基于新能源发电改进型移相全桥变换器研究

新能源发电中需要广泛使用移相全桥变换器,以实现软开关技术从而减小系统的开关损耗。而传统移相全桥直流变换器滞后臂在轻载时难以实现ZVS,导致系统大功率输出时效率降低以及系统换路时容易产生尖峰电压、电流等现象,针对这一问题,提出了一种改进的有源软开关移相全桥DC-DC变换器拓扑。系统首先提出了改进变换器的拓扑结构,在此基础上对其工作模态进行了研究分析,并合理优化相关器件的选型,最后通过系统仿真及试验平台进行了系统仿真和试验测试,结果表明,所设计的加入辅助电路改进型移相全桥直流变换器在轻载情况下,能够使变换器滞后臂达到软开关效果,同时,在大功率输出情况下,对器件发热、电压波形振荡均有较好的抑制作用,系统整体效率变高,同时可靠性、稳定性变强。

重型拖拉机全动力换挡变速箱自动换挡策略研究

以一种用于220 kW拖拉机全动力换挡变速箱为研究对象,基于经济性、动力性为控制核心制定了道路运输和田间作业(犁耕)模式的标准型自动换挡策略,在全动力换挡变速箱基础上实现全自动换挡。为进一步提升不同工况下自动换挡策略的工况适应性,制定了智能型自动换挡策略,在道路运输自动换挡策略中,以燃油消耗总量为优化目标,换挡点车速和换挡延迟时间作为设计变量,对控制策略进行优化;在犁耕作业自动换挡策略中,引入滑转率变化量和车速变化量2个修正参数,通过模糊控制规则实时修正换挡点车速。基于AMESim和Matlab/Simulink建立了拖拉机仿真模型,开展自动换挡策略仿真。仿真结果表明,相较于标准型自动换挡策略,道路运输工况下,拖拉机燃油消耗总量下降6.71%;犁耕作业工况下,换挡次数降低36.5%,燃油消耗总量下降2.85%。通过台架试验验证了道路运输模式自动换挡略的有效性。

一种量化因子改进型的模糊自适应PID控制算法

针对模糊PID控制下的动态性能问题,提出一种量化因子改进型的模糊自适应PID(Fuzzy-PID)控制算法。在模糊量化环节引入模糊论域量化因子在线调整函数,实现对模糊量化因子的实时调整;将传统PID控制、传统模糊PID控制和量化因子改进性模糊PID控制,分别在100 kHz和200 kHz的系统频率下,进行单位阶跃输入信号下的动态性能对比实验。结果表明:该算法在2种系统频率下均能实现无超调,调节时间不超过0.15 s,其动态性能相较传统控制算法具有明显提升。

基于新扩展移相双有源全桥变换器降压-升压模式下电流应力优化

为降低双有源全桥变换器在降压-升压模式下的电流应力,提出一种基于新扩展移相调制的电流应力优化控制策略.首先,将变压器两端输出高电平电压之间移相量定义为外移相角,再对比分析降压-升压模式下内移相角在变压器不同侧时变换器的工作特性,根据移相角之间的关系划分为3种工作模态,得到电流应力表达式和功率模型.然后,对比分析得到优化工作模式,利用拉格朗日乘数法算法获取电流应力最优的相移组合.最后,搭建实验平台在降压-升压模式下对变换器进行验证,实验结果表明电流应力优化控制策略显著降低变换器在降压-升压模式下的电流应力.

基于部分能量耦合线圈的无线能量与信号同步传输方法研究

针对无线电能传输系统中能量发送端与接收端进行全双工通信的需求,提出一种基于部分能量耦合线圈的无线能量与信号同步传输方法。利用能量耦合线圈的内侧和外侧部分线圈分别作为信号正反向传输耦合机构,并在信号接收回路中采用LC并联支路抑制同侧信号载波的串扰。通过构建系统模型,分析能量传输与信号传输的增益以及系统传输干扰,得到系统参数对传输特性影响规律。为提高信号传输增益以及减小信号正反向传输之间的串扰,优化了耦合机构线圈布置方案。最后,搭建了传输功率为20 W的无线能量与信号全双工同步传输平台,实验结果表明,在电能传输不受影响的同时,实现了正向传输速率200 kbps、反向传输速率400 kbps的信号全双工同步传输,验证了所提方法的可靠性和有效性。

