基于电流应力优化和6脉波调制的双有源桥AC/DC变换器控制策略

针对双有源桥(dual active bridges,简称DAB)AC/DC变换器,该文提出基于电流应力优化和6脉波调制的双有源桥AC/DC变换器控制策略.DAB和三相逆变器(three phase inverter,简称TPI)是双有源桥AC/DC变换器的两个关键单元.对DAB采用电流应力优化,对TPI采用6脉波调制.仿真实验结果表明:相对于单移相(single phase shift,简称SPS)调制策略,该文策略的电感电流的峰值更小,即能更有效地降低电流应力.因此,该文所提策略具有优越性.

基于双重移相控制的双向全桥DC-DC变换器最小回流功率分段优化控制

双向全桥DC-DC变换器以其重量轻、高功率密度、能量双向流动等优点成为直流微电网中不可或缺的一部分。但双向全桥DC-DC变换器在传统的单重移相控制下存在回流功率和电流应力等问题,尤其当输入电压和输出电压不匹配时,回流功率和电流应力会显著增加。针对输入电压和输出电压不匹配的情况,该文提出了一种双向全桥DC-DC变换器在双重移相下的最小回流功率控制策略。该控制策略通过对回流功率进行分段优化,得到了变换器在不同传输功率范围下的最优移相角。通过将所提控制策略和传统的双重移相控制进行对比分析,发现该文所提控制策略具有更小的回流功率和电流应力,提升了变换器的效率。最后基于所提控制策略搭建了实验样机,实验结果验证了控制策略的正确性和有效性。

双有源桥串联欠谐振变换器的最小回流电流控制

该文采用时域分析法对双有源桥串联欠谐振电路进行了分析,得到电感电流在稳态时的表达式并推导所有开关管实现软开关的条件。由于电压增益偏离1时仅采用移相控制难以实现所有开关管的软开关,因此,该文在传统移相控制的基础上,引入额外的变频控制策略,使得电路在不同的电压增益和负载条件下都能有较好的软开关性能。然而,软开关的实现会增加电路的回流电流,影响电路的传输效率。该文对所提出的变频移相控制进行了进一步的优化,使其可以在确保电路实现软开关的同时产生最小的回流电流和电感电流有效值。所提出的控制策略在一台2 kW的样机中进行了验证。

双有源桥直流变换器三电平扩展移相控制下电感电流有效值最优跟踪控制策略

多电平双有源桥直流变换器广泛应用于电压传输范围宽的场合,能够减小功率开关电压应力,并提供更多自由度,优化变换器性能。首先,该文提出基于三电平扩展移相控制的三电平双有源桥直流变换器最小电感电流有效值跟踪控制策略,建立三电平扩展移相控制策略下各工作模式下的数学模型,根据拉格朗日乘数法得到各可行域内部最优极值点处移相比之间的相互关系;然后,分析边界最优点,通过比较内部最优极值点和边界最优点处电感电流有效值,得到全局最优工作点;最后,根据传输功率与全局最优工作点处移相比的变化关系,得到全局最优工作点跟踪控制策略,克服寄生电阻和开关损耗对最优工作点的影响。将三电平扩展移相优化调制策略与两电平扩展移相控制、单移相控制以及峰值电流优化控制进行对比实验,实验结果验证了所提该优化策略能够有效减小电感电流有效值并提高变换效率。

双有源桥变换器的最小电流应力变频控制

为了提高双有源桥DAB(dual-active-bridge)变换器的效率,提出1种变开关频率控制下的最小电流应力控制策略。首先,分析电压在宽范围变化时的最小电流应力优化控制方法,建立变换器在轻载条件下的导通损耗和开关损耗表达式,并对不同开关频率下的导通损耗和开关损耗进行比较;其次,详细介绍闭环控制的实现方法及各模式下的功率传输范围,轻载条件下所提方法可显著降低电流应力,从而提高DAB变换器的效率;最后,通过仿真和实验验证了所提控制方法的优越性。

适用于V2G应用场合的双向DC-DC变换器优化控制策略

充电站内的双向充电堆采用引入三电平桥臂的三电平双有源全桥3L-DAB(three-level dual active bridge)DC-DC变换器,通过增加控制自由度来增强系统调节的灵活性。当采用传统移相CPS(conventional phase shift)控制时,3L-DAB电流应力较大,损耗增加,系统效率降低。针对此问题,提出一种适用于双向充电堆中DC-DC变换器的电流应力最小优化控制策略。首先建立移相控制3L-DAB的数学模型,分析电感电流有效值的各次谐波随控制自由度的变化关系。然后在此基础上,提出一种基于基波优化的控制策略来减小变换器的电感电流有效值。最后,通过比较所提优化控制和其他控制方式下的仿真与实验结果,验证了分析的正确性和所提控制策略的有效性。

