悬浮斩波器的自抗扰电流跟随控制研究

随着磁浮列车的高速发展,其悬浮系统对电流环响应速度与精度的要求日渐提高,为此提出将自抗扰控制ADRC(active disturbance rejection control)技术用于悬浮斩波器的控制中。首先阐述磁浮列车悬浮系统与斩波器的数学模型;然后介绍自抗扰控制器的基本结构与工作原理,并设计悬浮斩波器中自抗扰电流跟随模型;最后通过改变斩波器模型的参数和施加外部扰动进行系统仿真,并与传统比例积分PI(proportional-integral)控制进行对比。结果表明,自抗扰控制对悬浮斩波器具有良好的电流跟随效果,对外部扰动及对象模型参数的变化具有良好的抗干扰性和鲁棒性,且自抗扰控制算法降低了数学模型的依赖性,为悬浮斩波器的控制提供了优化方案。

高温超导磁储能用斩波器仿真及试验

针对高温超导磁体充、放电对超导储能系统斩波单元稳定运行的要求,对超导磁储能电压型功率调节系统进行了研究,采用状态空间平均法建立斩波器充电及放电模式的数学模型,分析斩波器充电、续流及放电的工作原理,并设计斩波器的电流闭环反馈控制方法。基于第2代高温超导线圈,考虑到线圈电感量及其限流保护,应用Matlab软件进行了斩波器充电和放电工作模式仿真,并且搭建了一个超导储能的斩波器试验系统,应用DSP2812处理器实现对超导磁体充、放电控制。磁体电压、磁体电流及直流母线电流仿真与实验波形吻合较好,所应用的斩波器数学模型及其控制方法能实现对超导磁体快速稳定地充、放电和续流。

用于小型风力发电的SRG建模与控制

介绍开关磁阻风力发电系统组成;分析SRG的发电原理和非线性模型;针对小型风力发电系统运行速度低的特点,SRG采用电流斩波控制模式,电压反馈控制抑制输出电压波动;在Matlab中建立SRG电压反馈控制仿真系统,仿真结果验证了SRG建模的正确性,验证了SRG用于小型变速恒频风力发电系统的有效性。

采用Boost的两级式光伏发电并网逆变系统

在光伏并网发电中,为了提高效率,必须实行最大功率点跟踪,而为了实现并网,直流侧电压必须高于电网电压幅值,这就限制了光伏电池电压的调节范围。对一种单相光伏发电并网逆变系统进行了研究,它由Boost DC/DC电路和逆变桥组成。前级Boost斩波电路则通过调节占空比而改变光伏阵列的输出电压,实现最大功率点跟踪;后级逆变电路采用电压外环,电流内环的双环控制方法,电压外环控制逆变侧电容电压的稳定,电流内环控制并网电流实现并网。在这种系统中,最大功率点跟踪和并网是相互独立的,互不干扰,使整个系统更加灵活可靠。主要研究了逆变系统各重要元件参数的选取方法以及逆变系统的控制方法。最后用MatlabR2007a/Simulink进行了仿真,证明了该逆变系统的可行性。

基于电流矢量的盘式无铁心永磁同步电机瞬时转矩控制

盘式无铁心永磁同步电机具有过载能力强、无齿槽转矩、反电动势正弦等优点,非常适合伺服应用场合。但由于电机定子绕组电感很小,导致在传统电压型逆变器控制下的电流波动较大,限制了此类电机的应用。基于以上问题,在前置电流型斩波电路的基础上,提出一种基于电流矢量的瞬时转矩反馈控制算法。探讨了电流矢量与电磁转矩之间的关系,对电机的瞬时转矩进行估计和反馈,根据转子位置来计算需要输出电流矢量的幅值及逆变桥的开关状态,通过调整母线电流来实现对电机转矩的实时控制。仿真和实验结果验证了所述控制方法的有效性,为盘式无铁心永磁同步电机控制系统的研究提供了理论基础。

数字单周期电流控制在电磁悬浮系统中的应用

在串级控制的电磁悬浮系统中,电流环的响应速度和精度对整个悬浮控制起着至关重要的作用.为了加快悬浮系统电流环的响应速度以及减小跟随误差,基于TMS320F28335设计了EMS (electromagnetic suspensionsystem)的数字单周期控制(digital one-cycle control,D-OCC)电流控制器.以悬浮斩波器为研究对象,建立起D-OCC的数学模型,对额定悬浮工作点处斩波器电流的D-OCC算法进行了详细推导;通过Simulink平台对算法进行仿真验证,并将D-OCC的电流环投入到实际悬浮系统中进行悬浮实验.实验结果表明:对频率为5 Hz,幅值为3 A的方波信号进行跟随时,传统PID控制在方波上升沿和下降沿均存在一定的超调,且稳定后存在不小于20 mA的跟随误差,D-OCC在调节过程中不存在超调,且稳定后没有跟随误差,说明D-OCC算法能够实现对指令电流快速、准确跟随;采用电流环D-OCC的悬浮系统起浮过程需要约0.4 s的调整时间,并且悬浮稳定后可以克服50%荷载扰动和1.5 mm气隙扰动,说明该方法可以实现系统稳定悬浮,且具有较强的鲁棒性能.

