IFC向CityGML标准三维建筑模型转换方法及实现

三维城市模型是智慧城市与数字孪生城市的核心内容。IFC(industry foundation classes)标准构建的建筑信息模型(building information model,BIM)为城市空间规划和建筑设计提供了丰富而精细的城市三维模型数据。由于标准的差异,BIM无法与三维地理信息系统无缝集成和交互应用,极大地限制了IFC标准BIM的应用优势。本文挖掘IFC、CityGML(city geography markup language)标准三维建筑模型的语义表达差异,提出BIM源模型向不同细节层次(level of detail,LOD)层级模型的几何转换方法;构建一套完整的转换流程,实现IFC标准BIM向CityGML标准三维建筑模型的几何转换;设计并开发转换原型系统。研究表明:本方法及实现流程能够有效实现IFC-BIM模型向CityGML-BIM模型的不同LOD层级的转换,且对多数单体模型相当实用;转换后模型未见错误与偏差,视觉效果良好;具备灵活性,可根据不同模型的转换进行调整。研究成果为BIM与地理信息系统的集成应用提供了新思路,为智慧城市与数字孪生开辟了一种新的数据来源通道。

Digital Control Technologies for DC/DC Switching Converters

An overview of recent advances in digital control of low-to medium-power DC/DC switching converters is presented.Traditionally,analog electronics methods have dominated in controlling such DC/DC converters.However,with the steadily decreasing cost of ICs,the feasibility of digitally controlled DC/DC switching converters has increased sig-nificantly.This paper outlines a sample of digital solutions for DC/DC switching converters to enhance the performance of DC/DC switching converters.Furthermore,latest research activities pertaining to applications for steady-state and dy-namic performance improvement,such as efficiency optimization,controller auto tuning,and capacitor charge balance control,is discussed.These applications demonstrate the significant advantages and potentials of digital control.

基于终端滑模自抗扰的混合储能系统功率控制

为提高混合储能系统对直流微电网母线功率支撑的双向调控性能,针对混合储能系统,提出一种基于非奇异终端滑模自抗扰技术的双向功率控制方法。分析建立采用双向半桥DC/DC变换器的并网接入系统数学模型;设计超级电容端电压稳定附加功率补偿控制结构;利用基于趋近律的非奇异终端滑模自抗扰技术和基于扩张状态观测器的系统不确定及扰动项在线估计,设计混合储能双向功率调节非线性控制器。通过仿真测试,并与传统线性控制器性能对比,验证所提方法的正确有效性。

非理想条件下基于SAADR-PI的MMC型电力电子变压器CCS-MPC控制策略

基于模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)的电力电子变压器(power electronic transformer,PET)在非理想工况下易发生故障及扰动,严重影响系统电能质量。针对传统控制方法在非理想工况下存在的动稳态性能差等问题,在MMC-PET整流级提出了基于自适应自抗扰比例积分控制器的连续控制集模型预测控制策略。首先,设计了自适应自抗扰比例积分控制器用于电压外环,解决了电压外环信号跟踪及扰动抑制能力差等问题。其次,电流内环使用连续控制集模型预测控制方法以提高系统的响应速度及稳态性能,引入改进型载波移相调制策略解决桥臂电流畸变问题。最后,在网侧负载突变、网压不平衡、输出级负载投入等非理想工况下对MMC-PET系统进行对比仿真和实验,验证了所提控制策略的优越性。

一种用于矩阵变换器的简化非线性自抗扰控制策略

矩阵变换器的电力直接变换特性使其输出侧性能极易受扰动影响,所以对矩阵变换器系统采取控制是非常必要的。由于矩阵变换器的非线性、多变量和参数时变性使其数学模型不能被确定,因此在内外部扰动不稳定的条件下,设计PI常数的单闭环控制系统并不那么成功。将一种与对象模型无关的自抗扰控制器应用于矩阵变换器系统,并且为解决自抗扰控制器控制模块的不光滑非线性函数导致矩阵变换器系统输出量谐波成分增大的问题,在自抗扰控制器的基础上,改进了自抗扰控制器模块的非线性函数并简化了其控制环。实验结果表明:当该自抗扰控制器用于矩阵变换器系统控制调节时,无论是在电网输入侧本身存在谐波污染的条件下,还是电网电压非正常工况条件下,其控制效果都优于PI控制。

应用自抗扰控制器的双级矩阵变换器闭环控制

对双级矩阵变换器(two-stage matrix converter,TSMC)输出电压产生影响的扰动因素很多,而闭环控制是抑制多种扰动的有效方法。TSMC是一非线性、多变量、强耦合的系统,其精确的数学模型难以建立,采用基于对象模型的控制律难以得到好的控制效果。该文提出了一种基于自抗扰控制技术的TSMC闭环控制策略,利用自抗扰控制器(auto disturbances rejection control,ADRC)的非线性鲁棒控制技术实现TSMC这种不确定性系统的控制。该文建立了TSMC逆变级电路的数学模型,把系统模型中的耦合项、不确定项都看作是系统的模型内扰,将输入电压、负载变化等扰动看成不确定外扰,利用ADRC对内外综合扰动进行观测,并对其进行补偿。仿真结果表明,在相同的非理想运行条件和扰动情况下,ADRC展现出比经典PI控制器更优异的动静态性能,可以满足TSMC系统高性能的控制要求。

