Application and Research of High-Power Electric Servo System on Launch Vehicle

The 30 kW high-power electric servo system used in the solid booster of the Long March 6 A(LM-6 A)launch vehicle is introduced,and the function,composition of the system as well as its constituent equipments are detailed.To solve the problem of out-of-tolerance in the system dynamic characteristics,an advanced correction network algorithm architecture and double notch filter were designed.Experimental verification was conducted to prove that the dynamic characteristics requirement under multiple operating conditions could be met.

一种无桥高增益单级LED驱动电路及其混合控制策略

中小功率的LED驱动电源中,传统两级LED驱动电源存在体积大、成本高以及传统Boost PFC电路在低压输入时导通损耗大等问题。为此提出一种由无桥二次型Boost PFC电路和DC-DC LLC电路集成的无桥高增益单级LED驱动电路,实现了高电压增益、功率开关器件软开关、一套控制电路和高电路转换效率。针对单级电路在电网输入电压变化引起直流母线电压变动范围大等问题,设计一种适用于所提电路的APWM-PFM混合控制策略,并对混合控制原理和控制过程进行详细分析。最后设计一台200 W的实验样机,在输入电压80~120 Vrms范围内,占空比最大为0.5,最大电压增益为6.7,直流母线电压基于网侧特性和LLC电路特性设计在700 V以内,样机的功率因数值均高于0.990,THD均低于15%。在满载条件下,110 Vrms输入时,样机效率为93.20%,相比于传统无桥PFC,电压增益提高了2.21倍,实现了高电压增益和软开关,有效提升了在低压输入条件下的电路转换效率。仿真和实验结果验证了所提出电路和控制方法的有效性。

Improved three-vector based dead-beat model predictive direct power control strategy for grid-connected inverters

Since only one inverter voltage vector is applied during each duty cycle, traditional model predictive direct power control(MPDPC) for grid-connected inverters(GCIs) results in serious harmonics in current and power. Moreover, a high sampling frequency is needed to ensure satisfactory steady-state performance, which is contradictory to its long execution time due to the iterative prediction calculations. To solve these problems, a novel dead-beat MPDPC strategy is proposed, using two active inverter voltage vectors and one zero inverter voltage vector during each duty cycle. Adoption of three inverter vectors ensures a constant switching frequency. Thus, smooth steady-state performance of both current and power can be obtained. Unlike the traditional three-vector based MPDPC strategy, the proposed three vectors are selected based on the power errors rather than the sector where the grid voltage vector is located, which ensures that the duration times of the selected vectors are positive all the time. Iterative calculations of the cost function in traditional predictive control are also removed, which makes the proposed strategy easy to implement on digital signal processors(DSPs) for industrial applications. Results of experiments based on a 1 kW inverter setup validate the feasibility of the proposed three-vector based dead-beat MPDPC strategy.

三电平PWM整流器直接功率控制

在给出了三电平电压型PWM整流器数学模型的基础上,结合瞬时功率理论,推导了输入有功、无功和整流器矢量的关系,提出了一种应用于三电平PWM整流器的直接功率控制(DPC)方法。该方法不仅能够实现系统对有功、无功的直接控制,而且能够避免矢量切换时相电压、线电压幅值的过高跳变,同时有效地控制了中点电位的平衡。仿真和实验结果表明此方法算法简单,实现了单位功率因数控制,电流谐波小,具有良好的动态和稳态性能。

三相电压型PWM整流器直接功率控制调制机制

根据三相电压型脉宽调制(pulse width modulation,PWM)整流器的瞬时功率数学模型,在矢量空间中分别研究每个开关矢量对瞬时功率的不同影响,给出相应的作用图,并由此将整个空间重新划分为18个非固定扇区,提出一种新的具有通用性的开关矢量表,在此过程中探究直接功率(direct power control,DPC)控制的调制机制。这种新的开关矢量表不仅可以克服传统开关表对无功功率控制上的缺陷,获得更好的稳态和动态控制效果,而且可以对其他开关表的不足进行一定的解释。文中通过不同开关表的控制系统对比仿真与实验,验证了各项结论的正确性和实用性。

具有多种电机控制模式的伺服驱动器的研究

本文设计一种可工作于多种控制模式下的伺服驱动器，这控制器以高档１６位单片机８０Ｃ１９６ＫＣ为控制核心，可控制感应电动机、同步电动机及两台直流伺服电动机，它利用同样的硬件平台通过对软件的设置而选择不同的运行模式。本文着重介绍控制器的硬件结构以及对应于三种不同电机的软件控制方案。

