A Pulse Width Modulation Scheme With Zero-sequence Voltage Injection for Single Phase Three-level NPC Rectifiers

直流侧中点电位电压偏移是多电平中性点钳位型变流器的主要缺点。以单相三电平NPC整流器为研究对象，以实现直流侧中点电位无漂移为控制目标，以传统的单相三电平单极性载波脉宽调制方法为基础，首先提出一种基于零序电压分量注入的载波脉宽调制算法；然后在此基础上给出基于零序电压分量极限值注入的载波脉宽调制算法；并给出这2种方法的零序电压分量的设计方案；最后，对这2种方法进行了详细的理论分析、计算机仿真和1kW样机实验对比验证。研究结果表明：所提出的2种算法都能有效实现直流侧中点电位平衡控制，其中基于零序电压分量极限值注入的载波调制算法的中点电位控制具有更快动态响应速度，且其网侧电流的高次谐波主要分布在开关频率附近；而基于零序电压分量注入的载波调制算法的网侧电流高次谐波主要分布在2倍开关频率附近。但是在一个调制信号周期内，基于零序电压分量极限值注入的载波调制算法的开关切换次数比基于零序电压分量注入的载波调制算法低25％左右。

Modified Single Phase SRF d-q Theory Based Controller for DVR Mitigating Voltage Sag in Case of Nonlinear Load

This paper mainly concentrates on design of improved controller and its implementation based on single phase synchronous reference frame theory (SRFT) for Dynamic Voltage Restorer (DVR) compensating voltage sag particularly for nonlinear load. In case of single phase distribution line with nonlinear load, the complexity of controller’s design becomes more serious issue. The present single phase and/or three phase theories applicable to DVR shows poor response to restore voltage sag in case of nonlinear load due to presence of harmonics. Hence restoration of voltage sag in single phase nonlinear load connected system has been a serious concern. Therefore, new controller for DVR has been proposed incorporating effective design concept for fundamental component extraction in case of nonlinear load. The single phase SRFT based main controller for DVR works on two separate closed path viz. feed forward path for quick transient response and feedback path for reducing the steady state error. Moreover, pre-sag mitigation strategy of DVR has been adapted through these two aforementioned paths. Complete design of proposed controller is based on phasor analysis. It also consist of proportional integral (PI) controller to reduce the error in the DC-link voltage during compensation time. The controller performance has been verified in MATLAB Simulink for both types (linear and nonlinear) of load. The results obtained indicates that the proposed controller is effective in its performance.

A General Approach for Direct Conversion of Single Phase AC to AC Converter for Induction Heating System

This paper signifies the study of modeling and simulation of a single phase matrix converter for induction heating system. The working principle and the control method, using PID are revealing in detail. The performance of the system is carried out in MATLAB/Simulink environment with pulse width modulation switching strategy by varying the duty cycle. PID control is employed to obtain the better performance for a specified input supply for various output frequencies. The proposed control strategy of AC to AC converter has been discussed with a wide range of operating frequencies and results in low Total Harmonic Distortion.

航空Vienna整流器缺相控制方法

Vienna整流器因其高功率密度、高可靠性等优点,适用于多电飞机的交流供电系统。航空电网对可靠性有很高的要求,需要考虑电网不平衡甚至缺相故障的情况。当电网出现三相不平衡情况时,需要采取合适的控制方法消除电网负序分量对整流器输入输出性能的影响。而当电网出现缺相故障时,常规的三相控制方法失效,整流器通常需要停机保护,但降低了供电系统的可靠性。为了使整流器在电网缺相故障下维持输出功能,该文通过分析缺相状态下Vienna整流器的工作模态,提出一种单相空间矢量脉宽调制方法,并设计相应的控制环路,使得Vienna整流器在缺相状态下能够维持稳定的直流输出,并同时给出一种缺相判断方法。通过仿真和实验验证了所提Vienna整流器缺相控制方法的有效性。

基于STM32单片机智能台灯控制系统的设计

针对目前我国学生近视率呈现上升趋势、学生坐姿不良等问题,提出了一种基于STM32单片机智能台灯控制系统。该系统以STM32单片机为控制核心,通过人体检测模块判断是否有人,实现对台灯亮灭的控制;通过自动调光模块实时检测环境光照强度,利用PWM脉冲宽度调制技术对台灯的亮度进行调节。通过按键模块切换到手动模式,使用者能够根据实际需要手动调节台灯亮度。通过坐姿调整模块检测人体到台灯的距离,若小于参考值则报警提醒。结果表明,该智能台灯控制系统,通过对台灯亮度和使用者坐姿的调节,使使用者处于亮度适宜,坐姿实时纠正的环境中学习,可以改善学生人群的近视、坐姿不良等问题。

