自动控制原理课程混合式教学模式探索与实践--以河南城建学院为例

在自动控制原理课程的教学过程中,本研究进行了混合式教学模式的探索和实践,对混合式教学模式、教学理念、教学环节的设计及提升教学效果的几个关键问题进行了探讨。实践结果表明,混合式教学模式可以有效提升学生的学习效果。

能源互联网建设背景下应用型本科高校电气专业课程改革初探——以河南城建学院为例

随着能源互联网建设的推进,新兴信息技术越来越多地融入传统电力行业,这对应用技术型本科高校毕业生知识结构的培养带来新的挑战。通过分析当前电气工程及其自动化专业课程体系和内容,发现与信息技术相关的课程偏少,且无新兴信息技术课程,提出在个性拓展模块加入新兴信息技术课程进行尝试,同时优化现有课程内容等建议,使电气专业培养的学生的知识结构和能力适应当前行业发展和转型的需要。

高校课程思政建设与《工程电磁场》课程教学改革探索——以河南城建学院为例

课程思政是新时代高等教育人才培养的重要抓手,也是当前教学改革的重点方向。为培养大学生理想信念、价值取向、政治信仰、社会责任感及高水平专业人才,河南城建学院作为我国中部地区的普通高等院校,结合本校本科教育实际,对《工程电磁场》课程进行了课程思政建设改革。从具备思政建设特色的教学大纲修订、专业知识点与思政内容映射关系建立、授课教师思政状况审核、实时科技热点嵌入等方面入手,对大学生课程内容改革开展了积极探索,为其它地方高校的本科思政课程建设、专业发展和人才培养提供积极借鉴。

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。

基于WACC的三相光伏并网逆变器LADRC控制器设计

逆变器作为微网光伏发电系统的接口,其控制策略直接影响到并网系统的稳定性。当并网逆变器采用LCL滤波器并网时,系统稳定性易受内部、外部参数的影响。针对高阶并网逆变器存在的扰动问题,文章设计了一种基于加权平均电流控制(Weighted Average Current Control,WACC)的自抗扰控制器。基于WACC控制原理将系统由三阶降为一阶,同时将逆变器系统的内部、外部扰动视为单一结构的广义扰动,采用控制律对闭环系统进行参数调节。最后,通过仿真和实验验证了该控制策略的有效性。

孤岛光伏并联逆变器系统的固定时间模糊反步控制策略

针对孤岛光伏并联逆变器系统存在固有的建模不确定性以及动态性能差的问题,提出一种固定时间模糊反步控制策略。首先,将滤波器参数和输出电流作为未知项,建立含有滤波器参数摄动和输出电流扰动的单台逆变器等效数学模型。其次,将固定时间Lyapunov稳定性原理、模糊逻辑控制理论和反步控制理论相结合,利用固定时间模糊反步控制器逼近系统中的未知项,以改善逆变器的输出电压。然后,基于严格的Lyapunov定理证明所提控制策略下的系统是固定时间稳定的,且稳定时间的上界与系统的初始状态无关。最后,通过两台20 kW样机验证了所提控制策略的有效性。

三相并网逆变器的鲁棒模型预测电流控制

模型预测控制因具有概念简单、动态响应快、跟踪性能良好等优点,在电力电子领域得到广泛应用。模型预测控制在实际应用中存在参数失配的情况,易产生预测电流误差,因此提出一种基于扩张状态观测器的鲁棒模型预测控制策略。首先,以采用LCL滤波器的并网电压源逆变器为研究对象,利用加权平均电流将LCL滤波系统的传递函数由三阶降为一阶,简化模型预测控制的预测模型;然后,以加权平均电流为控制目标间接控制并网电流。仿真结果表明,基于扩张状态观测器的模型预测电流控制具有良好的动态和稳态性能,同时在解决参数失配方面具有较好的系统鲁棒性。

