基于FPGA的磁耦合谐振式无线电能传输频率跟踪控制

磁耦合谐振式无线电能传输是无线电能传输领域的研究热点,保持系统工作在谐振频率是磁耦合谐振式无线电能传输的关键技术之一。为了解决磁耦合谐振式无线电能传输系统在工作过程中的谐振失谐问题,本文从理论上分析系统的失谐机理,提出基于自适应PI控制的可变模全数字锁相环的频率跟踪控制方法;建立基于PI控制的全数字锁相环的数学模型,分析PI控制参数对系统性能的影响;设计出一种对全数字锁相环的PI控制参数进行自适应调节且兼顾跟踪控制的速度和精度的自适应控制器;利用FPGA实现所提出的全数字锁相环;仿真结果表明,该全数字锁相环能够较好地实现相位和频率的跟踪功能;最后,在实验样机上进行验证,结果表明该方法可以在谐振频率变化时完成对频率的快速跟踪,使系统工作在谐振状态。     

无互联线逆变器并联系统中数字锁相环的设计

逆变器并联的前提条件之一是必须保证各单台逆变器之间频率、相位和幅值的基本相同.逆变器并联时的初始同相位和同频率是通过锁相环来保证的.在此分析了传统数字锁相环用于无互联线逆变器并联的不利影响;基于全数字逆变器,提出了一种新的软件锁相环控制方案.采用DSP的捕获功能和改变计时器的周期值可快速、平稳地实现单台逆变器对并联交流母线相位和频率的跟踪.     

基于周期控制的逆变器全数字锁相环的实现和参数设计

研究了一种基于周期控制的逆变器全数字锁相环的建模和参数设计。传统过零鉴相锁相环虽然实现简单，但同步信号在含有谐波、毛刺情况下会存在多个过零点，以致锁相失败。为了解决这一问题，该文提出了基于离散傅里叶变换鉴相的全数字锁相环。离散傅里叶变换可以从任意信号中抽取基准频率倍频次信号的相位、频率和幅值，可以解决谐波对外同步信号的影响，从而实现周期控制锁相环对谐波的识别。该文给出了其数字域模型和参数设计方法，仿真和实验证实了该方法的可行性。     

磁耦合谐振式无线电能传输系统频率跟踪研究

采用SS补偿结构的磁耦合谐振式无线电能传输(MCR-WPT)系统工作在过耦合区域时的频率分裂现象会导致基于逆变器输出电压和初级电流的频率跟踪方法无法始终跟踪固有谐振频率,从而降低系统的传输效率。在此分析了系统工作在过耦合和欠耦合情况下逆变器输出电压和次级电流的相位关系,设计了采用锁相环(PLL),基于逆变器输出电压和次级电流的频率跟踪实验方案。实验结果表明采用基于逆变器输出电压和次级电流的频率跟踪方法可以在任何互感和负载条件下始终跟踪系统的固有谐振频率而不受频率分裂现象的影响,从而提高系统的传输效率。     

基于移相调制的无线供电与信息协同传输技术

该文提出一种基于移相调制的无线供电与信息协同传输技术。通过控制全桥逆变器的频率和移相角，将工作状态分为两种：当系统仅需要无线供电时，移相全桥逆变器的工作频率等于系统一次和二次线圈谐振频率f_p，实现无线电能的高效率传输；当系统需要同时进行无线供电与信号传输时，移相全桥逆变器控制频率采用f_p/3作为低频通信频率，通过调制移相角实现信号传输，利用其3次谐波频率f_p进行高效率无线电能传输。理论上，通信时所选择的工作相位点仅影响基波频率点幅值分量以实现解码，而对实现无线供电谐波频率点幅值没有影响。该技术采用二次侧双谐振回路构造能量接收电路和信号解调电路，可在同一套硬件装置上实现信道复用，实现低频通信信号的传输和无线电能的高效率传输，在海洋等对通信频率敏感的介质条件下具有明显优势。     

基于PI-DPLL复合控制的高频逆变电源研究

针对高频逆变电源频率跟踪中的不足,提出了一种基于比例积分(PI)和数字锁相环(Digital Phase-Locked Loop,简称DPLL)相结合的复合控制方法.在动态条件下,当逆变器开关频率与负载固有谐振频率的误差值大于或等于偏差规定值时,采用单纯的PI控制,快速地将逆变器的开关频率引入锁相范围;当频率误差值小于偏差设定值时,采用DPLL控制,使逆变器在稳态条件下始终工作于负载谐振或准谐振状态.在分析高频逆变电源工作原理的基础上,详细介绍了PI-DPLL的复合控制策略及DPLL的软件实现,推导出DPLL的数学模型,进行了稳定性分析.最后,对采用PI-DPLL控制的逆变电源动态过程进行了仿真分析,在一台直流输入电压为310 V,输出频率为30 kHz,功率为4 kW的串联谐振逆变器电源中得到验证.仿真和实验结果均表明,基于PI-DPLL复合控制的高频逆变电源具有动态响应快,稳态精度高的特点.     

基于改进锁相环的单相光伏并网逆变器研制

介绍了一种应用于单相光伏并网逆变器的改进型软件锁相环算法,可使逆变器输出电流与电网电压同步.将电网电压通过相位延迟,得到静止坐标系下2个正交电压,采用虚拟d,q坐标变换,经过一系列处理后,得到电网电压的相位及频率,提高了锁相速度,消除了谐波干扰,快速锁定任意频率和幅值电网电压的相位和频率.利用准比例谐振(PR)控制器对...     