三相电压型PWM整流器准定频直接功率控制

建立三相电压型脉宽调制(pulse width modulation,PWM)整流器在不同坐标系下的数学模型,分析直接功率控制(direct power control,DPC)的工作原理。针对直接功率控制中开关频率变化问题,通过对PWM整流器瞬时功率分析推导,提出一种内环直接采用电流控制的新型准定频直接功率控制策略。仿真验证了算法的可行性。采用PM300DVA120智能功率模块,设计50 kVA的三相电压型PWM整流器控制实验,在10 kHz、5μs的开关频率下获得良好的实验结果。实验结果表明,所提方法实现单位功率因数运行,与现行的DPC-SVM定频控制方法相比,具有更好的动静态响应性能。

基于空间矢量双滞环策略的STATCOM直接电流控制方法

提出一种适用于STATCOM的直接电流控制新方法以减小开关频率和电流跟踪误差。该方法通过指令电流求导矩阵替代参考电压预测方法,能够准确判定参考电压矢量的位置,并根据误差电流矢量与双滞环阈值的大小选择优化的开关状态输出。与其它电流控制方法相比,基于空间矢量双滞环策略的直接电流控制方法可以保证无功电流的快速响应性能,同时有效降低开关频率。仿真与实验结果证明其良好的动静态性能。

设置扇形边界死区的电压型PWM整流器直接功率控制

利用电压型PWM整流器的数学模型分析了PWM整流器直接功率控制(DPC)的原理,讨论了功率滞环比较器环宽对PWM整流器的影响.为了降低开关频率和减少开关损失, 增加功率滞环比较器环宽则引起瞬时有功功率和直流电压波动现象;提出了设置扇形边界死区的控制策略,减少扇形边界误选开关量现象,使瞬时有功功率和直流电压波形趋于平稳. 通过Simulink环境下仿真模型的仿真,证明了该策略的可行性.

多端柔性直流输电中换流站的同步切换控制策略

功率同步控制和矢量控制均是多端柔性直流输电系统（multi-terminal voltage source converter based high voltage direct current transmission,VSC-MTDC）中换流站的可选控制方式。与更加常用的矢量控制方式相比,功率同步控制方式的原理与同步发电机类似,进而显现了相近的控制特性,更适用于与交流电网的弱连接,有利于交流电网的功角和频率稳定性,但其缺点是在直流侧故障下,换流站会出现较大的直流电压波动,恶化系统的动态特性。为了使换流站能够在不同的电网运行工况下匹配最合适的控制方式,提出一种可切换的控制策略,实现了在同一换流站中功率同步和矢量控制方式并存,并可依据需求实现无扰动自动切换。最后以PSCAD中搭建的三端交直流系统为例,演示和验证了同步切换控制策略的可行性。

三相电压型PWM整流器双开关表直接功率控制策略研究

针对传统的三相电压型PWM整流器直接功率控制存在无功功率失控区和直流侧输出电压波动大等缺点,提出了一种双开关表控制的直接功率控制策略。根据各个扇区内不同开关矢量对有功功率与无功功率作用的大小,设计了快速、慢速两种开关表。有功功率滞环比较器采用三电平控制,系统根据当前滞环输出结果和控制幅度的值选择快速或慢速开关表,产生开关信号驱动主开关进行直接功率控制。仿真和实验结果表明双开关表直接功率控制策略消除了无功功率的失控区,改善了系统的动态特性。

UPFC控制方法研究

论文通过开关函数建模法确定统一潮流控制器(UPFC)的数学模型;在park变换的基础上,基于预测电流设计UPFC的d-q轴解耦控制方案。论文利用电压空间矢量脉宽调制法推导出UPFC各桥臂电力电子器件的开关状态。考虑到UPFC中间直流电容上电压控制的重要性,论文在传统PID控制的基础上,设计模糊自适应PID控制策略;MATLAB仿真结果表明,控制方案能有效地提高直流电容上电压的稳定性,改善功率波形,取得了类似扩大电容容量后的效果。系统可供同类设计参考。

三相PWM整流器改进直接功率控制

根据有功功率和无功功率在αβ坐标系下的表达式,分析了作用于PWM整流器的各开关矢量对有功功率和无功功率变化率的影响曲线,由此得出采用传统开关矢量表的直接功率控制的PWM整流器功率跟踪性能差的原因。根据功率变化曲线,提出了一种新的开关矢量表,将每1个扇区分为2部分,采用不同的矢量作用。仿真结果表明,采用新开关矢量表的直接功率控制的PWM整流器具有较小的THD值、电流波形畸变小、动态特性好的优点。

基于智能功率模块的电动机伺服驱动器

介绍了基于智能功率模块的电机伺服驱动器的设计、工作原理、硬件结构及脉宽调制 (PWM )伺服放大器的设计方法 ,并将此驱动器应用于多种运行情况下的实验 ,同时对所提出的新型控制算法———自抗扰控制 (ADRC)进行了实验验证 .结果表明 :该伺服驱动器性能优良 ,工作可靠 ,结构简单 ,能满足电机控制系统快速性的要求 ;所提出的自抗扰控制算法的抗干扰性和鲁棒性都优于经典的PID控制 .

