磁共振式无线电能传输相控电容调谐新方法

研究了磁共振式无线电能传输的传输效率,指出获得高传输效率的关键在于提高谐振电路的品质因数;针对高品质因数谐振电路的易失谐性,提出一种基于相控电容的谐振电路调谐方法:通过改变相控电容的相位角,等效形成一个可变电容,用此可变电容对谐振电路进行调谐,从而稳定传输效率和功率。分析相控电容调谐原理,设计相控电容调谐电路,给出相位与等效电容之间的对应关系,并采用仿真和实验的方法对其调谐特性进行了验证。结果表明:相控电容调谐具有一定的可行性,可使磁共振式无线电能传输在耦合改变时,通过谐振补偿来维持电能传输的稳定性,因而对其推广应用具有重要意义。     

非接触供电系统多负载自适应技术

从功率传输的角度出发,分析了非接触供电系统中并联调谐拾取电路和串联调谐拾取电路对系统参数和系统功率传输容量的影响.提出采用固定频率控制和动态无功参数调谐相结合的方法,以保证系统的工作频率恒定,并使开关器件工作在软开关状态.最后对改进后的系统进行了仿真研究和实验验证.     

随机负载条件下非接触供电系统的自适应调谐方法

建立了基于可分离变压器的感应耦合电能传输系统的物理模型,从理论上研究了传输效率的影响因素。数学分析表明,动态负载会导致电路系统的电抗发生改变,因此系统会偏离谐振状态。提出了采用固定激励电源频率与动态调节电路无功器件参数相结合的方法进行自适应调谐。激励电源保持较高的固定工作频率,实时检测负载电流,根据最大电流原则调节回路的补偿电容值,使系统重新回归谐振状态。实验结果表明,所提方法能使系统重新回归谐振状态。     

基于Π-S复合谐振的ECPT系统及其调谐控制

电场耦合型无线电能传输技术是一种以高频电场作为能量介质的无线电能传输方式。为解决耦合机构的高压激励需求与高频电能变换环节中开关管的低压需求之间相互制约的矛盾,提出一种发射端采用Π-CLC谐振电路,拾取端采用S型串联补偿的Π-S型电路拓扑。在分析Π-CLC谐振电路特性的基础上,给出具有发射极板间电压泵升效果的谐振电路参数配置方法,并针对传输距离变化引起的系统传输性能下降的问题,提出一种基于相控电感的无级调谐方法。可实现传输距离在1~5mm范围内变化时系统始终工作在谐振状态,提高了系统的功率因数和稳定性。仿真和实验结果验证了所提出的电路拓扑及调谐方法的有效性和正确性。     

电磁耦合谐振式无线电能传输系统的建模、设计与实验验证

分析了电磁耦合谐振式无接触电能传输系统的工作原理,通过引入漏感变量,建立了T型等效二端口电路模型,并根据二端口传输方程得出电能传输的动态特性。通过耦合系数与品质因数的引入,讨论了不同物理参数对系统性能的影响,并得出了负载的最佳工作条件。根据理论推导,设计了大功率高频功率放大器,并根据约束条件对振荡器参数进行优化。实验结果表明,该系统可以对间距在2.5 m范围内的负载提供能量。该文建模方法可以为电磁耦合谐振式能量传输实际系统的设计提供有效途径。     

用于非接触电能传输的自适应谐振技术原理

分析了非接触电能传输系统中耦合谐振电路的特性,着重探讨了谐振状态对提高传输功率和传输效率所起的重要作用,进而提出了基于锁相环的自适应谐振控制策略。通过对逆变器输出电压、电流的检测和计算得到相位差,输入到PI调节器和振荡环节对逆变器的驱动频率进行调整,经过一段暂态过程后,逆变输出电压、电流的相位差为零,从而实现了电路的自适应谐振控制。系统仿真和实验结果表明:基于锁相环自适应谐振控制原理的非接触电能传输系统能够对原、副边所有元件参数的变化进行快速跟踪和调节,使整个系统工作在谐振状态,保证系统始终具有最大的传输功率和传输效率。     

基于动态匹配法的无线电能传输效率分析

作为无线电能传输(WPT)技术一个新的发展方向,磁耦合谐振式WPT技术具有较大的传输距离、较高的传输功率和效率以及无辐射性和穿透性等优势。然而,在定距离磁耦合谐振式WPT装置中,当发射线圈与接收线圈间的距离由于某种原因发生变化时,电路阻抗需要实时匹配,才能保证系统始终工作在该距离的最大效率。在分析前述问题的基础上,提出了一种动态匹配优化方法,并通过仿真与实验验证了该方法能有效提高系统在变距离环境中的传输效率。     

