半导体激光器驱动器的SPICE仿真及其在气体传感系统的应用

为了提高激光器的工作可靠性和稳定性,借助TINA-SPICE软件对其驱动电路进行辅助设计,并通过电调制和光电检测系统实验检验设计效果。对驱动器的恒流输出电路的幅频特性和瞬态响应进行仿真,预测潜在的电流振荡现象,并提出一种用于补偿环路增益的易用方案。通过对比补偿前后的仿真曲线,验证了该方案的可行性。在此基础上,以STM32H743作为中央处理核心,通过触摸屏图形化设置和监测驱动电流参数,从而调度激光器驱动电路的运行。在296 K环境温度下,利用该电路进行半导体激光器电调制特性实验,通过拟合波长与电流得到调制系数为0.045 cm-1/mA。进一步地,将该控制器引入基于红外光谱吸收技术的气体传感系统,完成了对甲烷气体的定量分析。分析结果表明,所设计的电路能稳定地驱动激光器并实现对波长的精准调制,获得的气体传感系统的检测下限低于8 ppm。

基于多目标优化的永磁同步电机容错控制研究

电机定子绕组匝间短路是最常见的一类故障形式,若不进行处理会逐渐发展为相间或相对地短路,从而导致电机损坏。为了保障电机的安全运行与故障下转矩输出质量,需要及时对故障电机进行有效的容错控制。首先,以永磁同步电机为研究对象,通过电机定子绕组匝间短路故障等效电路获得电机数学模型,并分析了d-q轴电流平面下的故障电机转矩、短路环流及绕组温升。然后,为实现对故障电机电流的准确预测,对电机定子绕组匝间短路故障等效电路进行合理电路变换,建立故障电机预测模型,进而提出了一种多目标优化预测容错控制策略。最后,搭建电机实验平台,对提出的容错控制策略进行实验验证,结果表明:该方法可有效抑制短路环流及绕组温升并降低故障电机的转矩脉动。

基于电感特征的开关磁阻电机电流斩波控制策略

开关磁阻电机(SRM)运行在基速以下时常采用电流斩波控制(CCC),针对传统电流斩波控制中电流动态跟踪能力弱、换相区内转矩脉动大及功率器件开关频率不固定的问题,根据电感曲线的变化特征进行区间分段,提出一种基于参考电流补偿的电流斩波控制策略。在低电感区段内根据电机转速、负载的大小对参考电流进行补偿,提高相绕组在换相过程中的转矩输出能力和动态响应能力;在电感曲线的线性上升阶段,采用固定频率的脉冲宽度调制(PWM)波进行控制,使输出转矩更平滑。搭建三相12/8极开关磁阻电机仿真模型及硬件在环实验平台,考虑电机在不同转速、负载下的运行工况,选取转矩脉动指标进行对比。仿真与实验结果表明:所提控制策略能有效减小开关磁阻电机的转矩脉动,提高电机的运行性能。

基于电压电流双环控制的蓄电池并网研究

针对常规蓄电池放电采用可变电阻器进行性能测试所引起的准确度低、可靠性差、操作困难等问题,文中提出了一种并网充放电的电池性能检测方式。通过对铅酸蓄电池中电荷量、温度、电流微分表达式的分析,建立由主反应支路和寄生支路组成的三阶等效数学模型。电池的充放电采用阶跃信号触发Buck-Boost双向变换电路开关通断的恒流模式。逆变电路采用电压电流双闭环控制,并经电感滤波后并入模拟电网。在MATLAB/Simulink软件上搭建的仿真模型验证结果表明蓄电池各项性能指标和并网电流动态响应良好,证明了文中所提方法的有效性和环保性。

牵引移动式可扩展负压隔离转运舱扩展功能的系统设计

目前中长距离转运传染性病人多采用负压救护车,而负压救护车空间狭小,舒适度差,性能单一,不适合疫情爆发初期散发病人的临时隔离和治疗。目前国内缺乏一种平战结合,既可以通过公路长途转运,又适合在城市空地或人口稀少地区的隔离与治疗,以保证城市生产、生活、学习不再暂停。本文的牵引式可扩展负压隔离转运舱借鉴牵引房车,设计出具备牵引装置,在野外驻车时通过遥控器控制直流无刷电机在动力直线导轨上实现舱体扩展、收缩和启停,临时扩展车内空间50%,增加观察病人数量,作为临时隔离与治疗之用,可以达到转运舱与隔离病房双重效果。同时,当直线导轨上进入大量灰尘或杂质后,可通过硬件电流环控制电路来保护电机和控制板。