柔性互联配电网换流器控制模式平滑切换策略

电流矢量控制与功率同步控制是广泛应用于柔性互联配电网中电压源换流器的2种控制模式。由于运行原理和运行特性不同,大多数传统换流器只配备一种控制模式,导致在交流电网强度变化时其运行灵活性受到限制,并在极端事故下可能带来严重问题。为扩大换流器在柔性互联配电网中的运行范围和增强其运行灵活性,首先对比了电流矢量控制和功率同步控制在不同交流电网强度下的稳定性,并分析了2种控制模式间切换的必要性。然后,考虑到事故下和事故恢复中交流电网强度变化的完整过程,提出了一种电流矢量控制与功率同步控制的平滑切换策略,并通过在功率同步环增加功率前馈环节,进一步削弱了系统强度变化造成的扰动。最后,以PSCAD/EMTDC中搭建的双端柔性互联系统为例,验证了所提策略的有效性。

三电平PWM整流器定频直接功率控制技术研究

直接功率控制(DPC)具有响应快、算法简单的特点。传统的DPC采用bang-bang控制,存在开关频率不固定等缺点,将DPC控制与空间矢量脉宽调制(SVM)算法的思想相结合,两者的优势互补,同时克服了传统DPC开关频率不固定的缺点。利用矢量控制中SVM技术,实现了动态过程中有功功率和无功功率的解耦控制,相对于传统的DPC开关表控制方式,VF-DPC-SVM控制方法保证了固定开关频率,同时使系统具有较好的动态性能。仿真和实验结果表明,该控制方法动态效果较好,能够实现有功和无功功率的解耦。

电网电压不平衡情况下PWM整流器恒频直接功率控制

恒频直接功率控制(constant switching frequency direct power control,CSF-DPC)具有开关频率固定、动态性能好、系统采样频率较低等优点。电网电压不平衡会在脉宽调制(pulse width modulation,PWM)型整流器交流侧产生大量谐波电流,使系统有功功率大幅波动,恶化系统性能。针对上述情况,提出一种新型恒频直接功率控制策略。该策略首先分离出电网电压和电流正、负序分量;然后在正、负序双旋转坐标系下计算瞬时功率与参考值之间的误差,根据误差生成整流器正、负序参考电压;合成后采用空间矢量调制(spacevector modulation,SVM)算法产生整流器电压,对功率进行补偿。该策略可有效抑制交流侧电流谐波,减小系统无功功率直流分量,稳定系统输出的有功功率,改善系统稳态性能。仿真与实验结果证明了该策略的正确性和有效性。

三相电压型并网逆变器滑模变结构直接功率控制

建立了三相电压型并网逆变器数学模型,在此基础上提出了一种基于滑模变结构的三相电压型并网逆变器直接功率控制策略,详细论述了控制策略原理及设计过程。该控制策略将滑模变结构控制器、直接功率控制和空间矢量脉宽调制技术相结合,不需要同步速旋转坐标变换即可实现恒定的开关频率,具有良好的稳态性能和快速的动态特性。在一台3kVA的并网逆变器样机上进行了实验研究,结果证明了所提出的滑模变结构直接功率控制策略的正确性和有效性。

矩阵式LED远光灯智能辅助控制系统

针对现有汽车远光灯需要司机通过自身对路况的判断来完成手动操作,从而可能造成行车时因违规使用车灯而发生交通事故的问题,完成了基于不同路况和周围环境自动调节远光灯照射方式的矩阵式LED远光灯智能辅助控制系统的设计与实现。首先,根据车辆行驶特点及相关交通法规,针对不同的车前路况,提出矩阵式LED远光灯辅助系统的智能控制策略;然后,对系统的软硬件进行设计与实现,硬件部分主要包括主控制器模块、LED电源驱动模块以及矩阵开关控制模块的选型与电路设计,软件部分主要包括驱动电路控制、矩阵开关控制以及智能控制策略等功能模块;最后,在实验室环境下通过搭建完整的实验系统进行了功能测试。实验测试结果表明,所提方法控制结果准确、实时性好、可靠性高、易于实现,达到了预期目标。

一种双PWM变换器新改进型直接功率控制策略

为了解决双PWM变换器常规直接功率控制的电压外环响应速度慢的问题,提高控制系统跟踪性能,首先,设计了一种新型开关矢量表,在某些扇区由原来的一个矢量控制变为两个矢量控制,从而改善有功功率和无功功率的变化程度在不同扇区影响的差异性,增强灵敏程度和实时性;其次,提出电机侧功率向前反馈的控制策略,增设反馈网络,提高响应速度,确保功率给定,改变了常规电压外环缓慢的调整过程。并在功率波形、突加负载的响应速度、电网电流、谐波等方面,与常规直接功率控制进行了实验对比。实验结果表明,本文设计的控制系统能在负载变化时实现快速跟踪响应并恢复和保持稳态,验证了该策略的有效性。