Clustering and Synchronization in an Array of Repulsively Coupled Phase Oscillators

Clustering and synchronization in an array of repulsively coupled phase oscillators are numerically in-vestigated.It is found that oscillators are divided into several clusters according to the symmetry in the structure.Synchronization occurs between oscillators in each cluster,while those oscillators belonging to different clusters remainasynchronous.Such synchronization may collapse for all clusters when the dynamics of only one oscillator is alteredproperly.The synchronous state may return back after a short period of transient process.This is determined by thestrength of the oscillator altered.Its application in the communication of one-to-several is suggested.

基于无网压传感器控制的单相并网逆变器预同步控制策略

针对无网压传感器控制在换流器与电网同步瞬间,可能导致冲击电流过大进而并网失败的问题,提出一种预同步控制策略,在保证跟网型变流器在弱电网下稳定性的前提下,实现基于无网压传感器控制的单相并网逆变器与电网平滑可靠并网。该控制策略通过对开关管施加占空比满足一定约束条件的周期性脉冲,使换流器作为逆变器连接到交流电网之前以单位功率因数运行在整流模式。因此,交流电网的初始相位可通过采样电流来估计,其中电流相位可通过锁相环(Phase⁃Locked Loop,PLL)获取。所提控制器策略无需采集公共耦合点(Point of Common Coupling,PCC)电压,即可实现换流器与电网平滑可靠并网。最后通过半实物实验测试,验证了所提控制策略的有效性。

非串级结构下的双三相永磁同步电机调速控制和电流谐波抑制研究

该文针对多源时变干扰影响的双三相永磁同步电机系统,研究其基波平面内的调速控制问题和谐波平面内的谐波电流抑制问题。首先,在基波平面采用非串级控制结构,通过构造广义比例积分观测器(generalized proportional integral observer,GPIO)估计转速环的多源快变干扰;然后,针对q轴电流的过流保护问题,在传统比例微分反馈控制器的基础上利用障碍函数设计思想,结合干扰估计信息,得到基于GPIO的电流约束复合控制器;其次,在谐波平面,通过设计2个GPIO精准估计电流环的多源快变干扰,并与比例反馈控制器结合形成复合控制器来抑制2个电流环中的谐波电流。最后,给出严谨的稳定性分析,并通过对比实验验证所提方法的有效性。

无电解电容永磁电机高功率因数控制策略

无电解电容驱动系统常采用体积小,寿命长的薄膜电容贮存网侧输入能量,但该拓扑结构易引起网侧输入功率和逆变器侧输出功率耦合的问题。针对无电解电容驱动电路中由于功率耦合导致的网侧谐波含量多和功率因数降低的问题,提出了一种基于二阶广义积分锁相环和比例积分谐振控制器的带相位补偿的逆变器输出功率控制策略以改善网侧电流品质。首先,通过分析无电解电容驱动系统的电路拓扑结构,明确无电解电容驱动系统高功率因数条件;其次,利用二阶广义积分锁相环获取网侧电压的相位与幅值信息,并利用基尔霍夫电流定律计算逆变器输出功率相位补偿角;然后,建立了基于比例积分谐振控制器的逆变器输出功率控制回路,将逆变器输出功率调节接近理想值。最后,对比实验结果验证了所提方案的有效性。

基于改进PLL的永磁同步电机ASMO无传感器控制

永磁同步电机无位置传感器控制采用传统滑模观测器法来获取转子位置,由于滑模抖振严重、估计反电势中含有低次谐波干扰及传统锁相环在电机反转时有位置误差等因素,影响转子位置估计精度。通过设计自适应滑模观测器和改进锁相环来解决上述问题。首先采用非奇异快速终端滑模面及改进指数趋近律来降低滑模抖振。其次对传统锁相环鉴相器进行改进并在环路滤波器中引入二阶广义积分器,不仅使电机正反转时能准确提取转子位置信息,还能滤除估计反电势中的低次谐波。仿真结果表明所设计的算法能减小滑模抖振、降低位置跟踪延迟时间及提高位置观测精度。

轻度认知障碍功能连接的频率和聚类分析

传统计算功能性连接(FC)的方法较少关注对应的频率信息,且所得聚类簇的生理意义存在争议,提出一种小波相干聚类方法。首先,采用小波相干研究FC的频率、相位差和时间差信息;其次,定义四种类型以明确聚类簇的生理意义;最后,采用K-means和欧氏距离判决相结合的方法寻找MCI和正常对照(NC)的簇间差异性。实验结果表明,type2中最大频率约0.11 Hz,最大时间差约46.33 ms,type1中最大频率约0.08 Hz,最大时间差约67.01 ms,两者间频带、相位差和时间差异度分别约为0.02 Hz、0.49 rad和20 ms。分析表明,在较大相干值时MCI则更多表现出小的相位差和时间差,且发生在较高频带slow4-3和slow4-4上;NC被试更多表现出大的相位差和时间差,且发生在较低频带slow4-1和slow4-2上。

A RESEARCH ON PHASE SYNCHRONIZATION FOR EXTENDED KURAMOTO MODEL

This paper discuses three types of phase synchronization phenomena in extended Kuramoto model. A certain quadratic form is applied to analyze the stability of phase synchronization manifolds without any stability knowledge for error systems. Some simple and convenient criteria are obtained for these types of phase synchronization. Also, the effectiveness of the proposed criteria is illustrated successfully by an example.