面向片上系统的多区域温度控制系统设计

在片上系统(system-on-chip,SoC)芯片中,由于各功能部件在频率、活跃度等方面存在差异,导致产热分布不均的问题比较突出,严重影响芯片的可靠性和使用寿命。针对这一问题,该文设计了一种面向SoC芯片的多区域温度控制系统。首先,通过片上总线技术进行分布式多区域温度采集,以获取SoC芯片的多区域温度信息。然后,设计了兼顾全局与局部温控的温度控制机制。该机制基于温度采集阶段的实时数据,通过协调时钟降频、中断以及脉冲宽度调制散热等方式进行局部或全局芯片温度管理与控制。同时,用户可以通过主控程序调整系统参数,使系统与各种温度控制场景兼容。该文在一种大规模众核SoC平台上进行了温度控制系统的测试。实验结果表明,该文提出的温度控制系统可有效减缓SoC工作时的芯片温度上升速度,并将芯片区域最高温度控制在用户所设定的极高温临界值±3℃范围内,表明该温度控制系统用于SoC芯片的温度控制是可行的。

单相PWM整流器改进无差拍电流预测控制方法

脉冲宽度调制(pulse width modulation,PWM)整流器的无差拍电流控制能够快速准确地跟踪给定电流信号,但由于电感参数与控制延时的影响,会导致交流电流畸变,电流谐波含量增大甚至系统不稳定。针对该问题,该文提出一种改进无差拍电流预测算法,推导了单相PWM整流器改进算法的离散传递函数,分析电感参数和采样时间对控制系统稳定性能和动态性能的影响。将改进的无差拍电流控制方法应用于双闭环系统中,能够有效减小电网电流的3次谐波及总谐波失真(total harmonic distortion,THD),消除了电流畸变。整个系统在直流母线电压外环的控制下,实现了直流母线电压的精确控制。仿真结果和实验结果都证明了改进电流控制方法理论分析的正确性和可行性。

基于PWM和PID的直流电动机控制系统设计与制作

以单片机为控制器,小型直流电机为控制对象,设计和制作利用PWM原理和PID控制原理来实现直流电动机控制系统。该控制系统能够实现电机的启动、制动、正转、反转、速度调节,并在LED数码管上实时显示给定转速及动态转速等功能。本文首先给出了直流电动机控制系统的整体构架,然后对直流电动机控制系统的各个部分硬件进行了详细的设计,给出了直流电动机控制系统的硬件设计电路和软件设计框图。在仿真验证的基础上,最后对所设计的直流电动机控制系统进行实物制作,证明了设计内容的正确性和可行性,具有实际应用价值。

一种新型PWM整流器

将单神经元自适应PID控制算法引入高频整流领域 ,运用空间矢量脉宽调制的原理 ,设计一种新型的PWM预测电流解耦控制器。MATLAB仿真结果表明 ,控制器具有良好的性能 。

基于DSP的SVPWM快速算法研究

提出一种易于与矢量控制算法接口的SVPWM快速算法。推导了各空间矢量作用时间与αβ坐标系下电压分量的线性矩阵关系表达式,无需在线计算三角函数,只需简单的四则运算即可实现SVPWM。实验结果证明了该算法的正确性和有效性。

单片机控制IGBT逆变埋弧焊机的研制

针对IGBT逆变埋弧焊机设计了基于单片机80C196KC的控制系统,介绍了系统的软、硬件组成和控制原理.焊接电源采用PWM控制技术,通过电流反馈PI控制算法调节电源输出外特性.送丝及行走小车调速系统采用MOSFET型开关电源,采用电弧电压反馈PI算法,实现了送丝速度的闭环控制.研制的焊机具有参数预置、数字显示和自动引弧收弧等功能.试验结果表明,样机性能稳定,工作可靠,达到了设计要求.

单相三电平整流器d-q坐标系下的控制与SVPWM方法

为了减弱高速动车组与牵引供电网压之间的相互耦合关系,以电力牵引变流器中的单相三电平中点钳位(NPC)整流器为对象,分析了其工作原理,建立了其在d-q坐标系下基于开关函数的数学模型;然后给出了一种基于d-q变换的有功无功电流控制算法。并在此基础上,提出了一种单相三电平空间矢量调制(SVPWM)方法。与传统的正弦脉宽调制方法相比,该调制方法不但能够有效地降低牵引变压器的绝缘等级和电压突变的耐受能力,并且还具备中点电位控制能力。最后,计算机仿真和小功率样机实验验证了该控制方法和调制方法的有效性和可行性。