基于有限元分析的开关磁阻电动机非线性研究

针对开关磁阻电机双凸极结构导致的磁场严重非线性,利用有限元法对开关磁阻电机电磁场进行研究。通过有限元分析软件ANSYS得到一组不同转子位置下的三维磁化曲线族,进一步求得电感及转矩特性曲线,用于开关磁阻电机系统的非线性建模,将有限元分析与非线性仿真有机地结合起来,并得出一系列仿真波形。最后,通过样机进行实验,将实验波形与仿真波形进行对比,充分证明有限元分析数据的合理性及非线性仿真的可行性。

基于电机励磁控制的斩波器吸收电路参数选取

某船用直流电机的励磁控制系统因吸收电路中的吸收电阻发热导致MOSFET管烧毁。基于励磁控制系统主电路的吸收环节,即一种采用调频板给予电路中MOSFET管PWM信号的带整流桥的降压电路拓扑结构,在确定电路中滤波电容与励磁绕组阻抗值大小的前提下,从吸收电阻耗能、降低MOSFET管开通峰值电流、交流端输出幅值电压3个方面考虑,对该吸收电路环节中电阻、电容参数的选择进行了仿真实验研究和最优选取。结果表明适当增大吸收电容和吸收电阻参数值可以有效地抑制开关管开通峰值电流,而且前者会增加吸收电阻的耗能功率,后者可以减小开关管开通时流过吸收电阻的冲击电流。从而得出结论,正确选择吸收电阻、电容参数值可以满足该励磁控制电路的稳定性和可靠性。

兆瓦级永磁直驱风力发电机组变流技术

当前主流的风力发电系统采用"双馈电机+双PWM变流器"的变流技术,但存在效率低、控制复杂的问题。采用六相低速永磁同步发电机代替双馈发电机,变流器采用"不控整流+升压斩波+SPWM逆变"变流技术。六相不可控的二极管整流器对低速永磁发电机发出的交流电进行12脉波整流,这种不可控的整流方式增加了系统可靠性,简化了控制系统;采用升压斩波电路进行升压,以降低系统对电机输出电压的限制,拓宽风机的工作范围,同时将2个升压斩波电路并联,以降低单个电抗器和IGBT器件通过的电流;逆变器采用2个三相桥式PWM逆变器并联方式,在最佳风能捕获(MPPT)算法和逆变器数学模型的基础上,采用直接电流控制对逆变器进行输出控制。用PSIM软件进行了建模和仿真,仿真结果证实设计的正确性。

一种电流型并联谐振DBD臭氧电源

研究一种新型电流馈电式并联电感补偿负载谐振DBD臭氧发生器供电电源。该电源功率级由BUCK斩波电路和单相桥式逆变器组成。斩波器工作于固定频率PWM方式,采用输出电流闭环控制实现放电功率的调节,逆变器控制采用数字频率锁相跟踪技术使电源工作在小容性准谐振状态。对该电源的工作原理进行分析,给出斩波电路电流负反馈PI调节器、逆变器数字频率锁相跟踪算法的原理和实现方法、关键控制电路和IGBT驱动电路的详细设计。实验结果表明:调节电源直流电流能有效地调节发生器放电功率,电源输出功率因数高于0.98,系统稳定可靠。

斩波式可变电阻器及其应用

斩波式可变电阻器是应用现代脉宽调制（ＰＷＭ）技术对固定电阻进行斩波控制，从而实现电阻无级可调的新型变阻器。与传统的接触式变阻器相比，它不仅具有体积小、造价低、维护使用方便等优点，而且具有调节精度高，可以方便地实现恒电流自动控制的特点，是一种值得推广的高科技电子产品。本文详细地论述了这种变阻器的原理、特性，并给出了一些具体应用的分析计算，对它的推广使用具有积极的指导作用。

基于降压式斩波电路的基准恒流源设计

以控制芯片TL494为核心，设计了一款电流调节区间在0～10A的恒流源系统。系统基于降压型斩波电路，主要用于锂电池电源管理系统的放电试验。工作时，TL494电路生成的PWM信号经IR2110电路驱动后，控制场效应管开关，实现降压式主回路的导通、闭合。改变TL494电路的输入电压可调整生成的PWM信号的占空比，从而达到电流可调的目的，而串联在电流主回路中的霍尔电流传感器反馈信到PI调节电路，构成闭环控制，使电流恒定。利用Simulink对系统进行仿真，并根据仿真结果进行试验，实测数据表明，该恒流源可输出稳定度优于0．01、相对误差小于1％的稳定电流。

