基于三相四桥臂电机系统架构的车载锂电池自加热系统

为解决锂电池在低温环境下输出功率降低与放电容量衰减的问题,提出了一种基于三相四桥臂电机系统架构的车载锂电池自加热系统,通过加热电池使其脱离低温状态。在逆变器中引入第四桥臂,并与车载驱动电机三相星型绕组中性点连接,形成三相四桥臂电机系统架构。结合上述电机系统架构,建立电池、电机系统及电池自加热系统等效数学模型。分析电池发热机理及开关频率对电池温升速率的影响,并结合零序电压矢量设计高频电流滞环控制策略。实验结果证明,该系统能够实现锂电池在低温环境下的快速自加热功能,脱离低温状态。

多感官探测机器人控制系统

在21世纪的今天,自然灾害以及各种突发事件虽无法避免,但现代科技为高效救援提供了有力支撑,最大程度保障了人民生命和财产安全。高危场景救援,情况紧急而时间紧迫,基于此,本文设计四足机械狗仿生底盘以及四旋翼飞行器,实现陆空两用,深入救援现场,协助救援部队,提高救灾效率,减少国家以及个人的财产损失,保护救援人员以及民众的生命安全。

双轮腿机器人腿部四连杆机构优化

双轮腿机器人是一种新型的机器人,其采用双轮和两腿的结构,能够在不平整的地面上行走和移动。为了解决机器人在抬升与下降过程中质心水平位置变化过大而影响其运动稳定性的问题,建立机器人腿部四连杆机构优化设计的数学模型,并利用软件ADAMS建立四连杆机构的参数化模型,对双轮腿机器人腿部杆件尺寸参数进行优化,寻找最优解。经仿真验证,四连杆参数优化后,x向位移的偏差由原来的10.8317 mm缩小到2.3918 mm,机器人腿部在升降过程中的稳定性得到提升。

非隔离型低压柔性互联装置的低频地线环流产生机理及抑制策略

柔性互联装置是实现低压配电网潮流优化和新能源高效消纳的关键装备,有必要去除隔离变压器以提高效率和功率密度。但实际运行中面临严重的地线环流问题,恶化装置电能质量和安全稳定运行能力。为此,建立了低压配电网直接接地和变流器调制算法影响下非隔离型柔性互联装置地线环流分析数学模型,揭示了变流器共模电压注入、电网运行工况差异产生基波和三次谐波地线环流的机理。在此基础上,给出了一种闭环抑制方法,通过比例–多模谐振控制器对地线环流进行闭环控制,并通过改进的载波调制算法在逆变侧各桥臂中注入附加的共模电压信号,以维持双侧变流器的共模电压平衡,进而消除低频地线环流。控制器在环的半实物仿真结果表明,采用所提控制策略后,不同电网工况下非隔离型柔性互联装置的低频地线环流均得到充分抑制,有效提升了装置的电能质量和运行可靠性。

基于机器学习的四足移动机器人视觉导航方法

传统四足移动机器人视觉导航方法以导航监测为主,视觉定位的地图实时性较低,影响了视觉导航效果。为此,设计基于机器学习的四足移动机器人视觉导航方法。该方法基于机器学习提取四足移动机器人的视觉特征,从机器人实时获取的视觉图像中提取导航信息,并通过机器学习分析提供视觉环境的三维结构信息。实验结果表明,该方法能够快速地找到最优路径,完成视觉导航任务,减少机器人能量消耗,有效提高整体效率。

离网型三相四桥臂逆变器在不平衡负载下的控制策略研究

针对离网工况下带不平衡负载时引起的波动,利用三相四桥臂拓扑结构在不平衡系统应用中的优势,结合虚拟同步机控制策略,采用基于全通滤波器的正负序分离方法进行控制。针对真实输出的有功功率对功频调节器产生波动及多逆变器并联时功率均分及环流抑制效果较差的问题,引入虚拟阻抗,改进了基于正负序分离的虚拟同步机并联预同步控制策略。结果表明,所提控制策略器能够在负载不平衡的情况下维持输出电压的平衡,提高了功率均分精度,使环流得到抑制,增强离网条件下的运行性能。

