基于一种新型正弦幅值积分器的谐波检测方法

针对基于瞬时无功理论的ip-iq谐波检测法结构复杂、响应速度慢等问题,提出了一种采用改进正弦幅值积分器结构的谐波电流检测方法。首先,利用二阶广义积分器的输出滤波特性及正弦幅值积分器的极性选择特性,使其相结合构造出了一种滤波性能更强,同时具有频率及极性选择作用的新型积分器。然后,利用该积分器快速准确地提取基波正序分量,并有效应用于谐波检测环节中。当电网电压存在直流偏置问题时,该积分器所构造的锁相环也能准确锁定电网频率及相位信息。最后,理论分析及仿真实验结果表明:该方法无需进行瞬时对称分量分离,就可提取出电网电压及负载电流基波的正负序分量,计算量小,谐波检测更精确。

基于广义二阶积分器的高频脉振电压注入PMSM无位置传感器控制

传统高频脉振电压注入法需要使用多个滤波器滤除杂波信号,会使系统产生延时且估计误差较大,本文提出广义二阶积分器代替滤波器滤除杂波,实现对转速和转子位置估计精度的提高。针对传统高频脉振电压注入法位置观测精度和动态性能较差的问题,采用一种基于广义二阶积分器的速度环和电流环位置误差信息提取方法。采用广义二阶积分器代替位置观测闭环的带通滤波器和低通滤波器,提取电机速度和转子位置信息,简化参数整定过程,提高位置观测精度;同时用2个广义二阶积分器串联取代电流环中的低通滤波器,提取基频电流分量,增加电流环带宽,减小系统延时。仿真和实验结果表明,该方法提高了位置观测精度和系统的动态响应性能。

采用双二阶广义积分器锁相环的MMC多谐波线性化阻抗建模与分析

与传统单同步坐标系锁相环相比,双二阶广义积分器锁相环(dual ge neralized integrator phase-locked loop,D SOGIPLL)能够在三相电压不平衡、畸变和谐波复杂情况下快速、准确锁相。然而,目前鲜有关于采用DSOGI-PLL的模块化多电平换流器(modular multilevel converters,MMC)阻抗模型。基于多谐波线性化法建立了采用DSOGI-PLL的MMC阻抗模型,并验证了所建立模型的准确性。基于此模型,分析了控制参数对MMC阻抗特性的影响,并对比分析了接入不同强度电网时的系统稳定性。结果表明,与传统锁相环相比,DSOGI-PLL特有的阻尼系数会对MMC阻抗特性产生影响,阻尼系数的减小有利于提高系统稳定性,在其他控制器参数变化或电网强度变化导致并网MMC不稳定时,可通过减小阻尼系数使系统达到稳定状态。

用Velocity Verlet积分器改进HMC抽样方法

Hamilton Monte Carlo (HMC)方法是一种常用的快速抽样方法.在对哈密顿方程进行抽样时,HMC方法使用Leapfrog积分器,这可能造成方程的位置及动量的迭代值在时间上不同步,其产生的误差会降低抽样效率及抽样结果的稳定性.为此,本文提出了IHMC(Improved HMC)方法,该方法用Velocity Verlet积分器替代Leapfrog积分器,每次迭代时都计算两变量在同一时刻的值.为验证方法的效果,本文进行了两个实验,一个是将该方法应用于非对称随机波动率模型(RASV模型)的参数估计,另一个是将方法应用于方差伽马分布的抽样,结果显示:IHMC方法比HMC方法的效率更高、结果更稳定.

基于广义积分器二自由度PID控制的LCL逆变器

传统有源阻尼控制可抑制LCL逆变器谐振,但需要增加额外的电压或电流传感器。为此,提出了一种无需额外传感器的基于广义积分器的LCL并网逆变器单电流反馈二自由度PID控制(GI-2DoF-PID),GI-2DoF-PID比例积分环节实现并网电流无静差跟踪,而基于广义积分器的微分环节则增强LCL逆变器的阻尼特性。推导了控制系统的传递函数,分析了其稳定裕度与动态特性,提出跟踪和抗扰动优化的参数设计原则并选取了合适的控制参数。最后,构建了基于PLECS系统仿真模型,仿真结果表明:基于GI-2DoF-PID控制的LCL并网逆变器可以有效抑制谐振;电网电压严重畸变时,其满载并网电流畸变率仅为3%,远低于国家标准的要求;当系统从半载跳变到满载时,系统超调量低,响应速度快。