基于Buck交—交斩波器的无功补偿器拓扑与控制方法设计

首先介绍了一种新的交流斩波型无功补偿器,无需直流储能环节,系统可靠性得到加强。以Buck型交流斩波无功补偿器为对象,分析了交流斩波无功补偿的基本原理和补偿特性,推导出占空比与补偿电流之间的关系,建立了系统分析模型。在此基础上,提出了基于广义积分的直接电流控制策略,并给出了参数设计准则,最后进行了仿真和实验验证。仿真和实验结果表明,基于直接电流控制的Buck型交流斩波无功补偿器可以实现对网侧无功功率的实时补偿。

交流斩波器输出电压瞬时值重复控制研究

介绍了一种在输出电压平均值控制基础上引入瞬时值重复控制的交流斩波器。该交流斩波器输出电压采用均值闭环控制,以使输出电压有效值保持稳定。为了克服由于电网电压瞬变或负载突变造成的输出电压瞬时变化,在均值闭环控制环的前向通道上引入基于重复控制思想的瞬时值前馈补偿控制,从而使输出电压波形无瞬变。搭建了交流斩波器的实验平台验证所采用的控制方法,控制部分采用ATmega128单片机作为核心,均值PID调节器、重复控制的前馈补偿控制器等均在该单片机中数字实现。实验结果表明,所采用的控制方法能有效地抑制输入电压变化、输出负载变化等扰动,使输出电压波形稳定。

基于速度模糊控制矿用电力机车斩波器的研究

本文研究了基于转速模糊控制的双闭环直流电机斩波调速系统,构成了由DSP2407A为核心的控制单元。仿真和实验结果表明,该系统具有响应速度快、超调量小、鲁棒性强等特点。

超导磁储能系统用多相斩波器矢量切换控制方法

在高功率超导磁储能装置(superconducting magnetic energy storage,SMES)中,电压源型功率调节系统首先利用多相斩波器将超导磁体电流转化成稳定的直流电压,再利用后级电压源型变流器(voltage source converter,VSC)与交流系统交换功率。当SMES与电网交换功率快速大幅变化时,传统自均流PI法控制的多相斩波器存在直流电压偏移和相间暂时不均流的问题。直流电压的偏移会进一步影响后级VSC功率交换的控制精度及速度。为克服上述问题,该文导出了多相斩波器开关函数模型,并基于该模型提出一种矢量切换控制方法。该方法使用滞环规律切换控制矢量,实现直流电压的控制,并利用控制矢量冗余的开关组合实现均流。仿真分析表明,该文方法可基本消除交换功率突变时直流电压的偏移,从而为后级VSC的快速准确控制提供有利条件。此外,所提方法能够实现斩波器在多种工况下良好均流,保证长期运行的可靠性。

混合动力汽车开关磁阻集成起动/发电系统控制策略的研究

混合动力汽车开关磁阻集成起动/发电系统采用一台开关磁阻电机替代传统的起动机和发电机.运用电压、电流双闭环PID控制策略,进行起动控制、助力控制、发电控制等方面研究,利用此控制策略,系统具有起动、助力、发电功能,能提升车辆的动力性能,延长车载能源的续驶里程,提高燃油的利用率.

基于直流电动机电流闭环控制的风力机特性模拟

风能是一种无污染、可再生的绿色能源.开发风能,大力发展风力发电是解决世界能源危机的一个行之有效的途径.风力机模拟是在实验室环境下研究风力发电的前提.本文首先分析了风力机的功率、转矩特性,指出风力机模拟的要求在于模拟转矩-转速特性.针对现有风力机模拟方法的不足,提出一种基于BUCK调速电路的直流电动机电流闭环控制的模拟方法.并进行了模拟试验,模拟结果与风力机理论曲线吻合,表明该方法是一种简单可行的风力机模拟方法.

瞬时值控制GTO斩波器的频率分析

对瞬时值拄制的ＧＴＯ斩波器的频率，ＧＴＯ通态时间ｔｏｎ和断态时间ｔｏｆｆ进行了分析．分析结果可用于指导ＧＴＯ斩波器的设计．

磁悬挂天平主激磁绕组的恒流控制系统

国防科技大学研制的６０ｍｍ×６０ｍｍ磁悬挂天平的主激磁绕组，采用了保持激磁电流不变的恒流控制系统，克服了由于温度变化而引起的系统参数变化，提高了测试系统的准确性和稳定性。对实验过程中所出现的误差源，也逐一加以分析，从而找到了减少误差的方法。在恒流系统斩波器电路中，由于使用了集成电路加晶体振荡器的斩波信号源，大大提高了开关频率的稳定精度，改善了闭环系统的滤波效果，提高了系统的稳定特性。本文还介绍了值流系统的设计方法和主要系统电路。