基于三相四桥臂变换器的开关磁阻电机系统开路故障容错控制研究

功率变换器故障是影响开关磁阻电机系统运行的主要问题之一,电机系统长期运行故障状态下可能会对整个系统造成不可逆的损伤。为此,该文提出一种适用于三相开关磁阻电机的容错控制策略,保证电机系统在开关管开路故障下可以容错运行。在健康状态下,开关磁阻电机系统为两相励磁运行模式,保证绕组利用率。在开关管开路故障时,使用第四桥臂在故障相上产生反向电流,开关磁阻电机系统调整为单相励磁模式,解决开关管开路故障时输出转矩缺相的问题。所提方法在使用较少冗余开关的基础上,提高了开关磁阻电机系统在开路障条件下的容错能力。仿真和实验结果验证了所提容错控制方法的有效性。

重庆渝湘复线双堡特大桥主桥设计

重庆渝湘复线双堡特大桥主桥为2×405 m连续上承式钢管混凝土变截面桁架拱桥,矢跨比1/4.75,悬链线拱轴线,拱轴系数1.55。主拱圈由两幅拱肋和风撑组成。拱肋采用四肢格构式结构,单幅拱肋宽7.5 m,两幅拱肋横向中心距17.5 m。拱肋弦管采用Q390D钢,直径1400 mm,内灌C70自密实混凝土。风撑采用米字撑。拱上立柱采用双肢排架式空心矩形截面钢箱结构,桥面系采用连续钢-混组合梁,单跨27 m。中央拱座基础采用“浅挖拱座+桩基础”的构造形式,以适应岩溶发育区地质条件及降低连拱效应。拱肋采用900 m超长缆索吊装配合自平衡斜拉扣挂系统大节段吊装,桥面系采用地面组拼并张拉预应力、整体吊装的装配式施工方案。

The Control Technology Research of the Z-source Three-phase Four-bridge Arm Inverter

Z-source inverter can boost the voltage of the DC-side, allow the two switches of the same bridge arm conducting at the same time and it has some other advantages. The zero-sequence current flows through the fourth leg of the three-phase four-leg inverter so the three-phase four-leg inverter can work with unbalanced load. This paper presents a Z-source three-phase four-leg inverter which combines a Z-source network with three-phase four-leg inverter. The circuit uses simple SPWM modulation technique and the fourth bridge arm uses fully compensated control method. The inverter can maintain a symmetrical output voltage when the proposed scheme under the unbalanced load.

三相四线制并网逆变器导纳建模研究

为了提高三相四线制电容分裂式并网逆变器控制性能,需要构建其准确的数学模型。以电容分裂式三相四线制逆变器为研究对象,通过搭建逆变器小信号模型,构建系统模型从扰动电压到电流响应的传递函数矩阵,据此推导了电容分裂式三相四线制逆变器导纳模型,并探讨了其控制原理。在此基础之上,针对电容分裂式三相四线制逆变器导纳模型进行了仿真研究,仿真结果与理论分析一致,验证了所构建的数学模型是正确可行的。

基于四桥臂拓扑的开绕组永磁同步电机预测电流控制策略研究

开绕组永磁同步电机四桥臂控制系统相比常规的开绕组同步电机双逆变器控制系统,在保证直流母线电压利用率一样的条件下,可以显著降低成本。为了抑制共母线开绕组永磁同步电机四桥臂控制系统的零序电流,在传统的模型预测电流控制的基础上,提出基于三维空间快速选择最佳电压矢量和基于无差拍预测电流控制的零序电流抑制方法。对共直流母线四桥臂系统的数学模型及αβ平面的电压矢量分布进行分析;采用模型预测电流算法进行控制;建立abc坐标系下的空间电压矢量分布系统,并分析几何空间关系,提出选择最优电压矢量的方法,效率得到提升,同时零序电流也得到了有效抑制;建立0轴电压预测方程,并采用中矢量调制方法,提出基于无差拍预测电流控制的零序电流抑制策略,不仅抑制了零序电流,而且不需要复杂的价值函数计算,大大减少了计算量。该控制方法能够显著提升系统的动态和稳态性能。仿真验证了该控制方法的正确性和有效性。