全移相双有源全桥直流变换器的瞬态电流偏置抑制策略

针对双有源全桥(DAB)直流变换器在功率突变时产生的电流偏置问题,该文提出一种新的瞬态直流偏置抑制策略。首先,以基于全移相调制的双有源全桥直流变换器为研究对象,分析DAB变换器产生直流偏置的原因及危害。然后,在全局电感电流应力最优结果的基础上,对功率在四个工作区域突变时产生的瞬态直流偏置问题进行详细分析,推导各种电流突变情况下的直流偏置表达式,并据此提出一种新的过渡态引入方法,对于不同的功率突变状态可以得到统一的过渡移相角表达式,简化了控制过程。接着,根据所得过渡态结果,提出统一的载波调制方法,并对调制策略的适用性进行分析。最后,通过实验平台验证了所提方法可以有效消除功率突变时产生的电流偏置。

基于改进粒子群算法的移相全桥模糊PID控制

[目的]为了得到具有良好性能指标的移相全桥(PSFB)控制方案,本文提出了基于改进粒子群算法(IPSO)寻优的模糊比例积分微分(PID)控制方法.[方法]在PSFB的小信号模型基础上,使用模糊控制器改善PID的参数,随后应用自适应惯性权重和压缩因子法优化PSO的全局特性和收敛性,进而计算模糊控制器的比例因子和量化因子,以提高系统的控制效果.在Simulink仿真环境中分别使用常规PID、模糊PID、IPSO优化模糊PID三种方式对移相全桥拓扑进行仿真,并设计了一台100 W的样机,验证所提控制策略的有效性.[结果]仿真结果中,IPSO优化的模糊PID控制相对于常规PID和模糊PID,其调节时间、超调量、稳态误差分别下降79.6%、99.4%、42.9%和40.2%、20%、87.5%;基于TMS320F28034硬件的实验结果中,IPSO优化的模糊比例积分(PI)控制相对于增量式PI和模糊PI,其调节时间、超调量、稳态误差、电压输出纹波分别下降52.4%、56.4%、46.7%、75.0%和12.1%、37.4%、20%、66.7%.[结论]将IPSO应用于PSFB的PID控制,相对于常规PID和模糊PID,具有更高的控制精度、更快的收敛速度、更强的抗干扰能力.

双重移相控制下双有源桥变换器最小回流功率全局优化控制

双有源桥(dual-active-bridge,DAB)DC-DC变换器通常用于能量转换。然而,传统的单移相控制使得变换器在输入电压和输出电压不匹配时产生较大的回流功率,特别是轻载情况下该现象更为严重。现有基于双重移相控制(dualphase-shift,DPS)的回流功率优化策略,尚未考虑全功率范围内的回流功率,也缺乏对所有工作模式下最小回流功率的研究。为此,该文提出一种考虑全功率范围、全工作模式的DPS最优控制策略。首先,详细阐述回流功率产生的机理,建立了不同工作模式的传输功率和回流功率数学模型。然后,计及不同工作模式的功率限值,将DPS控制的传输功率分成不同的功率区。在此基础上,提出了一种基于最小回流功率的DPS最优控制策略,通过分析不同工作模式下的优化路径获得各个功率区的最优移相角,进而提升DAB变换器的传输效率。最后,搭建实验平台验证所提最小回流功率控制策略的可行性。

分数阶移相全桥变换器的建模与优化控制

基于电路中的分抗元件具有非整数阶特性,利用分数阶微积分理论和状态空间平均法,对分数阶移相全桥变换器进行建模与优化控制分析。建立了移相全桥变换器的分数阶状态平均方程,研究电感和电容的分数阶特性对移相全桥变换器频域特性的影响。结合遗传算法的优点,得到满足误差绝对值积分的最优分数阶比例积分(PIλ)控制器参数与最优整数阶比例积分(PI)控制器参数,并搭建了分数阶移相全桥变换器的电路仿真模型与不同控制器的仿真模型,进行了不同控制器、不同工况和负载变化下电路仿真结果的比较。结果表明:相较于整数阶PI控制器,分数阶PIλ控制器能够提供更优的控制性能,使分数阶移相全桥变换器具有更快的响应速度、更好的稳态性能和更强的鲁棒性。

