EFFICIENT STEADY-STATE ANALYSIS METHOD FOR CLOSED-LOOP PWM SWITCHING CONVERTERS

An analysis technique of steady state and stability for closed-loop PWM DC/DC switching converters is presented. Using this method, the closed-loop switching converter is transformed into an open-loop system. By means of the fact that in steady state, the two boundary values are equal in one switching period. The exponential matrix is evaluated by precise time-domain-integration method, and then the related curve between feedback duty cycle and the input one is obtained. Not only can the steady-state duty cycle be found from the curve, but also the stability and stable domain of the system. Compared with other methods, it features with simplicity and less calculation, and fit for numerical simulation and analysis for closed-loop switching converters. The simulation results of examples indicate the correctness of the presented method.

Model Reference Adaptive Control for Switched Systems with Closed-loop Reference Model Under Arbitrary Switching

This paper explores the model reference adaptive control problem for a class of switched linear systems under arbitrary switching with no need for the measurability of the system state.Based on the state of reference model and the measurable output error, adaptive laws and controllers are designed for switched systems.Each subsystem may have its individual reference model and controller, which increases the design flexibility.The introduction of the closed-loop reference model is to get a better transient performance of the whole switched systems.A numerical example is provided to verify the effectiveness of the main results.

多泵切换对数字液压传动风力机工作特性影响的分析

多泵数字液压传动风力机可根据风速大小使相应排量液压泵参与工作,使液压风力机在整个工作风速范围内始终保持高效。但不同排量液压泵参与工作的切换会造成风力机液压传动系统流量发生突变并产生压力冲击,影响风力机工作特性和风轮对风能的吸收。在分析多泵数字液压传动风力机工作原理的基础上,对5 MW级多泵数字液压传动风力机的方案进行设计和AMESim仿真建模;进行恒定风速和变风速条件下液压泵工作切换的仿真研究,得到多泵切换时液压风力机的风能利用系数、液压系统流量、压力等工作特性的变化规律;搭建了5 kW风能能量多泵数字液压传递半实物仿真实验平台对仿真结果进行实验验证;研究结果为多泵数字液压传动风力机风能高效利用和稳定运行提供理论依据和技术参考。

考虑电感饱和的逆变器变开关频率控制仿真

不当操作会导致电感饱和状态下逆变器功率损耗严重,为了提升频率控制的稳定性,提出考虑电感饱和的逆变器变开关频率控制方法。根据逆变器的构成获取相关参数的矢量关系,利用基尔霍夫电压定律生成电感饱和状态的逆变器数学模型,通过旋转构建逆变器在dp坐标系下的数学模型,用于预测推导逆变器的电压值。设计开关控制的三大核心成分,分别为功率鉴定器、频率鉴定器和频率滞环比较器,利用电压定向矢量控制方法分别从三个核心成分中得出逆变器的损耗、功率控制结果以及频率状态量误差,完成逆变器变开关频率控制。实验结果表明,所提方法的电压控制效果较好,频率控制稳定性较高。

SDN网络中STP避环的设计与实现

软件定义网络(Software Defined Network,SDN)架构是使用软件编写代码的方式构建网络,实现控制转发平面分离,并对控制平面实现集中管理.生成树协议(Spanning Tree Protocol,STP)是交换式网络的环路避免协议,通过生成树算法(Spanning Tree Algorithm,STA),将带有环路的物理拓扑中某台设备的接口设置为阻塞状态,构建逻辑无环拓扑.该文通过Python代码编制网络拓扑文件和RYU控制器文件的方式,实施SDN中的网络环路设计,按照STA算法设计和实现STP环路避免,并在仿真实验平台运行,测试结果表明,实现了SDN网络中环路避免.

基于多模式加速及反步滑模的航空发动机压气机压力模拟方法

在航空发动机硬件在环仿真试验中,压气机出口压力模拟是一个重要的环节。为模拟压气机失稳过程中的气流突变现象,需要设计一种高精度的压力模拟系统,通过该模拟系统生成真实压力信号为全权限数字发动机控制器提供准确的压力激励。根据开关阀特性提出多模式加速切换策略,设计加速驱动波形及生成方法,结合现场可编程门阵列模块精确输出加速波形,提高开关阀启闭速度;在传统三模式与五模式切换的基础上设计七模式切换方法,结合反步滑模控制方法提高控制精度并证明了控制系统的稳定性。研究结果表明:在稳态压力测试中最大平均超调量为1.25%,最大平均稳态误差为0.016 MPa;在随机阶跃响应试验与正弦跟踪试验中仅有低于0.02 MPa的平均误差;压力模拟方法可满足航空发动机硬件在环仿真试验的高精度压力模拟需求,低成本的实现精准模拟压力。

