三电平辅助变流器寿命优化控制

辅助变流系统是动车组车辆上关键的电气组成部分,主要为空调机组、风机、照明等交流负载提供稳定的三相电源。结温是影响动车组三电平辅助变流器IGBT(Insulated-gate Bipolar Transistor)模块寿命的主要因素。为了提高动车组三电平中点钳位(Neutral-Point Clamped,NPC)型辅助变流器寿命,提出一种降低结温的模型预测电流控制(Model Predictive Current Control,MPCC)策略。首先,考虑传统MPCC在每个采样周期需要代入27个电压矢量循环计算,计算量较大,因此将三电平基本电压矢量划分在间隔60°的6个扇区中,通过计算电压矢量在两相静止坐标下的相角,进而判断参考电压矢量所处扇区,将备选矢量数目从27缩减至10,减少了计算量;其次,传统MPCC直接应用于动车组辅助变流器会使IGBT模块的结温较高,老化速度加快,对变流器安全稳定运行产生不可预测的损害,本文对IGBT模块的开关损耗和导通损耗进行近似等效,得到了和集射极电压、集电极电流相关的功率损耗因子。通过预测每相电流的方向,进而预测IGBT模块的开关和导通情况,动态加入功率损耗因子,并在代价函数中约束每相IGBT及其续流二极管(Free Wheeling Diode,FWD)的功率损耗,使得最优电压矢量在降低功率损耗的同时保证一定的控制性能。通过仿真与实验验证,本文所提方法相比传统MPCC策略降低了功率器件的结温,提高了变流器寿命。

谐振方式对有源钳位反激变换器工作状态影响的研究

传统有源钳位反激变换器依赖变压器漏感和原边钳位电容之间的谐振实现软开关,消除了开关损耗,但传导损耗大,输出整流器存在电流振荡现象。为解决上述问题,选取变换器最佳工作模式,建立不同谐振方式下的等效电路模型,探究不同谐振方式对变换器性能的影响,以副边谐振方式为基础制作实验样机。由实验结果可知:副边谐振方式有源钳位反激变换器可实现功率器件软开关,降低原边电流有效值,消除副边电流振荡现象,所设计的变换器最大满载效率达94.06%,整机效率高于原边谐振方式。

薄壁工件多点磁力辅助夹具设计研究

航空发动机叶片等薄壁工件是典型的弱刚性工件,具有壁厚薄、刚性差、型面复杂以及材料难加工等特点,在加工过程中极易产生弯曲、扭转变形导致工件超差。针对叶片类薄壁零件加工过程中弱刚性导致的变形及复杂曲面难以支撑问题,首先,对现有相变材料辅助夹具进行了分析,并提出了薄壁零件的无应力辅助支撑原理;然后,基于无应力辅助支撑原理及复杂曲面离散化原则设计了一种用于叶片类薄壁工件辅助支撑的多点磁力辅助夹具,并对其装夹变形以及辅助支撑能力进行了理论分析和试验研究;最后,基于该辅助支撑夹具对叶片进行了磨削加工试验,验证了所设计的辅助夹具在弱刚性工件刚性增强以及加工变形控制方面的优越性。

一种小直径刀具辅助水平夹持装置

根据小直径刀具的研磨加工夹持要求,研制了一种小直径刀具辅助水平夹持装置,解决了夹持研磨小直径刀具时,容易产生的夹持力不稳定、夹持力难控、刀具歪斜、刀具弯曲变形等难题,详细介绍了此夹持装置的结构设计和工作原理。

压缩型T型辅助线夹温度场仿真验证分析

【目的】为了在不停电、不拆除的状态下更换原发热线夹及导线,可在原发热线夹背面加装一螺栓连接T型辅助线夹,并与原发热线夹形成并联的关系,来降低回路电阻。【方法】通过在Comsol软件的电磁热场中建立环境状态温升的有限元模型,最终得到压缩型T型辅助线夹、螺栓连接辅助线夹与原发热线夹之间的温度场分布结果。【结果】仿真结果表明,在不加装压缩型T型辅助线夹时,线夹乃至线路的整体温度较高。在添加压缩型T型辅助线夹后,整体温度比之前有所降低。【结论】研究结果表明,在添加压缩型T型辅助线夹后,整体电阻降低,线夹的发热量得到有效控制。