基于成形的车门刚度精细仿真研究

为了提高车门刚度的CAE仿真精度,提出了将板材成形结果(厚度、应力、应变)作为初始数据引入车门刚度分析的精细仿真方法。通过网格模型转换规则将板材成形软件KMAS/one-step生成的车门内外板的成形结果文件(*.nas)转换为结构分析软件ABAQUS能够识别的文件(*.inp),以实现成形结果的加载。仿真结果表明,精细仿真能够提高车门刚度的仿真精度。

基于预测控制的LLC变换器谐振频率自动跟踪技术

LLC谐振变换器在工作时,谐振元器件参数可能会出现波动,影响LLC谐振变换器的电压增益特性。在定频占空比控制方式下,上述现象造成LLC谐振变换器的设计谐振频率与开关频率不一致,同时降低LLC谐振变换器的效率。针对这一问题,本文提出一种基于预测控制的LLC谐振频率追踪控制方法,此控制方法克服了不能在轻载条件下跟踪谐振频率的问题,不仅能够有效抵抗谐振元件参数变化的扰动,而且具有算法简单和采样环节简便易于实现的优点。最后给出MATLAB仿真结果,验证了所提方法的可行性。

矩阵变换器自抗扰控制策略研究

矩阵变换器的输出电压易受各种因素的影响,为了改善输出性能,将自抗扰控制技术应用于矩阵变换器的闭环控制中。分析了自抗扰控制器的特性,提出了一种双闭环自抗扰控制策略,即电流内环与电压外环均采用一阶简化的自抗扰控制算法。仿真结果表明:该方法不仅可以有效地抑制多种扰动的影响,而且比PI控制具有更优的动静态性能,可满足高性能矩阵变换器系统的控制要求。

新型换流变压器配套滤波装置的优化设计

传统的高压直流输电(high voltage direct current,HVDC)系统一般在换流站交流网侧布置滤波兼无功补偿装置,谐波与无功功率通过换流变压器回馈网侧时会对变压器产生不良的影响。作者基于自耦补偿与谐波屏蔽的换流变压器,针对某实际的HVDC模拟系统,提出了与该变压器配套的滤波装置的接线方案,并将外罚函数法和遗传算法相结合,对上述滤波装置进行优化设计,建立了以初期投资最小为优化目标、满足系统无功需求的滤波器优化配置的数学模型。算例计算和仿真结果表明了上述优化模型及其滤波方式的正确性和有效性。

基于自耦补偿与谐波屏蔽换流变压器的直流输电系统仿真研究

为揭示自耦补偿与谐波屏蔽(新型)换流变压器电磁暂态瞬变过程,模拟直流输电系统中新型换流变压器网侧与阀侧端口电压、电流的输入、输出特性以及交直流之间的相互作用,利用仿真软件Matlab分别建立了用于6脉动与12脉动直流输电系统的新型换流变压器仿真模型,并将其应用到直流输电系统动态仿真中。仿真结果表明：新型换流变压器取代传统换流变压器在一定程度上优化了直流输电系统的结构,通过对变压器第三绕组的零阻抗设计及绕组抽头处滤波器参数的合理配置,既能降低换流变压器网侧谐波含量、有效减少谐波与无功对换流变压器的损耗,又改善了换流变压器阀侧的线电压与相电流,有利于换流器可靠换相与正常运行。

PWM型DC/DC开关变换器的自抗扰控制策略

文章介绍了自抗扰控制器的原理和结构。结合开关变换器脉动和非线性的特点,介绍了自抗扰控制器在DC-DC开关变换器中的应用;并对具体的Buck电路进行了建模、仿真和实验,结果验证了控制策略的优良性。

直流–直流自耦变压器

该文提出了一种直流–直流自耦变压器的拓扑,用于互联两个电压等级不同的高压直流系统。常规的隔离型直流–直流变换器一般需要经过直流–交流–直流两级交/直变换,两个互联的直流系统之间没有直接的电气连接,而直流自耦变压器所互联的两个直流系统之间有直接的电气连接,只有部分互联功率需要经过两级交流/直流变换。为此,直流自耦变压器所使用的换流器总容量低于常规直流–交流–直流变换技术。该文详细介绍了直流自耦变压器的拓扑,推导了直流自耦变压器中每个换流器的额定直流电压和额定功率的设计方法,设计了直流自耦变压器的控制策略,在PSCAD/EMTDC下仿真验证了直流自耦变压器的可行性。研究结果表明,所提出的直流自耦变技术能显著降低所使用的换流器容量,并降低运行损耗。

