单相级联H桥整流器电压平衡与纹波抑制策略研究

对传统单相级联H桥整流器主电路加以改进,增加了功率解耦桥臂,建立了数学模型,并对电压平衡和纹波抑制策略进行了研究。首先,整体回路采用双闭环控制,通过二阶广义积分方法优化了基波信号的提取方案;其次,对系统功率平衡关系进行推导,建立网侧电流和电容电压平方的一次关系模型,并引入可变比例环节,有效提升系统抵御参数变化的鲁棒性;然后,采用独立式Buck型有源功率解耦控制策略,通过运算实时分配解耦桥臂开关管占空比,设计自适应选频器分离二次纹波信号,实现对直流母线二次纹波电压脉动的抑制。最后,基于Matlab/Simulink软件进行试验验证,所提方法能够有效地解决电压平衡和二次纹波功率抑制问题。

LCL型并网逆变器并网电流复合控制研究

LCL型并网逆变器采用直接并网电流单闭环控制策略,系统存在稳定性差和控制精确度差等问题。针对该情况,以并网电流瞬时值作为外环反馈量,以LCL滤波器电容电流瞬时值作为内环反馈量的双环控制策略。内环采用比例调节增大阻尼以消除LCL输出滤波器的振荡属性,增强系统的稳定性,外环复合PI控制和重复控制增强系统的动静态特性。详细分析控制方法的工作机理,并给出控制器的设计方法。最后在一台以DSP2812为核心控制器的1.5 k VA并网逆变器装置上进行实验验证。实验结果表明,该控制策略既可保证系统的稳定性,又能提高并网电流的性能。

神龙-Ⅲ直线感应加速器高稳定度恒流源控制系统

大功率恒流源是强流直线感应加速器(LIA)的关键设备之一,用于为加速器电感线圈提供大功率准直流驱动电流,其稳定度、纹波系数等指标要求极高。神龙-ⅢLIA恒流源采用串联线性双闭环回路双参量电流调控技术,同时综合应用了以PLC控制器为核心的本地控制、以ARM控制器和工控机为核心的远程控制以及以太网网络通讯技术,实现了强电磁干扰环境下远程控制高稳定性运行。该恒流源在负载0.5～0.6!之间变化、输出电流在50～170A之间变化时调整管压降控制在8V±2V范围内,输出电流纹波和电流稳定度均优于0.5‰。

基于状态空间的逆变器数字双环控制技术研究

采用双闭环瞬时值控制的逆变器具有输出波形动态响应快、稳态精度高和较强的抗扰性能。常用的双闭环控制技术有电感电流内环和电容电流内环之分:前者动态响应速度不够快,抗扰性能不够高;而后者不能对逆变电源进行很好地过流保护。采用基于状态空间理论的带负载电流前馈的电感电流内环电压外环PI-PI控制技术,在保证快速性和高稳定性的同时能够对逆变器进行快速地限流保护。最后,基于Matlab/Simulink的仿真和实验结果验证了这种方法的正确性,从而有效改善了系统输出电压波形。

采用双环控制的多电平D类功率放大器

介绍了一种新颖的基于级联型多电平拓扑结构的开关式功率放大器,采用相移PWM技术,其开关频率是单个单元开关频率的2N倍,通过电压电流双闭环控制保证输出信号的跟随品质,本文着重研究了双闭环控制的设计方法。试验结果表明,采用电流电压双闭环控制的D类功率放大器,系统带宽较宽,具有较好的瞬时响应和输出品质。

采用LCL滤波器的并网逆变器双闭环入网电流控制技术

并网逆变器采用LCL滤波对高次谐波衰减效果显著,而且在低开关频率和电感较小的情况下较单电感滤波具有明显的优势。但是,LCL为无阻尼3阶系统,易发生谐振。研究采用并网电流和电容电流双闭环控制策略对并网电流进行控制,采用电容电流闭环增加系统阻尼,从而可抑制系统振荡,增加系统稳定性。对电流双闭环方案进行系统建模和稳定性分析,并进行仿真验证。最后,采用电流双闭环控制策略进行并网实验,实验结果表明,该方案可有效地避免进网电流谐振和实现进网电流的高功率因数。

