS兼作EAST纵场励磁电源和低温、真空系统UPS电源的双重功能。

BESⅢ超导磁体电源的控制和监测

介绍了BESⅢ超导磁体电源的控制和监测,详细描述了电源状态监测板,以监测电源内部变压器、电抗器、IGBT、肖特基二极管、DCCT冷却水的温度和风机转速,通过CAN总线传送至主机进行实时显示。

基于增量式切换项的模糊滑模高频开关电源控制

利用状态平均法对具有感性负载Buck变换器进行建模。设计了一种具有增量式切换项的模糊滑模控制器,该控制器通过模糊控制实时调整滑模控制中的切换项系数,以减小抖振并保证系统的稳定性;通过增量式切换项克服传统滑模控制器中存在的稳态误差并降低系统对噪声的敏感度。仿真结果表明,针对感性负载Buck变换器,具有增量式切换项的模糊滑模控制器控制性能优于传统切换项模糊滑模控制器。利用所设计的控制器对超导磁体电源样机进行控制,实验结果证明了控制方法的有效性。

毫米波回旋管超导磁体系统及其实验

该文介绍了从俄罗斯引进的毫米波回旋管超导磁体系统的技术性能、特点及其实验概况。并介绍了国内配制的超导磁体电源的特点。

PI^λ电流内环控制器实现的链式APF在外超导磁体中的应用

稳态强磁场超导磁体电源采用双反星型可控硅整流技术方案,是一种典型的非线性负载,运行时会带来较大的无功冲击及谐波污染。针对科学装置的链式高压有源电力滤波方案规划,结合有源滤波系统的非线性特性,提出一种采用分数阶PI控制器代替普通PI控制器实现的电流内环解耦方法,基于改进的Oustaloup算法,实现分数阶微积分的求解。通过仿真与实验对比分析了分数阶PI与常规PI控制器的运行效果。经仿真与实验表明,采用的分数阶PI电流内环控制器是正确的,且具有一定的参考价值。

强磁场链式无功补偿器的均压与冗余容错研究

随着无功补偿装置的高压需求,级联拓扑被越来越多地应用于STATCOM中,然而随着链节单元的增加,系统的复杂度以及故障率也随之提高,同时各链节直流侧电压的平衡也一直都是链式STATCOM研究的热门问题。本文基于上述问题,针对在研的强磁场超导磁体电源无功补偿方案,提出一种上层均压控制策略,实现STATCOM系统的链节均压;并将高压变频领域中性点偏移技术引入STATCOM系统中,故障时系统通过更改电压外环控制策略,实现输出三相电压的中性点偏移,直接提高了链节单元的利用率。最后通过仿真验证了本文所提出的均压策略以及中性点偏移容错方法是正确有效的。

SECRAL超导磁铁电源控制

超导离子源(SECRAL)的超导磁铁电源的控制非常重要。为防止超导磁铁的失超,需要对超导磁铁电源采用恰当的策略进行控制。在SECRAL系统中,4台电源分别为4个超导线圈独立供电,供电的电流大小不同,电流上升和下降的速率也不同。4个线圈的电流不平衡,将导致整个超导磁铁失超,所以超导线圈的电流上升和下降过程必须协同完成。为了提升磁铁电源的安全性和稳定性,设计并实现了一个远程控制系统。在硬件方面使用串口通讯服务器实现TCP/IP网络通讯与RS232串行通讯间的协议转换。软件使用VC++直接对串口编程完成。该系统能够自动完成4台电源的同步操作,简化了超导离子源SECRAL的调试过程,提高了操作过程中的安全性。