含储能的多端口柔性合环开关协调控制研究

随着光伏和风能等可再生能源在柔性配电网中的比例不断提高,可再生能源发电的间歇性输出给电力系统带来了不稳定性与波动性。现有的柔性合环开关因为硬件参数和容量限制,无法应对负荷超容量波动带来的频率超限及潮流转移造成的电网开路问题。因此,有必要将柔性合环开关与储能技术相结合,构建新型柔性互联配电网,对带电池储能系统的多端口柔性合环开关设计相应的控制策略。首先,对于硬件参数不同和工作状态差异造成的储能单元荷电状态(state of charge,SOC)不均衡,设计自适应的SOC均衡控制策略。其次,对负荷大波动和稳压侧开路故障,设计切换策略以调节电网频率并进行短时直流电压支撑,确保下级负荷的稳定运行。最后,利用基于MATLAB/Simulink平台的仿真模型和RTLAB硬件在环平台验证了所提协调控制策略的有效性和实用性。

220kV旁路保护改造工程要点

针对220 kV变电站旁路保护改造工程,从安全措施布置、随工验收、工程启动等方面分析了旁路保护改造中的要点,同时对旁路代供主变二次跳闸回路、电流回路、电压回路的拆接注意事项进行了归纳,以期为运维人员进行设备的倒闸操作以及异常处理提供参考。

基于虚拟电容的构网型MMC快速平滑切换策略

为减小构网型模块化多电平换流器黑启动完成后的并网瞬间冲击,提出一种综合考虑并网点电压的幅值、频率及相位的最优并网控制策略。通过实时检测并网两端的电压幅值、频率及相位,达到阈值后开始并网。同时,针对该策略同步时间过长的问题,提出一种基于虚拟电容的构网型模块化多电平换流器快速并网切换控制策略,在控制环节引入虚拟电容快速调节构网型模块化多电平换流器的电压相位,节省储能型模块化多电平换流器的备用容量。最后,通过搭建硬件在环测试平台验证最优并网控制和快速并网切换控制策略的有效性和正确性。

基于电荷泵锁相环的快速跳频技术研究

针对传统电荷泵锁相环在跳频锁定过程中锁定时间较长的问题,对传统环路滤波器的结构进行了优化,设计了一种新的环路滤波器结构。通过在环路滤波器上添加辅助预置电压电路和开关动态切换电路,实现了电荷泵锁相环的快速跳频锁定。理论分析表明,使用优化后的环路滤波器的系统锁定时间小于使用优化前环路滤波器的系统锁定时间。实测实验分析表明,使用优化后的环路滤波器的锁定时间缩短为优化前锁定时间的0.38倍(升频跳频)和0.34倍(降频跳频),由此可见,优化的环路滤波器结构可大大缩短系统跳频锁定时间。

变电站保护装置压板分析与投退注意事项

以某220 kV变电站运行人员因万用表档位选择不当导致的电气二次误操作事件为例,阐述变电站保护装置压板分类和主要功能投退方式,并对功能硬压板开入回路和出口硬压板开出回路的回路特点和电位开展具体分析,结合现场实际提出保护装置压板投退防误动预控措施。

一类有源钳位七电平PFC拓扑结构研究

针对传统两电平图腾柱PFC拓扑存在开关器件电压应力大、适用功率等级较低等问题,提出了一种新型无桥七电平PFC通用拓扑结构。通过使用不同的双向钳位开关管替换通用拓扑的钳位支路,从而获得相应拓扑。以最具代表的I型七电平PFC拓扑为例对工作原理详细分析。选择适用的辅助电路用以平衡直流侧电容电压,并结合载波同相层叠脉宽调制与电压电流双闭环控制策略生成相应开关脉冲序列,控制对应开关管的有序通断,实现桥臂电压七电平输出。通过仿真验证了拓扑结构的有效性与可行性,所提拓扑降低了开关管电压应力,实现了高功率因数运行,适于功率等级更高的应用场合。

一种有限互联的双环式电缆配电网结构

双环式电缆配电网由于是2个完全互不联络的单环式结构组成的,负荷倒换转供时存在对侧电源单一受限的缺点,而主观无序互联负荷倒换转供时又存在运行方案选择混乱、降低工作效率的缺点,因此提出一种有限互联的双环式电缆配电网结构,提供不停电作业友好网架环境,提升电缆线路负载率和供电可靠性,重点介绍该电网结构的实施方式和应用优势。

基于UC3842反激式AC-DC开关电源设计

基于传统的反激开关电源使用二极管整流,开关电源损耗较大。设计了一种多路输出反激式AC-DC同步整流开关电源,输出分别为12 V和6 V。采用导通电阻极低的MOSFET代替二极管。介绍了开关电源的工作原理、UC3842内部结构、反激闭环控制以及同步整流。使用PSIM仿真软件搭建开关电源整体闭环模型,对电路进行仿真。结果表明,电路同步整流相比于二极管整流电路输出电压精度更高,同步整流输出电压、电流特性好、纹波小。