钩爪式四足爬壁机器人控制系统设计

首先对钩爪式四足爬壁机器人脚爪在各运动阶段的运动合理性与可行性进行分析,完成了机器人的步态规划;然后根据步态规划方案,选择中央控制器与电机等硬件,完成了机器人控制系统的设计,同时完成了机器人样机的制作;最后对所设计的爬壁机器人的爬升性能进行实验测试,结果表明,机器人能够在粗糙壁面上自主稳定地爬行,验证了机器人控制系统设计的合理性。

三相四桥臂辅助逆变器并联供电控制策略研究

轨道交通车辆传统辅助逆变器通常应用三相三桥臂逆变器拓扑,在不对称三相负载条件下导致输出电压波形的不对称。三相四桥臂逆变器通过第4桥臂提供额外的零序电流流经回路,可以实现三相对称输出电压。受特殊运行环境的限制,应采用无互联通信线的并联供电控制策略,如下垂控制。基于两台总额定功率为240 kVA的三相四桥臂逆变器,此处分析了不平衡负载条件下的协调控制策略,研究了虚拟阻抗的精确值以保证有功功率和无功功率解耦,并通过小信号建模分析设计了合适的下垂系数,以确保系统的稳定性和动态性能。最后此处给出了实验结果,以验证所提控制策略的有效性。

三相四桥臂逆变器高频振荡机理分析及基于电流反馈的阻抗重塑方法

在分布式电网和配电网中,相较于三相三线制系统,由于三相四线制系统中存在额外的零序通路且零序分量也会引起高频振荡,导致现有的高频振荡抑制方法不再适用。分析了单电感滤波的三相四桥臂并网逆变器接入带并联补偿电容的电网时的高频振荡产生原因。为抑制正序、负序和零序分量引起的高频振荡,提出了一种基于电流反馈的阻抗重塑方法。该方法可以改变三相四桥臂逆变器的正序、负序和零序阻抗在高频段的幅值和相位,确保系统在高频段有足够的相位裕度。理论分析和硬件在环实验验证了所提出控制策略的正确性和有效性。

南浦溪特大桥主桥设计及受力分析

南浦溪特大桥主桥为计算跨径258 m的上承式钢管混凝土拱桥,主拱矢跨比为1/4.6,拱轴线线形采用悬链线,拱轴系数为1.6。主拱圈分左、右两榀,采用四肢双哑铃型等截面钢管混凝土桁架式拱肋,减少了桁架水平向连接钢管的数量,降低了节点焊接难度。钢管和缀板均灌注C50自密实补偿收缩混凝土,提高了拱肋结构的受力性能和面外稳定性。桥面系采用工字型钢-混凝土组合梁,有效降低了上部结构自重,同时也提高了拱桥的装配化施工程度。结合周边地形和地质条件,将拱座布置在完整的中风化岩层内。采用有限元软件对该桥在施工和运营阶段的静、动力特性进行分析,结果表明该桥结构受力性能满足规范要求,设计合理。

四足仿生巡检机器人在上湾选煤厂的应用

为解决生产系统核心设备依靠人工巡视和检查的问题,上湾选煤厂在智能化建设过程中研发了具备自主行走、自主定位、自主导航、故障诊断等功能的四足仿生巡检机器人,通过对该机器人的多层次巡检场景下路径规划、步态生成与步态转换等技术的研究,使其具备在选煤厂非结构化环境内精确定位和稳定行走的能力,且通过搭载多种传感器实现了对选煤厂生产现场有害气体、温度、湿度等环境因素的实时监测。实际应用结果表明,该机器人能够替代人工完成巡检任务,并具有环境检测、状态判断、异常分析及故障预警等功能。