改进的广义二阶积分器的高频脉振方波电压注入PMSM无传感器控制

针对传统高频脉振方波电压注入算法的永磁同步电机(PMSM)无传感器控制系统中,使用多个滤波器来提取电流环反馈电流与高频响应电流,从而获取转子位置信息造成的系统延迟以及估计误差较大的问题,提出一种基于广义二阶积分器的无传感器控制策略。首先,与其他利用广义二阶积分器自身特性只提取高频方波响应电流检测转子位置方法不同的是,所提方法先在电流环双环控制中用广义二阶积分器对反馈基频电流信号进行提取;其次,在此控制系统的基础上,转速环用广义二阶积分器对包含电机转子位置信息的高频响应电流信号进行提取,并重新对广义二阶积分器进行了设计,在其结构上加入了高阶巴特沃斯滤波器,提高了抗谐波的衰减能力,改善了其动态性能。最后,在Simulink搭建了仿真模型并进行验证。实验结果表明,该方法相比于传统方法具有更好的动态性能和抗干扰能力。

改进型双二阶广义积分器-锁频环优化设计

针对电网非理想条件下的同步信号检测问题,在分析了传统二阶广义积分器模型在直流分量和高次谐波条件下动态性能的基础上,提出了一种改进型双二阶广义积分器及锁频环控制结构,对其动态性能给出了理论分析,并提出了改进型三相二阶广义积分器及锁频环控制模型。仿真实验结果表明:与传统控制结构相比,改进型控制模型相比传统模型在特征次谐波、直流分量和间谐波扰动下性能分别提升了94.48%、85.17%和89.73%。

永磁同步电机基于双积分器模型实现的改进离散准谐振控制器设计

因逆变器非线性和电机本体设计缺陷所带来的电流谐波会导致转矩脉动和损耗增加,影响电机控制性能甚至缩短使用寿命。基于双积分模型实现的准谐振控制器能较好地抑制电流谐波,但因积分器采用欧拉离散会带来谐振点的偏移和相位滞后等问题,影响谐波抑制效果。针对此问题,该文改进传统的基于双积分模型实现的准谐振控制器,提出双积分器零极点解耦校正模型,以达到谐振点准确跟踪、控制器稳定裕度高的目的,且计算量较小;为避免因加入准谐振控制器导致电流控制系统失稳,将所提出的改进离散准谐振控制器放入整个电流控制系统中,分析其稳定性并给出控制参数选择依据,并考虑到电流控制系统的采样和更新延迟。最后,通过台架实验对比验证所提出的改进离散准谐振控制器在谐波抑制性能上的有效性。

基于宽频混合自积分的脉冲电流测量探头

目前有很多针对脉冲功率装置的纳秒脉冲电流测量传感器的研究,但现有脉冲电流测量探头大多关注高频信号的采集特性,很少见到对高低频信号都有较好响应的宽频带纳秒脉冲电流测量探头。基于一种新的电路拓扑设计了一款采用混合积分器的宽频电流传感器,并对其工作原理和电缆匹配方式进行了理论分析,介绍了电流探头整体的结构设计,通过阶跃响应实验探究了不同参数对研制的电流探头输出波形的影响。实验结果表明:积分电阻、采样电容对时间常数和低频灵敏度影响较大,积分电阻增加时探头输出幅值减小时间常数增大,采样电容减小时探头输出信号幅值增加时间常数减小;采样电阻对高频灵敏度影响较大,阻值过大会引起测量信号波头过冲畸变。在实际参数设计时,可以根据实际测量需求调整以上高、低频灵敏度的相关参数来满足实际测量要求。