新工科背景下电气专业基于产学研合作协同育人的人才培养模式研究

研究新工科背景下电气专业基于产学研合作协同育人的人才培养模式,结合国家教育方针、教育理念和学校人才培养定位要求,考虑目前电气专业存在学生协同培养的认识不足、人才培养资源共享机制和交流协调机制有待完善等问题,提出加强课程体系改革、加强“双师型”教师队伍的培育、健全产学研合作培养机制等方式促进人才培养模式改革,培养学生理论与实践相结合和增强学生就业能力,促进企业和高校合理发展。

含非线性负载的逆变器虚拟同步发电机控制策略

针对逆变器的负载侧接入非线性负载会引起逆变器输出电压发生畸变,甚至会损坏逆变器的问题,基于虚拟同步发电机(virtual synchronous generator,VSG)控制的逆变器,从VSG控制的角度出发,提出一种VSG谐波电压补偿控制策略。该控制策略通过向VSG功率控制环提供适当的谐波参考电压,将参考电压与传统VSG参考电压叠加,对逆变器输出电压进行补偿,降低逆变器输出的谐波电压。最后,通过仿真和实验对比谐波电压补偿前后的控制结果,验证了所提控制策略的可行性和有效性。

基于神经网络的LCL并网逆变器控制研究

为克服光伏逆变器受系统外界干扰和自身参数影响大,以及传统控制器设计需要大量传感器测量系统参数的问题,结合反步控制的设计简单和神经网络对任意非线性函数的万能逼近特点,提出了一种基于神经网络的LCL并网逆变器控制策略。通过李雅普诺夫函数推导了在部分系统参数和扰动未知下的自适应律,控制器设计只需少量系统参数并具有较强的鲁棒性。实验表明所提控制方法响应速度快,输出谐波低,抗干扰能力强.

“互联网+”背景下嵌入式系统沉浸式教学改革研究

针对“嵌入式系统设计”课程教学存在的问题,开展沉浸式教学模式改革。构建了以LaunchPad开发板为基础的嵌入式系统口袋实验室。以项目为驱动,设计了多层次、多目标实验案例。基于口袋实验室、虚拟仿真软件、在线教学资源和智慧教学工具,构建了一体化沉浸式学习平台,将以“授”为主转变为以“导”为主,将被动依赖转变为自主学习,极大地激发了学生的学习兴趣,提升了学习成效,取得了较好的效果。

地方应用技术类型本科高校电气信息类专业实践教学存在的问题及解决策略

地方应用技术类型本科高校是地区高水平应用技术人才培养的重要基地,其主要任务就是服务地方经济。而在“新工科”背景下,地方应用技术类型本科高校培养出的电气信息类专业人才需具备较强的工程实践能力、一定的科技创新能力和解决复杂工程问题的能力。因此,文章主要针对电气信息类专业实践教学存在的问题与解决路径进行研究,探索人才培养的优化方法,指出地方应用技术类型本科高校可通过构建“循序递进式”实践教学体系、加大校企合作力度、实现赛教融合等方法,提高学生的工程实践能力和创新能力,有力地推动电气信息类专业的人才培养目标更好地达成。

基于虚拟同步发电机的光伏并网逆变器控制策略

针对采用常规恒功率控制方式下的光伏并网逆变器缺乏电压和频率动态调节能力的问题,提出一种基于虚拟同步发电机(VSG)的光伏并网逆变器控制策略.根据同步发电机的原理,建立同步发电机的并网等效电路和矢量关系表达式,设计了有功频率控制算法和无功电压控制算法,搭建了虚拟同步发电机控制策略下的光伏发电系统.在Matlab/simulink环境中建立了10 k W的光伏并网系统.仿真结果表明,基于虚拟同步发电机的光伏并网逆变器具有与同步发电机相似的调频调压特性,能够较好地适应电网运行要求.