三相接地系统短路故障限流器及其控制策略

介绍一种适用于高压电网的三相接地系统桥式固态短路故障限流器的拓扑结构 ,分析了在各种可能的短路故障情况下限流电路的工作机理 ,给出了针对各种短路情况的控制策略 ,并用电力电子专用仿真软件 PSIM对其进行仿真验证。理论分析和仿真结果证明 ,该限流器具有对电力系统的正常运行无明显影响 ,在短路故障发生时无延时自动插入限流电抗器 ,断开故障电流时不会引起附加振荡和过电压 ,控制方法灵活 。

基于运算放大器的压控恒流源

针对直线感应加速器校正线圈的供电需求,用悬浮负载法和接地负载法研究了基于功率运算放大器的电压控制型恒流源。从理论计算、数值模拟和实验方面研究和对比了两种压控恒流源的工作原理、工作特性和输出结果。试验结果表明,在两种恒流源上都能够得到预定的电流输出,悬浮负载恒流源的输出更加稳定,能够满足将来的工程运用要求。

基于STM32的无刷直流电机控制器硬件电路设计及实验研究

以STM32F103C8T6为核心,设计了无刷直流电机控制器硬件电路。电路主要包括IR2310构成的PWM驱动电路、IRF3808构成的逆变电路、增量式旋转编码构成的速度反馈电路。控制器具有CAN和RS232通信接口,可与计算机或PLC构成速度或位置伺服系统。利用由xPC目标搭建的半实物仿真平台对PI参数进行整定。测试了控制器的速度伺服响应性能,给定速度为2 400 rpm时,控制器响应时间为0.32 s。实验结果表明,系统工作可靠,稳定性好,响应速度快,可以满足上肢康复机器人的机械臂速度控制性能要求。

基于Buck交—交斩波器的无功补偿器拓扑与控制方法设计

首先介绍了一种新的交流斩波型无功补偿器,无需直流储能环节,系统可靠性得到加强。以Buck型交流斩波无功补偿器为对象,分析了交流斩波无功补偿的基本原理和补偿特性,推导出占空比与补偿电流之间的关系,建立了系统分析模型。在此基础上,提出了基于广义积分的直接电流控制策略,并给出了参数设计准则,最后进行了仿真和实验验证。仿真和实验结果表明,基于直接电流控制的Buck型交流斩波无功补偿器可以实现对网侧无功功率的实时补偿。

开关磁阻电机定子铁损分布的时步有限元分析

以一台5.5 kW,12/8结构开关磁阻电机做为研究对象,结合转速电流双闭环驱动电路,建立二维瞬态电磁场-控制电路耦合计算模型,基于电磁场理论,采用时步有限元法,对不同负载转矩下的定子铁心损耗和磁密进行计算和分析。通过所建转速电流双闭环驱动电路,对比分析传统开环驱动电路在不同负载情况下开关磁阻电机定子铁心的磁密和损耗变化规律,研究电机在额定负载情况下,定子铁心不同区域的损耗的变化规律,结果表明在额定工况下,定子齿顶部分的铁心损耗密度最大,远大于其他3个定子所分区域,但定子齿顶部分的铁心损耗占定子铁心总损耗最少。开关磁阻电机在其他3种工况运行时,定子各区域分布规律与额定工况时相同。最后通过样机实验,将实验测量值与计算值进行对比,验证了计算方法的正确性。

新型 CMOS 数控振荡器

提出了一种新型ＣＭＯＳ数控振荡器的设计．该振荡器由一个结构简单的电流控制振荡器和一组可数控的电流源电路构成，电路结构简单，非常适合作为ＡＳＩＣ单元电路使用，既可单独作为数控振荡器使用，也可用作为数字锁相环中的一个部件．计算机电路模拟结果表明，新型ＣＭＯＳ数控振荡器具有较高的自激振荡频率、较宽的频率变化范围及较高的频率控制精度等特性，在计算机接口电路中有着良好的应用前景．

RS-232C接口与单片机串行口通信的研究

远距离通信与测控一直是分布式控制系统的难题.讨论了利用微机RS-232C接口与单片机串行口通信的问题.硬件采用电流环电路,将上位机和下位机互联实现双向通信.软件采用VC语言对上位机进行程序设计,并分别应用三种方法:直接端口操作法、BIOS调用法和函数法进行分析,最后采用函数法实现了通信程序的设计.下位机采用汇编语言完成对单片机串行口的通信程序设计.