光学积分器离焦与散热结构设计

光学积分器是太阳模拟器核心匀光部件,通过适当离焦可提高辐照均匀性。针对目前光学积分器离焦精度低、装调困难、散热效率不高等不足,提出一种高温工况下能够连续离焦和有效散热的光学积分器机械结构。通过离焦分析确定投影镜组离焦范围,设计一种由螺旋传动和直线导槽组成的连续离焦结构及环形肋片的散热结构,并在热载荷下对结构参数进行有限元分析与优化。通过实际测试,光学积分器离焦-2.6 mm时,Φ100 mm辐照光斑内的辐照不均匀度±0.44%,太阳模拟器辐照均匀性最佳,表明投影镜组在高温下能够连续离焦调整,有效提高光学积分器装调精度和效率。

基于自适应二阶广义积分器的PMSM无传感器控制

为抑制基于传统高频脉振电压注入算法的永磁同步电机无传感器控制系统中由于滤波器的叠加使用导致的滤波延迟及观测精度较低等问题,提出一种自适应广义二阶积分器(adaptive second-order generalized intergrator, ASOGI),将转速引入特征频率及比例系数中,动态调整系统带宽及选频性能,并将其分别应用于高频响应电流的提取及二倍高频分量滤波,取代带通滤波器(band-pass filter, BPF)和低通滤波器(low-pass filter, LPF),此外,提出一种改进锁相环(phase-locked loop, PLL)算法,基于SOGI提取谐波幅值并消除观测环中注入电压幅频及电机参数的影响。最后运用MATLAB/Simulink进行仿真实验,其中在转速转矩突变时的转速及转矩脉动分别降低了50%和60%,表明了该方法可有效改善系统动态响应及观测精度。

带非线性项的积分器链嵌套饱和时滞控制

针对带有高阶非线性项的四阶积分器链,在输入包含时滞的情形下,提出了一种嵌套饱和控制器,实现系统的全局渐进稳定。稳定分析分为饱和退化分析和退饱和系统的渐进稳定分析两个阶段。该控制器利用平面转换构造标准型,进行自然对消,完成饱和退化分析;然后,利用一个重要矩阵不等式和李雅普诺夫定理,完成渐进稳定分析;最后,通过一个惯性摆系统的仿真实验,验证了控制器的有效性。

基于二阶广义积分器的馈电检测传感器设计

馈电检测装置在保证煤矿井下瓦斯超限闭锁功能中起着至关重要的作用,如何有效的解决外界干扰造成的馈电检测误判断问题仍是当前难点。针对以上问题,设计了一种基于二阶广义积分器(SOGI, second order generalized integrator)数字化处理模型的馈电检测传感器;通过对感应耦合出的微弱信号进行硬件滤波放大和软件滤波处理分析,得到三相电中两两火线间的相角差,并判断该相角差是否在设定的阈值范围内,以此判断馈电状态的有无。现场实际的运行情况表明:改进后的馈电检测传感器在干扰信号较强的场所使用后馈电检测准确率有了较大的提升,能够满足现场数字化智能化的需求。

基于积分滑模观测器的直线振荡电机谐振频率跟踪控制

现有直线振荡电机(LOM)无位置传感器谐振频率跟踪控制方法存在行程观测精度低、抗干扰能力差等问题,容易导致谐振频率跟踪精度低、频率振荡严重。为提高谐振频率跟踪控制性能,该文研究了一种基于积分滑模观测器(ISMO)的新型谐振频率跟踪控制方法。首先,基于LOM工作在系统谐振频率点时行程-电流相位差为90°的特点,提出一种双互相关函数比值方法,消除了行程变化对谐振频率跟踪控制的影响。其次,采用积分滑模面及新型趋近律设计ISMO,并利用二阶广义积分器获取行程估算信号,大大提高了行程估算精度。最后,对比实验结果表明,所提方法能够有效提高谐振频率跟踪精度、稳定时间及抗干扰能力。