基于相空间重构和模糊聚类的永磁同步电机直接转矩控制系统逆变器故障诊断

提出一种基于相空间重构技术(RPS)的逆变器故障诊断方法,适用于永磁同步电机(PMSM)直接转矩控制(DTC)系统中最常见的三种逆变器故障:单个功率开关短路、开路与一相桥臂开路故障的诊断。采用相空间重构理论,通过合理设计参数,仅需分析逆变器正常与不同故障状态下一相电流的轨迹特征,便可得到表征系统故障特征的不同形状、直观的轨迹图形。再通过采用一种聚类验证准则确定出模糊C均值算法中的合适聚类数,基于此准则设计了一个模糊C均值聚类算法。最后通过对PMSMDTC系统逆变器不同运行状态下的重构电流轨迹及其模糊C均值聚类测试结果,说明了所提出方法对逆变器故障诊断的有效性。

解耦混合坐标系并网逆变器电网同步方法

针对电网电压直流分量扰动影响电网同步精度的问题,提出一种解耦混合坐标系电网电压同步方法。首先分析了传统旋转坐标系锁相环的原理及存在的问题,在此基础上,将直流分量视为频率为"0Hz交流量谐波",并结合多旋转坐标系锁相环,提出静止坐标系结合多旋转坐标系的解耦同步方法。文中从系统稳定裕度、抗扰特性和动态性能等方面对锁相环参数进行了设计。最后在电网电压畸变不平衡且存在直流分量扰动情况下进行了仿真和实验研究。实验结果验证了所提出方法的可行性和有效性。

一种永磁同步压缩机三相电流重构方法

为提高永磁同步电机无传感器控制的性能,需要对电动机三相电流进行有效采样。针对电动机相电流检测的原理和采样时间的要求,采用一种基于单电阻采样方式的电动机相电流重构方法。同时,对空间电压矢量非观测区域原理进行分析,提出一种通过附加观测矢量和补偿矢量的方法来合成目标矢量的方法,对非观测区域的三相电流进行了有效的重构。基于IRMCF343芯片设计了一套无传感器永磁同步电机控制的平台。实验结果表明该方法在低成本的变频空调领域具有实用价值。

线路差动保护的相移制动能力研究

数据同步是基于通信的差动保护方案的首要问题。为从差动保护判据本身找到一个减小同步误差影响的途径,提出描述差动保护判据耐同步误差能力的相移制动能力指标。采用相量分析法分析常规差动保护的相移制动能力,发现常规比率制动判据的相移制动能力只能达到20°左右,而非线性差动保护的相移制动能力可以达到60°左右,这对基于软实时通信技术的使用场合非常有价值。提出一种新相差型的差动保护判据,该判据采用制动系数来调整判据的灵敏度;采用保护动作边界角来调整判据的相移制动能力,是一种新型的非线性制动判据。仿真结果表明新判据具有良好的内部故障灵敏度、抗电流互感器(current transformer,CT)饱和能力和相移制动能力,是基于软实时通信技术的差动保护的理想选择。

采用颗粒团离散单元方法研究颗粒浓度的非均匀分布

气固两相流中尤其是稠密气固两相流中颗粒浓度在空间的分布总是非均匀,局部颗粒聚集。该文直接以颗粒团为研究对象,采用颗粒团离散单元方法(DEM),建立非球形颗粒团的运动碰撞的模型与算法,基于真实碰撞,跟踪每个颗粒团的运动,模拟3种均匀或非均匀流场内的颗粒团运动经历。计算结果展现了颗粒浓度非均匀局部聚集的过程,揭示不同工况下流场中颗粒团的大小,颗粒分布及局部颗粒聚集的规律,结果表明在均匀流场中,颗粒均匀密集,非均匀流场中,颗粒浓度的非均匀性加剧。所得计算结果合理,与前人的模拟结果及实验结果相符。同时计算表明,采用颗粒团DEM模型能真实地揭示稠密气固两相流的特性,并使计算量有效减少。

电力系统广义同步稳定性的物理机理与研究途径

进入21世纪后,世界范围内对全球变暖的担忧迫使能源向低碳化和无碳化方向转型,可再生能源的开发利用发展迅猛,使得电网电源日益朝着非同步机化方向发展,导致电网电源之间的同步稳定性呈现出新的形态——广义同步稳定性。广义同步稳定性包含了同步机电源之间的同步稳定性、同步机电源与非同步机电源之间的同步稳定性以及非同步机电源之间的同步稳定性。为此,探讨广义同步稳定性意义上的失步机理及其研究途径。首先介绍了非同步机电源保持广义同步稳定性的基本手段。然后分析了广义同步稳定性意义上的3种失步类型,包括锁相环的锁相失败失步和功率同步环失步、非同步机电源由控制系统时延引起的失步以及同步机之间的功角失步。最后讨论了广义同步稳定性的分析方法,包括单独考虑1种失步类型时的分析方法和综合考虑所有失步类型时的分析方法;提出了从小系统到大系统步步推进的失步机理分析技术路线,指出了机电暂态模型不适用于分析广义同步稳定性的原因,阐明了基于全电磁暂态仿真分析电力系统广义同步稳定性是未来发展的趋势。