电路课程中含受控源电路教学的探讨

含受控源的电路在“电路”课程教学中既是难点又是重点。本文根据该课程的实际教学经验总结了含受控源电路的分析方法———基本分析方法(支路法、回路法、节点法和戴维南定理)和受控源等效变换法(受控源等效为电阻或电压源与电阻的串联组合),结合一些具体实例对每一种方法做了详细的分析,总结了含受控源电路的教学特点,并对这两种分析法进行了比较,为含受控源电路的教学提供了有益的建议。

不平衡电网下风电并网变流器的滑模电流控制

为了增强对不平衡电网的适应能力,提出一种适用于LCL型并网变流器的滑模电流控制策略.建立了电流内环及电压外环的滑模控制方程,采用指数趋近率的设计方法改善滑模动态品质与系统抖振,根据扩展瞬时功率理论计算参考电流指令,在实现三相并网电流呈正弦波形变化的同时,消除了并网有功功率和扩展无功功率的2倍频波动.同时,搭建了基于RT-LAB软件的硬件在环实验控制平台,通过对比实验验证了所提滑模控制算法的正确性,及其在动态响应速度和抗参数扰动方面的优越性.

双闭环控制的移相全桥软开关变换器的研究

针对硬开关PWM变换器的开关损耗大的问题,主电路采用ZVS PWM全桥变换器电路拓扑。通过变压器原边隔直电容与变压器漏感的谐振作用,实现功率管零电压开关。控制电路基于UC3879设计了双闭环控制系统。开关变换器将电流峰值作为控制对象,电流内环降阶处理等效为一个比例环节,电压外环采用带电容反馈的PI调节器。推导了整个系统的传递函数,并对调节器参数进行设置。通过Matlab仿真及实验测试,验证了设计结果的正确性。使系统达到良好的控制指标。

基于降压式斩波电路的基准恒流源设计

以控制芯片TL494为核心，设计了一款电流调节区间在0～10A的恒流源系统。系统基于降压型斩波电路，主要用于锂电池电源管理系统的放电试验。工作时，TL494电路生成的PWM信号经IR2110电路驱动后，控制场效应管开关，实现降压式主回路的导通、闭合。改变TL494电路的输入电压可调整生成的PWM信号的占空比，从而达到电流可调的目的，而串联在电流主回路中的霍尔电流传感器反馈信到PI调节电路，构成闭环控制，使电流恒定。利用Simulink对系统进行仿真，并根据仿真结果进行试验，实测数据表明，该恒流源可输出稳定度优于0．01、相对误差小于1％的稳定电流。

一种单片微机控制的锁相环频率合成器

本文报导我们研制的一种单片微机控制的锁相环频率合成器。它以大规模集成芯片ＭＣ１４５１４６为中心，配以参考振荡器、环路滤波器、直流放大器、压控振荡器、双模前置分频器以及单片机频率控制系统。其输出频率达５６～６０ＭＨｚ步进可变；分辨率达２５ｋＨｚ。本文主要描述环路各部件的电路，介绍单片微机控制系统的硬件结构及软件的设计方法。

基于SEPP的音频功率放大器的研究

介绍基于SEPP的音频功率放大器的工作原理,分析音频功率放大器电路中输出晶体三极管的激励方式,提出电流反馈型功率放大器的设计方法,采用共模抑制电路及互补对称的两套闭环电流输出控制系统。实验结果表明,该设计方法达到了功率放大器大功率、低失真、宽频响的性能指标要求,优点是调整方便,偏置电压稳定性高,不需要静噪。

直流送端弱联网方式下交流滤波器控制策略

在某些检修方式下,当直流送端交流系统发生严重故障时,整流站交流母线可能存在电压过低或过高的问题,极大限制了直流运行方式。为提高直流输送能力和系统安全稳定性,建立了基于数字实时仿真器的实时数字物理混合仿真试验平台,研究了直流送端弱联网方式下使用无功控制模式、电压控制模式的系统稳定性。仿真结果表明,采用电压控制模式可提高整流站母线电压稳定性。

用PLC实现的磁溅式三靶真空镀膜机控制系统

设计的磁溅式三靶真空镀膜机控制系统,采用三菱PLC和EasyView触摸屏,具有参数设置、工艺流程控制、故障报警、保护等功能.文中介绍了PLC控制系统硬件与软件结构,以及对靶单元实现闭环控制,获得稳定靶电流情况.