Generic meminductive characteristics of switched reluctance machines

The meminductive system can be regarded as the generalization of the meminductor. This paper focuses on exploring the generic meminductive characteristics of the switched reluctance machine （SRM）. The dynamical equations of SRM sys- tems are derived and discussed in comparison with the typical constitutive relation equations of the meminductive system. Memory ability and pinched hysteresis loop （PHL） are taken as the indicative fingerprints to draw forth the theoretically comparative analysis. Based on the theoretical analysis, in addition to simulation and experimental confirmation, it can be concluded that from the viewpoint of circuit, SRM can be considered as a generic meminductive system.

Modeling and Analysis of Submerged Arc Weld Power Supply Based on Double Closed-Loop Control

According to the soft-switching pulsed SAW (Submerged arc weld) weld power supply based on the double closed-loop constant current control mode, a small signal mathematic model of main circuit of soft-switching SAW inverter was established by applying the method of three-terminal switching device modeling method, and the math-ematic model of double closed-loop phase-shift control system circuit was established by applying the method of state-space averaging method. Dynamic performance of the inverter was analyzed on base of the established math-ematic model, and the tested wave of dynamic performance was shown by experimentation. Research and experimentation show that relation between structure of the power source circuit and dynamic performance of the controlling system can be announced by the established mathematic model, which provides development of power supply and optimized design of controlling parameter with theoretical guidance.

Noise analysis and characterization of a full differential CMOS interface circuit for capacitive closed-loop micro-accelerometer

To achieve a high precision capacitive closed-loop micro-accelerometer,a full differential CMOS based on switched-capacitor circuit was presented in this paper as the sensor interface circuit.This circuit consists of a balance-bridge module,a charge sensitive amplifier,a correlated-double-sampling module,and a logic timing control module.A special two-path feedback circuit configuration was given to improve the system linearity.The quantitative analysis of error voltage and noise shows that there is tradeoff around circuit's noise,speed and accuracy.A detailed design method was given for this tradeoff.The noise performance optimized circuit has a noise root spectral density of 1.0 μV/Hz,equivalent to rms noise root spectral density of 1.63 μg/Hz.Therefore,the sensor's Brown noise becomes the main noise source in this design.This circuit is designed with 0.5 μm n-well CMOS process.Under a ±5 V supply,the Hspice simulation shows that the system sensitivity achieves 0.616 V/g,the system offset is as low as 1.456 mV,the non-linearity is below 0.03%,and the system linear range achieves ±5 g.

基于UC3842双闭环反馈实现开关电源

为了提高开关电源的稳定性,采用控制芯片UC3842电流和电压的双闭环反馈,控制驱动的PWM波形每个周期占空比的大小,实现开关电源的稳定输出。该文对设计的主电路和控制驱动电路利用仿真软件Multisim搭建仿真模型,仿真结果表明设计的合理性。根据仿真模型完成硬件电路并调试,实验结果表明,该文设计的电路合理,利用UC3842设计的电流和电压的双闭环反馈,实现调节驱动波形每个周期占空比的大小,最终达到稳定开关电源输出电压的目的。

开关电源闭环反馈控制的教学与实验方法

现有“电力电子技术”课程中,闭环反馈控制特性分析、反馈控制电路设计和实验等教学和实验方法存在不足。通过对开关电源闭环反馈控制设计分析和实验方法的教学实践进行研究,详细分析了典型开关电源电压模式控制结构、控制特性和闭环反馈控制电路设计。基于频率分析仪器AP300建立了实验测量系统,设计实验内容和考核要求,帮助学生掌握相关实验技能,优化了“电力电子技术”课程的教学实践。

基于能量分析的自供能式电磁混合悬架分层协调控制

为了在保证减振性能的同时提高主动悬架的能量回收性能,提出一种基于电磁混合作动器的自供能式主动悬架系统,采用分层协调切换控制策略,包括上层控制器和下层控制器。在考虑电机损耗的情况下分析作动器的能量流动状态,得出自供能判据,设计下层非线性双闭环控制器通过馈能/供能电路实现对作动器的控制;根据对下层系统的分析,设计拥有主动、半主动、馈能3种模式的上层协调切换控制器。在MATLAB/Simulink环境中对控制策略有效性进行仿真验证,并分析电磁混合主动悬架性能,结果表明,所提出的悬架系统动态性能与无能量回收功能的主动悬架基本一致,且储能模块的平均功率小于0,符合自供能判据,在该控制策略下悬架系统可实现自供能。