基于电流内环的一种逆变器控制策略研究

比较了几种电流内环控制的方法,提出了基于电感电流反馈的SPWM电流控制型双环控制策略。针对输出电压对电流环的交叉反馈作用,通过采用电容电压解耦方法,削弱了电容电压对内环的影响;针对负载电流扰动对电压外环的影响,采用负载电流前馈补偿方法,很大程度上增加了系统对负载电流扰动的抑制能力;针对电压外环的PI调节器存在的相位滞后,提出了基准电容电流前馈补偿方法,理论上达到输出电压与基准正弦给定的零相差。通过仿真和实验,证实了本控制方案的可行性和优越性。

双环控制CO_2激光电源的研究设计

根据CO2激光器气体辉光放电的负阻特性,研究设计了一种新型零电流准谐振高压激励电源。该电源采用电压电流双环控制策略,复合式全波倍压整流输出,不仅降低了对高频变压器绝缘与工艺方面的要求,同时稳定性、效率也得到了提高。

15kV高压直流电源的研制

传统高压直流电源主要采用工频调压器手动机械式调压方法来进行调压,具有误差大,效率低,实现不方便等缺点,为此研制了一台以DSP为控制核心的数字化高压直流电源装置。以直流输出电压和逆变交流电压作为电压反馈量,设计了直流电压外环和交流电压内环的双闭环控制器,以实现对直流输出电压的实时跟踪控制。实验结果表明,该装置可准确、方便快捷地在1.5～15 kV范围内调节直流输出电压,从而进一步验证了控制策略的正确性。

海上风电柔性直流输电变流器的研究与开发

基于可关断电力电子器件和PWM技术,结合海上风电场长距离直流输电的特点,对海上风电柔性直流输电变流器进行了分析和研究。根据变流器主电路拓扑结构建立了系统在三相静止abc坐标系和两相旋转d-q坐标系下的数学模型;变流器控制系统采用双闭环控制,选取前馈解耦控制策略对电流内环的有功、无功电流进行解耦;同时引入电流状态反馈和网侧电压前馈补偿,提高了系统的动态性能和抗干扰能力;系统采用五段式空间矢量PWM调制方法,有效地降低了开关频率,减少开关损耗。仿真结果证明,该变流器适用于海上风电场柔性直流输电系统。

曲面轮廓恒力跟踪的非线性双闭环控制

针对机器人在跟踪未知曲面轮廓运动时,由于缺乏位置信息导致的接触力不恒定的问题,提出了非线性双闭环控制方法。该方法中的双闭环包括运动倾角的实时反馈校正器,以及基于非线性PID的法向接触力控制器。非线性PID控制器是由非线性跟踪微分器(TD)和状态误差反馈(SEF)构造的,基于线性PID框架的非线性控制器。首先,根据受力模型得到基于力反馈的运动倾角校正策略;另外,考虑到多维力传感器维间耦合的影响,对Maxwell三维力传感器的解耦矩阵进行了标定;同时,提出了力信号的自适应惯性滤波方法,改善了滤波器的灵敏度和稳定性,综合性能提高了34.42%;最后,实验验证了双闭环控制方法能有效提高力控制精度和稳定性,具有较强的可执行性和适应能力。

电流型整流器双闭环多变量反馈控制策略的研究

针对电流型整流器(CSR)交流侧存在LC滤波环节引起的谐振、电流畸变等问题,提出了一种新颖的双闭环控制方案。通过对滤波电感的电压与滤波电容的电流进行负反馈控制,优化了系统性能,提高了系统的抗干扰性与稳定性。此外,详细说明了系统各参数的整定设计过程。仿真结果表明,该控制方法不仅可以实现在单位功率因数下稳定运行,同时有效地消除了电网波动对整流器带来的影响。

带钢冷轧闭环反馈控制最优化算法程序开发

基于多变量最优化控制的带钢闭环反馈控制模型能够充分利用弯辊和轧辊倾斜等平直度控制机构对板形偏差进行控制。闭环反馈控制的目的是使带钢实测板形与目标板形一致,闭环反馈最优化算法程序能充分利用输入信息,全面考虑多个执行机构对板形的作用,避免各控制之间的相互影响,它是该模型准确计算板形调节量的关键。为了实现自主建立带钢冷轧生产线,对某厂1 700 mm四机架四辊冷连轧机第四机架闭环反馈控制进行深入研究,根据对偶法采用C语言开发出基于多变量最优化闭环反馈计算程序并将其嵌入到可编程逻辑控制器(Programmable logic controller,PLC)中,开发出自主的基于多变量最优化闭环反馈控制模块。由该模块计算的闭环反馈平直度执行机构调节量与采用Matlab工具箱Quadprog函数计算结果一致,计算精度高。