具有混合控制策略的宽输出双全桥LLC谐振变换器

针对宽输出电压范围应用中传统频率控制的LLC型谐振变换器存在开关频率调节范围宽、循环电流大及难实现高效运行等问题,提出1种具有定频移相-定频PWM混合控制策略的双全桥LLC型谐振变换器,以适用于较宽输出电压范围。其由2个全桥LLC型谐振变换器共用1个桥臂组合而成,输出电压通过定频移相-定频PWM混合控制进行调节,使该谐振变换器实现4倍电压增益范围以获得较宽输出电压,同时解决传统频率控制中循环电流过大及在移相控制移相角小时的软开关不能实现问题,提升系统效率。该转换器开关频率工作在谐振频率点,电压增益与负载无关且有助于磁性元件设计,在全负载范围内实现软开关。最后给出详细的电路工作原理分析并通过仿真进行验证,搭建实验平台验证了所提变换器的可行性和有效性。

机车司机一次乘务作业领航式操纵指导系统研究

在列车运行监控装置(LKJ)参数输入、操作等关键环节,由于机车司机简化作业、机车乘务班组互控不到位等原因,可能因输入或错误操作LKJ而引发作业事故。以机车司机一次乘务作业标准为基础,通过梳理机车司机作业指导书、操纵提示卡、LKJ操作使用说明、安全风险提示卡等安全关键内容和要求,研究并形成结构化的机车司机一次乘务作业全过程领航式操纵指导项点及其行车指导内容;基于LKJ、车载无线传输装置(TSC2)等既有设备,通过配置车载行车安全数据终端(DT50)与车载数据集成装置(BX10),开发DT50设备应用软件,搭建领航式操纵指导系统。研究表明,将指导项点及其指导内容结合列车运行线路纵断面等数据,可建立满足领航式操纵指导的基础数据知识库;通过DT50设备采集LKJ的实时数据、运行记录文件等数据,远程下载针对特定线路、车次的基础数据知识,实现机车司机从始发站至终到站全过程的领航式操纵指导功能。该系统具有灵活配置模式的客户端配置平台,铁路部门业务人员可通过配置平台持续丰富基础数据知识库,实现客运列车针对车次、货运列车针对区段的订单式一次乘务作业全过程领航式操纵指导,提升列车运行安全保障能力,减少因机车司机人因失误引发的作业事故。

移相全桥变换器的设计及先进算法的应用研究

选取移相全桥ZVZCS DC/DC变换器,分析所选拓扑的工作过程、设计关键参数,用Saber软件对软开关电路进行仿真,验证设计的正确性,并充分反映拓扑结构的高效特性,为实际电路的研究提供依据。同时,针对移相全桥DC/DC变换器这种强非线性系统,提出模糊自适应分数阶PI^(λ)D^(μ)先进控制算法,用Saber与Matlab软件协同仿真的方式进行变换器闭环仿真,结果表明:相较于传统PID,模糊自适应分数阶PI^(λ)D^(μ)先进控制算法的动态性能更佳。

基于双重移相控制的双向全桥DC-DC变换器最小回流功率分段优化控制

双向全桥DC-DC变换器以其重量轻、高功率密度、能量双向流动等优点成为直流微电网中不可或缺的一部分。但双向全桥DC-DC变换器在传统的单重移相控制下存在回流功率和电流应力等问题,尤其当输入电压和输出电压不匹配时,回流功率和电流应力会显著增加。针对输入电压和输出电压不匹配的情况,该文提出了一种双向全桥DC-DC变换器在双重移相下的最小回流功率控制策略。该控制策略通过对回流功率进行分段优化,得到了变换器在不同传输功率范围下的最优移相角。通过将所提控制策略和传统的双重移相控制进行对比分析,发现该文所提控制策略具有更小的回流功率和电流应力,提升了变换器的效率。最后基于所提控制策略搭建了实验样机,实验结果验证了控制策略的正确性和有效性。