基于频域伸缩的改进DFT算法

离散傅里叶变换是对电力系统稳态信号进行频谱分析的最基本数学工具,也是国际电工委员会推荐用于谐波和间谐波测量的变换方法。该方法在分析窗口长度与实际信号周期不符时,各单独的谐波成分在频域会出现栅栏效应。文章提出一种基于频域伸缩的改进DFT算法,该方法将频域信号做了适当伸缩,能直接在离散谱线上得到幅值和相角,克服了栅栏效应,避免了插值运算,从而提高了效率。利用MATLAB分别仿真加窗和噪声对算法的影响,并和其他方法进行比较。仿真结果证明了基于频域伸缩的改进DFT算法的有效性,准确性和稳定性。

一类非线性非最小相位系统的神经网络逆控制

基于对象的逆动力学模型,提出一种RBF神经网络逆控制的在线自学习控制方案。辨识器采用RBF神经网络和最近邻聚类学习算法,实现对象逆模型的动态辨识。并引入优化策略对聚类半径进行自动调整,以保证聚类的合理性。为克服逆控制对非最小相位系统的不足,利用构造伪系统的方法,构成一种对非最小相位系统仍然有效的神经网络逆控制器。仿真实验证明该控制策略不仅能使非线性非最小相位系统具有良好的动态跟踪性能,而且具有较好的抗干扰能力。

高性能波形数字化仪的研究

提出了一种具有高速高精度特点的波形数字化仪的设计方法,研究了基于混合滤波器组的非均匀采样校准处理技术、相位补偿方式多通道采样同步技术,以及数据分相技术实现大容量采样存储。文中详细论述了波形数字化仪系统体系结构、相关技术原理与实现方法。

Reggia-Spencer移相器相移机理研究

用非简并耦合波方程研究了 Reggia- Spencer移相器的工作机理。其结果指出 :在非同步耦合条件下 ,移相器的相移随着耦合因子 Q的减小而增强 ;移相器中传播的本征模式是右旋、左旋椭圆极化波 。

通用神经网络非线性系统模型参考自适应控制

针对任意复杂的具有最小相位,滞后环节和非最小相位特性的离散非线性系统,提出一种通用的直接神经网络模型参考自适应控制。采用具有在线学习功能的最近邻聚类算法训练RBF神经网络控制器,同时引入优化策略对聚类半径进行自动调整,并利用构造伪系统的方法构成一种对非最小相位同样有效的神经网络模型参考自适应控制器。仿真研究证明,该控制策略不仅能使多种非线性对象跟踪多种参考信号,而且抗干扰能力和鲁棒性也很好。

高比例非同步机电源电网面临的三大技术挑战

对未来电网的动态特性进行了探讨。从交流电网运行的基本原理出发,描述了高比例非同步机电源电网面临的三大技术挑战。包括:同步稳定性的新形态-广义同步稳定性问题;机电暂态分析方法的不适用性与电磁暂态分析方法的全面替代问题;以及由电力电子装置负电阻引起的宽频谐振不稳定问题及其分析方法与解决方案。指出了非同步机电源必须依靠控制手段来实现与电网中其他电源的同步,其决定性因素是锁相环PLL,PLL失锁就意味着该电源与电网中其他电源失步,从而提出了广义同步稳定性的概念。阐述了基于正序基波相量的机电暂态分析方法难以对PLL特性进行准确模拟,从而提出了采用电磁暂态分析方法研究高比例非同步机电源电网广义同步稳定性的对策。阐明了由电力电子装置负电阻引起的宽频谐振不稳定问题的本质是电网遭受扰动后其电压、电流响应中以固有谐振频率振荡的自由分量的衰减特性,并提出了研究该问题的s域节点导纳矩阵法。

基于QT1结构的三相增强型锁相环技术

为实现快速准确的电网同步,基于类Ⅰ型结构对现有三相增强型锁相环进行改进,设计了一种结合类Ⅰ型结构与三相增强型结构的新型锁相环(QT1-3P-EPLL)。在频率环中采用级联延时信号消除滤波器与Ⅰ型结构相结合的类Ⅰ型结构,与现有基于级联延时信号消除滤波器的三相增强型锁相环相比,可以有效地提高系统的动态响应速度和稳定性,同时消除电网电压干扰的影响。仿真结果表明QT1-3P-EPLL能够在电网电压受干扰时快速、准确地跟踪电网电压的频率和幅值。最后对所提出的锁相环进行了实验测试,结果证明了该锁相环的有效性。