单电感双输出Buck-Boost变换器的非最小相位特性分析及控制策略

单电感双输出(SIDO)Buck-Boost变换器其中一条支路控制/输出的暂态数学模型含有右半平面零点(RHPZ),因此,该变换器属于非最小相位系统,这使得变换器参数设计及控制变得复杂。针对此问题,首先,利用状态空间平均法建立SIDO Buck-Boost变换器电感电流连续导电模式控制/输出的暂态数学模型,发现变换器先导通支路控制/输出的暂态数学模型含有RHPZ。分析该变换器占空比突变暂态过程可知,先导通支路的输出电压存在负调现象。其次,建立含有负调现象的支路的内动态数学模型。基于此,该文提出对存在负调现象的支路采用电流控制,另一支路采用电压控制的方法。然后,以工作模式和输出纹波电压为约束条件,得到电感和电容的参数设计方法,进而结合劳斯-赫尔维兹判据得到控制参数的取值范围,同时应用特征根灵敏度对控制参数进行优化。最后,搭建仿真与实验平台。仿真及实验结果表明,该文所提控制方法较传统电压控制具有更优的暂态性能,且有效地抑制了输出支路间的交叉影响。

双有源桥三重移相电感峰值电流优化

针对双有源桥效率的提高,提出三重移相最小电流优化的控制方法。阐述了三重移相的基本原理,通过控制原副边内移相角、桥间移相角3个自由变量进而改变功率的输出;分析了三重移相正向的6个工作模式。在此基础上,进一步推导三重移相功率特性,得到不同模式下的表达式,并给出各模式的功率范围;再利用6种模式特性,得到其峰值电流特性,并以峰值电流优化作为目标,结合KKT推导得到最小峰值电流控制。最后通过1.2 kW实验平台,进行了单移相控制与三重移相峰值电流优化控制实验。实验结果表明峰值优化控制可以减小功率电感峰值电流,效率得到提高。

稀土永磁同步电动机最佳效率调速

考虑到稀土永磁同步电动机电枢电阻及电机的凸极效应，根据电机矢量图推出了其基本方程，通过控制特性分析，提出了最小电流法并采用Ｕ／ｆ，曲线自学习实现了恒转矩控制时任意频率下的最佳效率调速，给出了实际电路以及该方法的优越性。

基于最小电流误差的单相级联H桥整流器模块化模型预测控制算法

针对具有n个H桥的单相级联型(cascaded H-bridge,CHB)整流器,提出一种基于最小电流误差的模块化模型预测控制算法。该算法将每一个H桥视为独立的整流器,采用串行计算模式,逐个完成各H桥对应最优调制函数的计算。采用特定的补偿算法,降低了网侧电压、电流的采样率。针对单个H桥,采用基于最小电流误差的模型预测算法,将电容电压平衡控制嵌入到单个H桥最优调制函数的计算中,有效减小了电容电压平衡控制的实现复杂度,并使得该算法通过简单地修改即可适用于具有不同数目H桥的单相CHB型整流器。另外,使用基于二阶广义积分器的锁相环获取单相CHB型整流器网侧电压、电流在a-b坐标系下的分量。

基于电流反馈控制的DC/DC升压变换器

目的 克服非最小相位特性对控制器设计的影响.方法 将DC/DC升压变换器的输出电压控制问题转化为对电感电流的控制,并采用了串级结构的电压和电流控制器.控制器的外环采用PI控制算法,以电容电压为被控量;内环则采用非线性输出反馈控制算法,以电感电流为被控量.结果 DC/DC升压变换器的仿真结果表明,上述控制方案是可行的.结论 该种结构的控制器不但可使被控系统获得良好的动态特性,而且对负载电阻、电容、输入电压等参数变化有着很强的稳健性.