一种星载固态功率放大器用400W二次电源设计

为了满足导航卫星系统对于固态功率放大器大功率、高可靠性、轻量化的需求,文章采用移相全桥同步整流变换电路加反激变换电路匹配的拓扑方案,设计了一种星载L频段固态放大器用400W二次电源,并详细给出了二次电源拓扑结构及设计原理分析。文章重点对变压器热耗进行分析,为了更好地进行变压器散热设计,该方案创新性采用灌封主功率变压器散热方案,灌封变压器的温度从104℃降低为85.5℃,散热相比有明显改善。同时给出了实物环路测试、电性能指标对比测试以及热平衡与热仿真对比测试,电源效率92.8%,环路的相位裕量42°,增益裕度26dB。测试结果表明设计的二次电源在实现高效率大功率输出的同时,有效地实现器件的一级降额散热,满足高可靠性的批产需求。

轴径向与全径向变换反应器运行分析及结构优化

介绍了轴径向和全径向变换反应器的结构特点。以国内分别采用轴径向、全径向结构的一段变换反应器为例,在一段变换反应器直径、催化剂型号和装填量、生产负荷完全相同的条件下,比较了在相同催化剂运行时长下,两种结构的变换反应器出口变换气中的CO含量及出口平衡温距。结果表明,由于变换反应器内装填的催化剂在运行过程中存在沉降现象,全径向变换反应器的催化剂利用效率比轴径向变换反应器的低,并存在气流易走“短路”的缺陷。为克服上述缺陷,建议大型变换装置优选轴径向结构的变换反应器。

宽负载范围恒定功率的无线电能传输系统设计

阐述宇称时间对称在电子电路中的对称条件,介绍具体的电气参数及负电阻的构造方法,并对控制电路部分进行设计,最后通过Simulink搭建仿真平台,验证理论推导的有效性。

低压大电流DCDC变换器并联均流控制研究

本文讨论了低压大电流工况下移相全桥变换器双模块并联电流失衡机理与均流控制技术。该技术采用电压环、电流环与均流环三环平均电流控制结构,给出了控制系统设计原则。利用Matlab仿真与一台10 kW样机分别进行仿真与实验验证,验证结果表明该控制结构有较好的自适应性,能够兼顾负载调整率与均流精度。

Photoelastic Stress Analysis by Use of Hybrid Technique and Fringe Phase Shifting Method

Photoelastic fringe patterns for stress analysis are investigated by use of hybrid technique and fringe phase shift method. The first one is a hybrid method which combines the conformal mapping technique and measured data away from the edge of a geometric discontinuity. Photoelastic data are hybridized with complex variable/mapping techniques to calculate photoelastic stress-field around a circular hole or an elliptical hole in plates under uniaxial tensile loading. This method determines full-field stresses in perforated finite tensile plates containing either a circular or an elliptical hole. The second one is a fringe phase shift method to separate isochromatics and isoclinics from photoelastic fringes of a circular disk under diametric compression by use of phase shift method. Digitally determined isochromatics and isoclinics are agreed well with those of manual measurements.

基于差额功率转换的锂电池储能系统建模与可靠性分析

相较电池储能系统的传统全功率直流转换方案,差额功率转换拓扑构架可以降低功率变换器设计容量、成本及运行损耗,提升锂电池能量存储性能。现有文献对差额功率储能系统容量优化设计、数学模型、可靠性对比及电池充放电特性的深入研究较少。为此,文章通过量化分析锂电池电压范围实现差额功率变换器容量优化设计,建立稳态电路模型及频域模型分析系统可控性、动态特性及稳定性。在此基础上,建立可靠性模型,对比不同储能系统平均失效时间,评价可靠性差异。仿真结果表明,差额功率储能方案可靠性高于传统全功率直流转换储能方案。最终,研制基于全桥移相双向DC-DC变换器的24V差额功率储能系统样机,通过10A恒流充放电实验,验证差额功率储能系统动态特性及充放电运行稳定性。

基于循环谱特征的全频段音乐信号抗干扰研究

为解决传统音乐信号抗干扰方法存在的干扰信号滤除效率低、信号捕获率低问题,提出基于循环谱特征分析的全频段连续音乐信号抗干扰方法。利用聚类算法提取干扰信号特征,搭建含干扰全频段连续音乐信号接收模型,并分析其循环谱特征。通过自适应频移滤波器滤除干扰信号,实现全频段连续音乐信号的抗干扰。实验结果显示,相较于传统方法,提出的全频段连续音乐信号抗干扰方法提升了干扰信号滤除效率与连续音乐信号捕获率,充分说明提出的全频段连续音乐信号抗干扰方法具备更好的抗干扰效果。