ZVS PWM全桥变换器中钳位二极管电流复位方法研究

在全桥变换器中引入谐振电感和钳位二极管,可以使开关管在较宽的负载范围内实现零电压开关,并且消除输出整流二极管上的电压尖峰。在重载情况下,当钳位二极管导通时,谐振电感被短路,其电流保持不变,在开关管和钳位二极管中产生较大的导通损耗;而当负载减轻至一定程度时,钳位二极管工作在硬关断状态,不但产生较大的反向恢复损耗,甚至会损坏钳位二极管。本文首先详细分析该变换器在轻载情况下的工作原理,提出三种钳位二极管电流的复位方式,相应分析现有的几种钳位二极管电流复位方法的优缺点,并提出加辅助变压器的ZVS PWM全桥变换器。利用引入的辅助变压器,在任意负载下均可以使钳位二极管电流快速复位到零,不但可以减小变换器原边的导通损耗,提高变换效率,同时还可避免钳位二极管的硬关断,提高变换器的可靠性。本文详细分析了加辅助变压器的ZVS PWM全桥变换器的工作原理,并讨论辅助变压器的设计,最后进行实验验证,并给出实验结果。

多电平变换器拓扑关系及新型拓扑

多电平变换器在高压大容量电力电子及交流调速系统中已经得到了广泛应用。本文对多电平发展的历程进行了回顾,分析了多电平拓扑结构之间的联系,提出了通用多电平拓扑简化成其他多电平拓扑所要遵循的规律。在此基础上,提出了两种新的拓扑结构,并对其工作原理和控制方法进行了仿真研究。仿真结果验证了所提出的拓扑和控制方法的可行性,也进一步证明所提出的通用多电平拓扑简化规律的正确性。

带箝位辅助谐振支路的改进型变换器研究

移相控制零电压全桥变换器利用变压器漏感和开关管的寄身电容可实现开关管的零电压开关,为了抑制整流输出寄生振荡,可以在初级加入一个谐振电感和两个箝位二极管构成辅助谐振支路,本文将辅助谐振支路与变压器交换位置,使辅助支路与超前臂相连,不仅抑制了次级寄生振荡和电压过冲,使整流管和箝位二极管工作在软开关条件下,而且减小了箝位二极管上电流有效值,减小了次级占空比丢失和初级通态损耗。分析了改进后变换器的工作原理,并对改进前后的变换器进行了比较。实验结果验证了电路的正确性。

采用内压环辅助密封结构的新型SYS系列空气弹簧

在现有SYS系列空气弹簧自密封式结构的基础上,研制了采用内压环辅助密封结构的新型SYS系列空气弹簧,提高了空气弹簧的密封可靠性。

具有飞跨电容辅助桥臂的三电平中点钳位逆变器方案

提出了一种改进的具有飞跨电容辅助桥臂的三电平中点钳位逆变器的拓扑结构,该逆变器可被应用于具有轻型高压直流传输线的近海风电系统中。第四飞跨电容辅助桥臂的引入可以解决三电平中点钳位逆变器固有的中点失衡(包括直流漂移和电压脉动)问题。首先,具体阐述了第四桥臂的工作原理,接着对三种电压闭环控制方案及其控制性能进行了分析和比较。最后,仿真和实验验证了所提出的控制方案的有效性。

多绳摩擦提升钢丝绳防滑方法

多绳摩擦提升机提升钢丝绳防滑研究一直受到矿山用户的关注,采用计算机控制技术对提升钢丝绳防滑实施检测控制,是多绳摩擦提升机提高安全性能和增加提升高度的有效途径。对煤矿竖井服役的多绳摩擦提升机,可以通过升级改造提升其安全性能。使用辅助夹紧装置增加提升钢丝绳防滑安全系数,可以有效抑制提升钢丝绳打滑,保证矿井提升安全。

单元管件灌浆卡箍的吊装及安装设计研究

针对用于单元管件的非自应力灌浆卡箍和膨胀式自应力灌浆卡箍,讨论了灌浆卡箍水下安装的几个吊装和安装设计问题。首先介绍灌浆卡箍水下安装的总体设计及其安装步骤;然后进行了下水吊装时保持卡箍进浆口在下、出浆口在上的姿态分析和设计,计算出了合适的吊装悬挂距离;对帮助卡箍两瓣自动包拢受损管件的一个辅助闭合机构进行了力学分析和液压系统设计;介绍了卡箍对中及端部密封装置的工作原理;最后介绍了卡箍安装的海上试验情况,列出了各工序安装时间。为灌浆卡箍水下安装技术走向实际工程应用提供了设计和试验经验。

差分进化算法用于带辅助臂的NPC逆变器PWM调制

为降低三相高压变频系统的总谐波畸变率,采用带辅助臂的中性点钳位型NPC逆变器。该逆变器在三电平NPC逆变器基础上,仅增加了少量的器件,可实现五电平相电压。针对该逆变器输出电平不完全独立的特点,提出一种脉冲宽度调制方法。分析了三相变频系统中Us,Eg,Er的谐波。分别在恒Us/ω、恒Eg/ω、恒Er/ω控制的情况下,采用差分进化算法对逆变器开关时刻进行优化,获得了较好的谐波优化结果。