任意偏置点的电光调制器自动偏置控制方法

为了实现对双电极马赫-曾德尔电光调制器任意直流偏置点的自动偏置控制,采用在闭环控制基础上,引入一个可调移相器使不同直流偏置点处误差信号相同的方法,理论分析了可调移相器相移量与直流偏置相位的关系,仿真得到对于不同偏置点,当调制器直流偏置相位漂移达-0.15rad～0.08rad,移相器引入附加相位漂移-0.55rad～0.55rad时,经偏置控制后相位漂移被限制在-3.0×10-4rad～1.7×10-4rad范围内。结果表明,该方法有效实现了对电光调制器任意直流偏置点的自动偏置控制。

离散化状态反馈解耦控制的三相电流源型PWM整流器控制策略

三相电流源型PWM整流器(Current Source Rectifier,CSR)是一种多变量、强耦合的非线性对象,这种复杂对象的控制较为困难。三相CSR通常都采用双级环路控制结构的直接电流控制方式,但常用的直接电流控制方式都存在一些问题,本文提出采用离散化状态反馈解耦控制器对该对象进行控制,可以解决其控制问题。文中分析了三相CSR数学模型及直接电流控制原理,讨论了离散化状态反馈解耦控制方法,搭建了这种控制方法的仿真模型,仿真结果说明了本文所提方法的优势,其控制效果要好于传统的PID控制方法。

基于双环控制的PWM逆变器的研究

文中比较了几种电流内环控制的方法,提出基于电感电流反馈的双环控制策略,利用极点配置的方法设计控制系统参数。这样的控制方法可以使得逆变器动态响应加快,非线性负载适应能力加强,输出电压的谐波含量减小。

一种三角波注入的三相四桥臂逆变器控制策略

基于三相四桥臂电压型PWM逆变器的工作原理,研究了双闭环控制策略,并在此基础上研究了利用三相半波整流器实现三角波注入的三相四桥臂逆变器控制策略。此方法采用双闭环控制方法控制前三桥臂,采用三相半波整流器对前三相调制信号进行处理以获得第四桥臂信号控制,系统结构简单、易于控制。系统可采用纯模拟器件实现,有效地避免了DSP处理能力有限对PWM开关频率的限制,有效提高系统的开关频率,具有动态响应速度快,输出电压波形谐波含量低等特点。此外,三角波注入提高了直流电压利用率,增强了系统带不平衡负载的能力。仿真结果进一步验证了该控制策略的正确性与可行性。

基于DSP双闭环控制的单相逆变电源设计与实现

设计了一种基于DSP的电压、电流双闭环控制的单相逆变电源,介绍了平均值闭环控制原理。利用MATLAB软件对控制策略进行了仿真分析,并以DSP为实验平台对系统的硬件与软件进行了实验验证。结果表明,该方案可以保证逆变电源输出的稳定,并有良好的动态性能,成本低,能满足普通场合的需要。

超精密工作台控制方案的优化选择

采用直线电动机加气浮导轨模式搭建大行程纳米级分辨率的超精密工作台,并建立超精密工作台进给系统的数学模型。通过计算机仿真分别分析单位反馈PID控制、带加速度前馈的PID控制、位置速度双环反馈和Sm ith预估控制等控制模式在不同材料做导轨时的控制指标。在控制系统选择上采用层次分析法建立综合评价体系,通过分析、计算、比较,确定位置环、速度环的双环反馈控制为本工作台最佳控制方案。

硅钼棒电阻炉温度控制系统的设计

对硅钼棒炉原有温度控制系统进行了研究,研制了一套以智能温度控制器为核心、具有双闭环负反馈的温度控制系统。设计了主回路过电压和过电流保护电路,并根据加热件材质特性给出了工艺建议。调试结果表明,系统具有操作简单、故障率低和控制品质好等优点。实践证明,该控制系统具有一定的推广应用价值。