基于LLC谐振变换器的直流电源控制系统设计

基于LLC谐振变换器的直流电源,具有输出电压范围宽、效率高、体积小等优点,因此受到了青睐。首先分析了三电平半桥LLC谐振变换器的数学模型。在此基础上,设计了以数字信号处理器(DSP)为控制器的脉冲频率调制(PFM)控制系统。针对DSP处理器在闭环调频过程中易出现周期值和比较值装载时间不一致、导致电路出现异常振荡的问题,提出了特定区域内赋周期值和比较值的方法。最后,通过实验证明了该方法的有效性。

腌制废水处理系统自动控制方案设计与应用

根据某公司污水处理项目工艺的需求,提出了以S7-1200 PLC为控制核心的自动化控制方案。系统将水位、溶解氧、流量、浊度、酸碱度等传感器、电控执行机构以及供电系统融为一体,按照调节池、加药罐液位和腌制废水水质的变化等情况,确定最优控制策略,实现整个污水处理系统的自动控制。通过实际初步应用,验证了该方案的可行性,节约了人力,提高了腌制废水处理的效率,降低了运行成本。

基于载波移相的MMC电容电压均压控制

模块化多电平换流器(Modular Multilevel Converter,MMC)多用在海上风力发电系统中。文章提出一种基于载波移相的闭环控制策略,解决了MMC子模块电容电压的不平衡问题。在基于多个子模块级联的MMC电路系统中,对MMC的每个子模块(Sub-Module,SM)都设置独立的电容电压均压电路。通过控制闭环电路的调制波来控制MMC子模块的投切,从而达到MMC电容电压的均衡。在Matlb/Simulink中搭建了仿真模型,仿真结果验证了所提控制策略能够真实、有效地实现MMC系统中电容电压的均衡控制。

基于相位检测的BLDCM滑模控制系统

为提高无刷直流电机(BLDCM)的控制性能,设计了基于新型相位检测方法的滑模控制器。将电机转子相位误差作为基于指数趋近律的滑模控制器的输入信号,同时提出了一种基于状态机的相位检测方法,能够有效提高相位检测的实时性。仿真结果表明,与传统的PID控制系统相比,采用这种方法的BLDCM滑模控制系统动态反应快、无超调,系统的抗干扰能力显著增强,对于适应电机电阻参数的变化具有良好的鲁棒性。实验结果验证了所提出方法的有效性。

“双创”背景下的电气自动化专业课改革探索

"电气工程及其自动化"专业是高等学校电气类的王牌专业,主要负责为国家电网、电力公司、电力设计院培养、输送人才。在国家"创新创业"的大背景下,"电气工程及其自动化"的专业课培养方案必须做出相应的调整,才能适应"十三五"人才市场的需求。文章从"双创"的目标出发,结合现有人才市场对"电气工程及其自动化"专业的内在需求,从理论教学和实践环节改革两个方面对专业课的改革方案进行了探索。

项目式教学法在“电气照明技术”课程教学中的应用

为实现应用型人才培养目标,以建筑电气与智能化专业"电气照明技术"课程为例,采用项目式教学法进行教学实践。详细介绍了项目式教学法的实施过程和方法,通过对问卷调查结果和学生成绩的统计分析,评价了不同教学法的教学效果。实践证明,在"电气照明技术"课程中实施项目式教学法,能够更好地发挥学生的主体作用和教师的指导作用,教学效果良好,可为其他课程的教学改革提供参考。

基于新滑模观测器的永磁同步电机无传感器控制

针对传统滑模观测器存在的抖振以及转子位置估计存在相位延迟的问题,文中提出一种新颖的变增益滑模观测器。在不同转速下,该滑模增益值可以随反电动势值进行调节,并使用反电动势观测器代替低通滤波器,减小了反电动势估计值含有的高频信号和抖振。文中建立了永磁同步电机无位置矢量控制系统仿真模型,对新型滑模观测器和传统滑模观测器进行比较。结果显示,新型滑膜观测器转速在稳态、加速和加载情况下的误差明显降低,证明所提出的新型滑模观测器抖振小,准确性更高。