基于单片机的水温控制系统

介绍了单片机的水温控制系统的软硬件组成。讨论了 PID算法和脉宽调制波的产生方法以及在本系统中的应用。实践表明 ,该方法取得了满意的效果。

采用单片机的直流电机无线遥控系统

为对分布于大型建筑各处的通风电机进行遥控启停、转向和转速控制,研究了采用单片机的直流电机无线遥控控制系统,分析了控制系统的硬件组成、软件设计和控制原理。控制系统以AT89S51单片机为核心,电机调速部分采用脉宽调制(PWM)技术,以IR2108作为驱动芯片设计驱动电路,无线遥控部分选用PT2262/PT2272编解码器,实现了对直流电机的遥控控制。研究结果表明该系统具有实用性好、结构简单、成本低、体积小和性能可靠等特点。

单相PWM整流器的输入电流H_∞重复控制方案

针对单相PWM整流器的输入电流控制提出了H∞重复控制方案。通过引进一个虚拟扰动Δ(z)取代重复控制器的延迟环节z-Nd,重复控制器被很好地集成到H∞反馈控制器设计结构中,并能显著降低反馈控制器的阶数。详细地给出了H∞重复控制方案的设计方法。所提出的控制方案将H∞优化反馈控制与重复控制有机结合,并兼具二者的优点:动态响应快,鲁棒性好和跟踪稳态误差小。采用H∞重复控制方案控制的单相PWM整流器,不仅具有输入电流谐波含量低,稳态跟踪精确度高,动态响应快,而且在负载扰动发生的情况下,具有很好的鲁棒性。实验结果验证了所提控制方法的有效性。

基于单片机的恒温控制器的设计和实现

为了实现微生物分析仪中的恒温控制,从而实现检测样品在恒温环境内的检测,介绍了基于PID算法和PWM(脉冲宽度调制)技术的嵌入式恒温控制器的设计和实现方法。该系统采用新型单片机P89V51RD2作为系统控制器,采用基于单总线协议的DS18B20温度传感器作为检测元件,简化了系统的接口电路。该系统在微生物分析仪中的应用结果证明了系统设计方法的有效性。

微型旋翼飞行器飞行控制系统设计

微型飞行器 (MAV)是一项包含了多种交叉学科的高、精、尖技术 ,是集微机械、电子、高性能数字计算机于一身的微机电系统。在民用 ,特别是在军事领域应用具有深远的意义。针对双旋翼式MAV ,根据其飞行动力学特点 ,以微直流电机锂电池驱动为动力 ,单片机为控制核心 ,采用遥控加脉宽调制控制方式 ,实现了微风条件下微型飞行器的起飞、悬停、前后飞行和降落整个过程的飞行 。

基于调制电压椭圆轨迹优化的单相脉冲整流器模型预测电流控制

该文首先建立单相两电平脉冲宽度调制整流器数学模型,分析传统基于比例积分（proportional-integral,PI）控制器直接电流控制（direct current control,DCC）的工作原理,揭示其调制电压矢量端点在dq坐标系下的椭圆轨迹,在此基础上,提出一种基于调制电压椭圆轨迹优化的模型预测电流控制（model predictive current control,MPCC）算法。与传统基于PI控制器DCC算法相比,该算法利用评价函数预测最优椭圆半径,提高了内环动态响应速度及控制精度。然后,定量分析电感参数不匹配时预测电流与其参考值之间的关系,给出一种电感参数在线识别算法。最后,对传统有限集模型预测电流控制、基于PI控制器DCC和所提MPCC算法分别进行实验对比研究。实验对比分析结果证明了所提算法的正确性与有效性。

基于DSP的步进电机高精度变速控制研究

分析步进电机DSP控制转速的基本原理和实现方法,研究确定信号控制步进电机转速的积分定时调频算法。针对非确定信号输入实现高精度变速控制问题,提出了具有重复误差补偿性能的梯形近似调频算法。利用Matlab对两种算法进行仿真,并采用DSP开发平台完成步进电机变速控制实验,结果表明,梯形近似调频法在步进电机变速控制中能有效地提高速度控制精度。

基于切换线性系统的单相有源电力滤波器的建模与控制

为研究具有典型混杂动态特性的单相有源电力滤波器(single phase active power filter,SPAPF)的高性能控制问题,作者采用脉宽调制技术将包含SPAPF的混杂系统模型转化为包含切换开关的线性系统模型,通过在平衡流形邻域对其进行近似线性化得到了以脉宽为输入函数的线性离散系统,并为该系统设计了能够实时跟踪补偿指令电流的线性二次最优数字控制器。该控制器以脉宽为控制量,物理意义清晰、设计思路合理、易于在工程中实现。仿真结果验证了上述系统模型和控制器的正确性和有效性。