采用正弦幅值积分器的电网基波电压同步信号检测

三相并网变流器的控制需要电网基波电压同步信号的准确检测。为了满足在电网电压不对称时的控制需求,基波正负序分量的快速准确分离尤为重要。采用正弦幅值积分器,提出一种能够在电网频率变化情况下,快速准确地提取基波正序分量和负序分量的方法。通过对不对称电网电压的分解,提出采用正弦幅值积分器的同步信号检测结构和电路。建立采用正弦幅值积分器的同步信号提取方法的时域和频域数学模型,分析其实现正负序分离的机理,并确定反馈系数的选取选择。同时分析电网频率变化对同步信号检测的影响,构造频率自适应调整算法,克服了频率变化对同步信号提取的影响。与其他方法相比,该方法结构简单,无需进行瞬时对称分量分离,就可提取出电网电压基波的正负序分量,计算量小。理论分析和实验结果表明,该方法可在频率变化的情况下快速准确的提取电网电压基波正负序分量的幅值和相位,实现同步信号的检测。

太阳模拟器用光学积分器设计

针对传统太阳模拟器普遍存在辐照均匀度较低的缺陷,改进设计了一种可以有效提高太阳模拟器辐照均匀度的光学积分器.介绍了该光学积分器的组成和工作原理;阐述了光学系统的优化设计技术;对其光机结构进行合理化设计,并使用ansys软件对光机结构进行热分析.最后,利用lightTools软件对太阳模拟器系统进行模拟仿真.结果表明:使用所设计的光学积分器后,太阳模拟器辐照不均匀度明显降低,在Φ60mm范围内小于±1%,在Φ(60～200)mm范围内小于±2%.该结果与实际检测结果一致,能够满足高准确度的使用要求.

EAST积分器系统的设计

在核聚变实验中,积分器是还原微分信号的基本手段。长时间低漂移积分器系统的研制是托卡马克实验中的重要环节。以差分式积分器为核心,结合线性隔离技术、程控放大器技术和嵌入式以太网通信技术,设计实现了EAST(Experiment Advance Superconductor Tokamak)积分器系统。提出的系统整体标定方法进一步提高了该积分器系统的精度。性能测试表明,在增益为1时,该积分器在100 s内的积分漂移小于10 mV,满足了当前EAST实验的需求。该积分器系统已投入EAST的实验中,并取得了良好的运行效果。

基于广义积分器的电力单相锁相环研究

针对目前软件锁相环技术存在锁相误差及滤波延时的不足,笔者基于瞬时无功理论的单相锁相环技术,提出一种通过二阶广义积分器来构造正交信号的方法。并对输入电压存在直流分量的情况下,分析了正交电压分量输出的偏移情况,设计一个前馈低通滤波器后,性能有了明显的改善。最后通过在PSCAD/EMTDC中单相可控并联无功补偿(TCPC)系统仿真的基础上验证了该方案可以有效提高锁相精度并对电压畸变有较强的抑制作用,因此适用于实际的单相系统。

基于Rogowski线圈的电子式电流互感器的积分器技术

积分器是基于Rogowski线圈的电子式电流互感器中的关键环节之一。分别论述了三种积分器的设计与实现,并对其性能进行了比较:用模拟电路实现的积分器不但在测量稳态电流上有很高的精度,还能较真实地反映故障电流的暂态过程,能稳定可靠地应用于测量、保护等实际工程领域。用数值算法实现的积分器由于其精度与算法实现问题,还需进一步研究与完善。采用集成芯片构成的数字积分器适用于计量系统,但在保护系统中使用具有一定的局限性。

直流分量对正弦幅值积分器同步信号检测方法的影响及其抑制方法

三相并网变流器的控制需要电网基波电压同步信号的确准检测,正弦幅值积分器锁频环(frequency-locked loop based on sinusoidal amplitude integrator,SAI-FLL)是一种结构简单、性能良好的同步信号检测方法。文中首先分析了当输入信号含有直流分量时,正弦幅值积分器锁频环的性能,分析结果表明,输入直流分量会在正序幅值和频率信号中产生工频波动,负序幅值中还会产生附加直流分量。文中提出一种抑制直流分量影响的方法,该方法将直流分量作为频率为零的交流分量,利用正弦幅值积分器(sinusoidal amplitude integrator,SAI)的选频特性,形成统一的SAI方法,控制结构简单。理论分析和实验结果都表明,文中提出的方法可以在电网不平衡和频率变化等情况下消除直流分量的影响,并快速准确地提取电网电压基波正负序分量的幅值和相位,实现同步信号的检测。