基于超级电容的城市轨道交通车辆再生制动能量吸收系统

研究采用基于超级电容器的储能器来吸收城市轨道交通车辆的再生制动能量,并在适当的时候把能量回馈直流供电电网,以减少能源浪费,达到能量的高效利用。本文提出了模块化结构的储能器功率变换方案,采用多个模块串联以适应不同供电制式牵引电网的应用场合;采用多通道电路拓扑降低了变换器功率管的电流应力;提出一种双闭环控制策略,既实现了能量的双向流动又实现了串联模块的输入端电压的自然均压;提出了一套超级电容器组均压策略以保证超级电容器组高效可靠工作,主要分为组内均压和组间均压两组电路。最后通过小功率实验平台对该再生制动能量吸收系统的关键技术进行了实验验证。

矩阵变换器自抗扰控制技术的改进研究

针对采用空间矢量间接调制算法的矩阵变换器,提出一种改进的自抗扰控制策略,用来解决矩阵变换器输出侧性能易受输入侧扰动影响的问题。根据传统自抗扰控制器的基本原理,重新对控制器状态误差反馈模块的非线性函数进行了构造,设计了改进策略的具体控制方法,改善了控制器在动态调节时控制力抖振的现象。实验结果表明,采用改进的自抗扰控制技术后,无论是稳态条件下还是动态干扰条件下,矩阵变换器的控制系统都具有良好的输出性能,且输出波形谐波畸变率小。

一种用于半并行A／D转换器的比较器设计

简要介绍了半并行结构的A/D转换器原理。针对该结构的A/D转换器,提出了一种能自动校零、迟滞、全差分输入及多级前置放大的比较器。解决了输入失调电压、噪声环境下单转换、电荷注入、带宽、转换速度等问题。给出了应用该比较器的0.6μm CMOS半并行A/D转换器的性能。结果表明,设计的比较器能使丰并行ADC的DNL和INL小于±0.5 LSB,SNR大于48dB。

液力变矩变速器自动换挡控制技术研究

针对工程车辆的液力变矩变速器使用效率相对较低的问题,提出了工程车辆基于液力变矩变速器燃油经济性的液力传动变速箱自动换挡策略,然后建立自动换挡模拟器,根据模拟数据进行仿真验证换挡策略。经过仿真试验证明,该模拟器能够根据车辆的工作状况、液力变矩变速器的工作状态自动将变速箱切换到合适的档位,使液力变矩变速器工作在高效区,从而提高整车的燃油经济性;实现档位的自动变换,减轻驾驶员的劳动强度,提高作业效率,特别是为后期的实车试验提供必要的准备。

矩阵变换器双空间自抗扰闭环控制研究

针对矩阵变换器(MC)非线性强耦合的特点,通过分析MC的双空间调制开环模型,提出自抗扰(ADRC)电压闭环控制方案。将MC输入侧虚拟等效为PWM整流器、输出侧虚拟等效为PWM逆变器,推导了输出侧电压方程,构建矩阵变换器电压闭环自抗扰控制模型,通过Park变换,将三相输出电压分解成d-q坐标系下的直流分量。基于ADRC控制策略,设计输出侧电压闭环控制器,跟踪期望电压d、q轴分量,维持输出电压的空间矢量恒定,以消除内、外扰动和不平衡的影响。仿真结果表明基于ADRC的闭环控制方案受参数变化的影响较小,使MC具有良好的动静态特性和较强的鲁棒性。

应用于直流电网的新型直流自耦变压器

为了满足直流电网对直流变压器高效率、低成本的迫切需求,改进传统直流变压器设计容量大、效率低的不足,研究了一种基于改进的双向隔离型DC/DC变换器串并联结构的新型直流自耦变压器(DC AUTO)拓扑,只有部分功率经过变压器传输,可部分降低变压器的容量和设计成本,可依据两侧直流系统的电压等级灵活地对子模块进行串并联组合。采用交错并联控制减小了子模块的滤波电感和电容值从而降低了子模块体体积和成本。为了确保系统稳定运行,采用电容电压均衡控制和平均控制实现系统均压及均流。根据两侧是有源或无源特性提出2种整体控制策略。最后,对所提出的拓扑和控制策略进行仿真分析和实验验证。

基于增量式PID控制的医院中心负压系统设计

目的设计一套编程控制器(Programmable Logic Controller,PLC)控制的医院负压中心系统,将负压压力值稳定在-0.06 Mpa。方法采用三菱FX2N系列可编程控制器,利用PLC内部烧录的程序和增量式PID指令模块对储气罐负压压力值进行自动调控,并加入ABB ACS 510系列变频器进行真空泵的软启动与变频调速。结果建设的负压系统能自动调控压力值,具有故障报警功能,能够切换手控与自控,其真空泵能进行软启动、节能降噪。结论基于增量式PID控制的医院中心负压具有强抗干扰性,系统精简,能够确保负压系统稳定运行,为临床提供强有力的保障。