在不平衡负载下三相四桥臂逆变器的控制策略

为了简化三相四桥臂逆变器在不平衡负载下的空间矢量脉宽调制(SVPWM),文章设计了一种基于SVPWM的单载波调制方法:将前三桥臂与第N桥臂分开调制。若前三桥臂采用SVPWM则需要进行三角函数计算和扇区判断,调制难度较大;而单载波调制策略是利用开关管的作用规律推导出对应的调制波,再将调制波与载波进行比较,得到对应的开关信号,此过程避免了大量的三角函数计算,大大降低调制难度。同时,文章分析和推导不平衡负载下的中性点电压,并将中性点电压控制为相应的零序电压,从而可以对第N桥臂进行独立控制,最终实现在平衡负载和不平衡负载下都输出三相对称正弦电压。最后通过仿真验证了该调制技术是可行的。

基于STM32单片机的四足仿生蜘蛛机器人控制系统设计

以四足机器人为研究对象,针对四足机器人在复杂环境下稳定性较差、越障能力有限的问题,设计了一款新型的仿生蜘蛛。该控制系统设计主要包括硬件设计和软件设计,以STM32单片机为控制核心,通过PCA9685舵机控制板控制整体12个舵机。蜘蛛携带的MPU6050陀螺仪模块将蜘蛛整体的运行姿态实时反馈给中央控制器,由此调整每条腿的角度,实现整体平衡的控制。同时位于蜘蛛前方的HC-SR04超声波模块实时监控前方障碍物的距离,进行避障处理。利用Protues仿真环境分析其各项功能的可行性,并进一步完成实物的设计制作与测试。仿真与实物测试结果表明:该系统能够较好地完成预期功能,实现在非结构地形上的平衡控制、躲避障碍物、运载物资等功能,为提升四足机器人的稳定性提供了较好的解决方案。

架空输电线路塔位四角坐标计算与绘制的方法研究

随着架空输电线路设计的精细化要求越来越高,线路终勘定位后提交的成果不仅要包括塔位坐标,往往还需要根据设计提供的跟开计算出塔位的四角坐标(即塔腿坐标),同时绘制在Auto CAD图上,以便设计人员报送相关部门核查占地面积、压矿信息和基本农田占用情况等。因而提出基于.NET的Auto CAD二次开发计算塔位四角坐标,并将计算的四角坐标图形化表示在Auto CAD图纸上。通过具体工程的应用,利用程序大大提高塔位四角坐标计算的效率,方便设计人员和业主后期的应用。

具有低谐波阻抗的三相四桥臂有源电力滤波器

传统控制策略的有源电力滤波器在三相不平衡工况下无法快速精确检测谐波电流,会造成控制环节设计复杂以及滤波效果差的问题。为此,提出一种具有低谐波阻抗特性的三相四桥臂有源电力滤波器。通过建立三相四桥臂的平均开关模型在αβ0坐标下实现桥臂间的解耦控制。与传统的滤波器相比,该滤波器无需谐波检测环节,在三相不平衡工况下控制逆变器控制前三桥臂跟踪输出公共连接点基波正序电压,使滤波器相较负载侧呈高基波阻抗;同时,通过设计控制环节使滤波器谐波阻抗近似为0,使谐波全部通过逆变器支路流入大地,利用分流的原理实现滤波。与传统有源电力滤波器相比,该方法简化了滤波系统复杂程度同时降低了控制难度。在PSCAD软件中搭建了仿真模型。结果表明:在有源电力滤波器投切后,系统侧电流三相谐波含量从23.57%、25.38%、23.57%降低到了0.56%、0.82%、0.51%,系统侧电流基本为对称三相正弦波形,满足谐波抑制的国际标准。