一种带辅助支路的移相全桥变换器的改进研究

简单介绍传统移相全桥零电压开关变换器,设计出一种带钳位二极管和阻容元件的辅助谐振换流网络的移相全桥零电压开关变换器,该移相全桥零电压开关变换器是将一钳位二极管辅助支路置于后臂桥与变压器之间,不仅很好地实现了ZVS,而且还能有效地抑制二次侧整流二极管上的寄生振荡,使二次侧整流二极管和钳位二极管均工作在软开关状态下,提高了整机效率。本文从工作原理方面对电路进行了详细的分析,给出了二极管钳位辅助支路参数的设计和选取,并介绍了所设计的一台220V/10A的样机,给出了主要实验波形,验证了该电路的正确性。

基于CAE技术的纺织线夹器注塑成型工艺分析

线夹器作为纺织机构中的常用塑件,功能作用非常重要。应用Moldflow软件对线夹器塑件进行了CAE计算机辅助分析,制品流动平衡,塑件温度分布均匀,有少量熔接痕和气穴,翘曲变形量不大,通过优化注塑工艺参数和模具结构可保证制品生产质量。

高频感应钎焊辅助装置的研制

研制了一种感应钎焊的辅助装置。该装置主要由气体保护系统、测温系统、夹持定位系统和送料系统组成,通过气体保护系统保护焊接熔池,利用机械构件代替人工操作来调整焊件之间的间隙。它适用于不同规格焊件的焊接,可以保障焊接的稳定性,提高钎焊产品的焊接质量。

卡通人物曲面零件加工工艺分析

文中以卡通人物"大白"躯干零件为切入点,通过对零件的加工工艺分析,提出一种将躯干零件一分为二,增加辅助装夹结构的三轴加工中心零件加工工艺方案,编制了加工工序卡和相应的数控加工程序,并在三轴加工中心上实现了加工过程。有效解决了曲面零件装夹难和定位难的问题,提高动漫卡通产品的开发效率,降低生产成本。

多电平逆变器直流侧电压平衡控制策略综述

针对这种在输出有功功率时直流侧电容电压不平衡的问题,介绍了用于二极管箝位五电平逆变器的四种基于电容的辅助稳压电路:基于单级电容的辅助稳压电路、通用直流辅助稳压电路、单电容辅助稳压电路和简化的单电容辅助稳压电路,和三种基于电感的辅助稳压电路,详细说明了每一种电路的电路结构、脉冲宽度调制控制策略以及工作原理,井通过Matlab/Simulink仿真验证了控制结果。

新型自动化修井工艺配套装置研究

传统的修井作业工艺普遍存在配套装置不完善、自动化程度低的问题,导致工人劳动强度大、工作效率低,尤其是作业现场环保风险突出。鉴于此,研制了新型自动化修井工艺配套装置。该装置井口操作以清洁作业平台为基础,将起下作业带出的液体回流至油套环空或输送至井场液池,使液体不落地。平台上部安装管杆卡持对中及防污液喷溅装置,井口单人操作即可完成起下管柱及抢喷井控。场地安装环保管杆举升输送装置,通过无线遥控实现单根管柱的起下和输送,管柱下部滴落液体全部回收至输送装置尾集液箱。修井机游车大钩自动完成吊环和吊卡的所有动作。将新型自动化修井工艺配套装置在华北油田71-74井实施射孔作业,整体拆装时间2 h,喷溅污液回收率97%,未出现单根管柱卸扣后产生的液体喷溅污染,每小时平均起下单根50~60根。该装置从本质上改变了传统井下作业工艺过程,实现了清洁环保高效作业,具有很高的现场推广应用价值。

裂纹梁无效损伤位置的理论分析和实验研究

以两端固支裂纹梁为例,通过理论和实验方法探讨无效损伤位置。首先将梁的裂纹模拟为无质量的等效扭转弹簧,得到裂纹梁的特征方程,并求解特征方程解得固有频率。数值计算结果表明,某阶模态的无效损伤位置就是该阶模态固有频率与裂纹深度无关的位置,并且该位置出现裂纹时无法通过计算相应模态的曲率模态差来判断是否出现损伤。不同阶模态的无效损伤位置也会不同。随后用质量块模拟裂纹进行实验研究,利用移动质量块的方法模拟不同损伤位置得到的梁固有频率曲线,与健康梁固有频率对比,从而得到梁的无效损伤位置。最后将质量块放置在梁无效损伤位置上模拟裂纹,实验测得该梁的曲率模态,实验结果表明:当质量块布置在梁某阶无效损伤位置时,梁该阶固有频率几乎不发生变化,且相应模态的曲率模态差无法检测出损伤信息,与数值计算结果相符。