两并联三相PWM整流器零序环流抑制与均流控制

以两并联三相脉宽调制(PWM)整流器为研究对象,建立了系统的数学模型,详细分析了系统参数对零序环流的影响,设计了两并联三相PWM整流器的环流、均流双闭环控制系统,提出了一种调零矢量空间矢量脉宽调制(SVPWM)环流抑制策略,并设计了一种基于最小拍算法的零序环流抑制器,通过对零矢量的实时调节实现系统环流的抑制。电流内环采用电流解耦前馈控制策略,实现了单位功率因数,电压外环采用公共电压PI调节器实现均流控制,并联模块间不需要通信,控制简单、可靠。仿真与实验结果表明:最小拍环流抑制器能有效地抑制环流,所设计的控制方案消除了电感参数不一致对两并联三相PWM整流器的影响,实现了环流、均流控制。

感应电机最小定子电流的PI预测函数控制

研究感应电机效率优化问题,针对目前传统控制方法在电动机动态时为使电机能够提高响应性能而无法兼顾效率优化的缺点,设计了一种基于多变量PI预测函数的最大转矩电流比控制策略。通过引入预测输出误差项,构建具有比例、积分性质的多变量预测函数控制器,并应用到感应电机电流环控制中。能够有效地控制定子电流励磁分量与转矩分量,从而实现电动机转子磁链与转速的解耦控制。改进型多变量PI预测函数控制策略具有跟踪效果好、抗干扰能力强、无超调、稳态误差小的优点,兼顾了感应电机的动态效率与转速响应速度。同时该算法与传统预测控制器结构类似,便于广大工程人员设计实现,适用于电动汽车中的驱动电机。

稀土永磁同步电动机变频调速系统最佳控制方案的探讨

通过对永磁同步电动机基本理论的分析 ,推导出当 cosφ=1时电枢电流并非最小。故提出对于恒转矩负载 ,根据最小电流状态设定压频比值 ( u/f) =常数的方法 ,采用磁链轨迹控制方法实现该理论 。

双级矩阵变换器高抗扰性预测电流控制

针对双级矩阵变换器(TSMC)拓扑的两个固有缺陷—前后级之间强耦合性和弱抗干扰性问题,传统空间矢量调制策略实现复杂且需两级协调而无法解决上述两个问题。本文提出了一种适用于TSMC的预测电流控制策略,以离散化数学模型为基础,利用当前时刻的采样值对下一时刻的输入输出电流量做出预测计算,将网侧无功功率最小和输出电流低纹波作为系统主要控制目标,循环优化开关状态,使其在正常和非正常工况下输出电流均能时刻跟随参考给定,提高了系统鲁棒性,降低了前后级耦合影响,并实现了“绿色”网侧性能。实验验证了方案的可行性。

六相PMSG容错控制的三次谐波影响抑制

为改善六相永磁同步电机一相开路故障后的性能,建立了适用于容错控制的静止坐标变换阵,并建立了考虑3次谐波影响的旋转坐标系下的电压和转矩方程。针对一次旋转坐标变换不能对电压模型完全解耦的情况,提出对d-q子空间应用二次旋转坐标变换得到完全解耦的d-q轴电压分量。提出了基于磁势不变原则的定子电流幅值最小(stator current magnitude minimum,SCMM)闭环控制策略,为抑制3次谐波磁链和3次谐波电感作用,推导了d-q轴三次谐波电压的补偿量。仿真和实验验证了提出的补偿控制策略对三次谐波影响消除的有效性,明显改善了定子电流幅值最小控制策略下单相开路后的性能。

高压直流系统改进型最小换相裕度控制策略

高压直流系统直流侧发生单极故障时,故障极会引起非故障极直流电流增大,严重时可能引起非故障极换相失败。在直流电流增大的情况下,现有最小换相裕度(AMIN)控制无法启动紧急触发来避免换相失败。针对现有AMIN控制无法精确计算实时换相裕度面积的问题,文中根据现有策略的理论推导,首先分析其未能达到预期效果的影响因素;然后,根据分析结果提出考虑换相过程中直流电流变化、电气量采样延时补偿及预测控制的改进型AMIN控制策略;最后,基于与实际控制保护程序一致的直流工程PSCAD/EMTDC模型,对提出的改进型策略进行验证。结果表明,改进型策略能有效避免因直流侧单极故障引起的非故障极换相失败。

基于最小电流点运行的节能控制器研发

为了提高电动机运行效率,防止起动时过大的电流冲击对电网及拖动设备造成伤害,提出了一种基于最小电流点跟踪技术。运用最小电流检测跟踪手段,不断修正电机工作电压。在电机处于非经济运行状态时,由内置控制器的反馈电路随时检测电动机的负载而调节供给电动机的电压,使电动机在最经济点上可靠运行,从而实现电动机节能的目的。

本安技术在无线控制系统设计中的应用

介绍了本安防爆的基本原理、管道泄漏控制无线控制系统的组成及工作原理,给出了无线接收电路的本安设计。

计算机控制断续电流可逆系统的动态设计与仿真研究

本文提出了工作在电流断续状态下可逆传动系统结构形式的选择与数字调节器的设计方法;同时配以仿真研究结果。并提出了有自适应能力的准开关控制起动算法。