脉冲式感应加热电源频率跟踪技术的研究与实现

为解决传统感应加热电源中搜索谐振频率慢和频率跟踪实时性差的问题,提出一种改进型全数字定角频率跟踪技术,以满足脉冲涡流热成像对激励电源的特殊要求。首先,介绍脉冲式感应加热电源系统及工作原理,在此基础上对改进型定角频率跟踪技术进行详细的理论分析;然后,建立系统控制参数与系统稳态、动态性能的数学表达式,进一步分析品质因数、起动频率和频率步进值对系统动态响应特性的影响;最后,对基于脉冲式感应加热电源系统进行实验,并对改进型全数字定角频率跟踪技术的性能进行验证。结果表明:该频率控制系统具有搜索谐振频率快、实时跟踪能力强、稳定性好等优点,仿真和实验结果验证了该频率跟踪技术的有效性和可行性。     

磁通可控消弧线圈对地电容检测方法的改进

磁通可控消弧线圈采用变频信号注入法进行对地电容检测,当中性点位移电压较大时,逆变器输出的变频电流中将含有较强的工频干扰,不利于逆变器的稳定运行,也使得通过比较变频信号电流和电压相位判定谐振频率的方法准确率下降.将电压前馈控制引入数字PI控制器,使逆变器实时输出一个与工频干扰电压相同的电压以抵消其干扰作用,保证逆变器输出电流为一较理想的变频恒流源.同时,采用一种新型相量滤波技术滤除中性点位移电压中的工频分量而得到其变频分量,根据并联谐振时中性点变频电压最大的特征来判断谐振频率并计算出对地电容值.800 kV·A消弧线圈样机的实验结果表明,改进措施简便、有效,能够准确检测出不同中性点偏压下的对地电容值.     

基于DPLL的高频逆变电源建模与研究

采用基于DSP的数字锁相环(DPLL)对高频逆变电源输出频率进行实时控制,可实现逆变器工作频率对负载谐振频率的同步跟踪,确保逆变器开关器件工作在零电压零电流软开关(ZVZCS)状态,显著减小功率器件的开关损耗和提高装置效率。本文以负载串联谐振逆变电源为模型,针对负载参数变化引起的固有谐振频率变化,导致逆变器效率降低及开关器件应力增加的普遍现象,提出一种基于DPLL控制的逆变电源。结合锁相环的数学模型,讨论了DPLL控制的逆变电源的数学建模,在Simulink环境中该电源的构筑及串联谐振负载的模型,给出了相应的仿真波形和实用电源试验波形,为分析和设计逆变电源提供了必要的理论依据。     

我国大型电机和水轮机产品技术的发展

建国以来,我国大电机和水轮机行业产品技术发展很快。尤其是近10年来,通过技术引进和与国外合作生产,主要产品的技术经济指标达到了世界先进水平。本文简要地叙述了这一时期本行业取得的巨大成就,包括产品水平、生产能力、试验研究手段及科学研究成果。     

汽轮发电机转子绕组不稳定接地的寻找与消除方法

本文论述了怎样判定汽轮发电机励磁回路接地的区段以及将不稳定接地变成稳定接地和取护环前计算确定接地点具体位置的方法,并均以实例验证。     

绝缘带包扎时张力控制的研究

介绍了大型水轮发电机条式线圈绝缘带包扎过程中,张力控制的要点和方法,并对各种控制方法进行了简要的分析和比较。若把这些方法应用于包带机上,对于提高条式线圈的质量将起到重要作用。     

汽轮发电机定子绕组端部短路事故的分析与防止

文章总结了产生定子端部线棒事故的原因和防止措施。分析指出仅从改进设计与制造质量是不足以防止事故的,氢气湿度与温度、冷却水温度、防止油泄漏等都应加以控制。制造与运行的综合措施是防止事故的方法。     

汽轮发电机组轴系扭转振动的计算

本文以大型汽轮发电机组轴系为基础,利用传递矩阵解析地求解其扭转振动的固有频率和主振型,并根据主振型的正交条件进行坐标变换同时解耦。最后在主坐标下求解轴系在任意扭矩作用下的动力响应。算例和工程实际问题的计算结果与解析解完全一致。     

应用混合离散变量方法实现大型水轮发电机优化设计

本文分析讨论了大型水轮发电机优化设计特点,并对适合于大型水轮发电机优化设计的混合离散变量方法进行了研究,提出了对离散变量的搜索策略。实例计算结果表明,这种方法具有一定的优越性。     

水轮机微机调速器PID调节器的实现及其稳定性分析

本文在介绍水轮机微机调速器PID调节器的几种实现方法的基础上,建立其离散模型,并通过稳定性分析得出调节器的较佳模式。     

用有限元法计算水轮发电机定子铁芯的磁振动

分析了次谐波引起的定子的磁振动,用有限元法计算了定予铁芯的固有频率,并讨论了边界条件对自振特性的影响。     

水轮机效率微机测试装置在龚咀发电厂1号水轮机上的应用

水轮机效率微机测试装置应用于压力—时间法做率定和验收试验,应用于蜗壳压差法做经常性流量和效率测量,效率试验满足IEC规定要求。装置精度0.3%,信息变送、采集、处理流量单项计算误差在±0.5%以内,同工况5次测流T分布95%置信度相对误差±0.34%。     

基于FPGA的高速计数器设计

为了提高工业控制器中高速计数器的计数频率和扩展计数模式,介绍一种利用FPGA,通过VHDL语言设计的高速计数器,有15种工作模式,计数频率可达100kHz以上。同时介绍了高速计数器的设计原理,提供了高速计数器与微处理器的接口实例。