全桥软开关电路滞后臂性能的改进与研究

在全桥PWM调制加移相控制的DC/DC变换器中,滞后臂比较难以实现零电压开关(ZVS),针对这一问题提出了相关的解决方案,并对一种带有无源谐振电路比较实用的电路进行了详细地分析,给出了在一个工作周期中的工作过程及其波形。对改进前和改进后的电路和输出波形进行了分析。结果表明,使用无源谐振电路确实能够增加整个系统的稳定性,降低系统的损耗。     

应用于无线电能传输系统的三相单开关功率因数校正方法

为降低无线电能传输系统工作过程中对电网的谐波污染,提出了一种采用三相单开关Boost电路的有源功率因数校正控制方法。通过对串联谐振式无线电能传输系统的有源功率因数校正电路工作条件的分析,研究了线圈耦合系数对有源功率因数校正控制效果的影响。利用三相单开关Boost电路的输出特性和串联谐振电路的阻抗特性规律,对系统在变耦合系数情况下的工作点进行校正,实现较高功率因数输入和相对高效率的输出。实验结果表明,所提出的校正控制策略对变耦合系数无线电能传输系统有减小输入电流畸变、提高功率因数和效率的控制效果。     

半导体激光器温度控制电路设计及实验研究

DFB可调谐二极管激光器是激光光谱测量系统中的最主要部件之一,它的输出波长与辐射功率的稳定性决定测量系统的稳定性.影响DFB可调谐二极管激光器输出波长和输出功率的因素主要为激光器的注入电流和工作温度,而工作温度对输出特性的影响更大.设计了激光器温度控制电路,并实验分析了PI参数对温度控制稳定性的影响以及温度控制的短期稳定性;将设计电路应用在DFB可调谐二极管激光器上进行激光器输出波长与输出功率的长期监测,得到激光器输出波长的标准偏差为0.2×10-6,输出功率的标准偏差为0.02 mW.     

谐振接地系统的新型自动调谐装置

分析了线路对地电容对故障电流负序分量和零序分量的影响以及故障电流负序分量在配电系统中的分布特征,提出了根据接地时刻线路负序电流的相对最大值确定故障线路、根据故障线路负序电流和消弧线圈电流的相位差决定消弧线圈的调节方向、以故障线路负序电流分量的最小值为调节目标的新型综合自动调谐方法.该调谐方法在完成调谐的同时也完成了故障选线,但它并不以正确的故障选线为前提条件,无须测量配电系统的对地电容,也不受配电系统运行方式的影响.即使在故障接地期间改变配电系统的运行方式,该方法也能及时判断并准确调节消弧线圈电感使配电系统重新回到谐振状态.对开发的新型自动调谐装置样机进行了动模实验,结果验证了所提出的方法的正确性和装置的可行性.     

一种新颖的含有谐振控制器的CVCF逆变器多环反馈控制方法

多环反馈控制方法以其设计实现过程简单、优越的动态性能而受到特别的关注.它一般包括一个电压外环与一个电流内环,电流内环的给定由电压外环给出.传统多环反馈控制每一环路中使用的都是PID控制器,在稳态精度方面存在缺陷.本文将谐振控制器引入到这种逆变器的多环反馈控制方法中,在电压环控制器中加入了谐振控制器.与传统使用PID控制器的多环反馈控制方法比较,含有谐振控制器的多环反馈控制能获得更高的稳态精度,并且它具有设计简单、易于实现的优点.将含有谐振控制器的多环反馈控制方法用于CVCF(恒压恒频)逆变器,实验结果证明了这种控制方法的有效性.     

Multi-machine power system stabilizer design by rule based bacteria foraging

Several power system stabilizers (PSS) connected in number of machines in a multi-machine power systems, pose the problem of appropriate tuning of their parameters so that overall system dynamic stability can be improved in a robust way. Based on the foraging behavior of Escherichia coli bacteria in human intestine, this paper attempts to optimize simultaneously three constants each of several PSS present in a multi-machine power system. The tuning is done taking an objective function that incorporates a multi-operative condition, consisting of nominal and various changed conditions, into it. The convergence with the proposed rule based bacteria foraging (RBBF) optimization technique is superior to the conventional and genetic algorithm (GA) techniques. Robustness of tuning with the proposed method was verified, with transient stability analysis of the system by time domain simulations subjecting the power system to different types of disturbances.     

基于T-S模型的自校正模糊控制器及在串励电机调速中的应用

针对受控对象的非线性和参数不确定及时变特性,提出了一种基于T-S模型的自校正模糊控制器,采用梯度法对该模糊控制器参数进行在线调整和修正,利用李雅普诺夫稳定性理论对该控制器的稳定性进行了分析,得到了保证控制系统稳定的充分条件,并进行了仿真研究。仿真和实验结果表明,将其应用于单相串励电机的速度调节算法中,其输出性能指标优于传统的PID控制器,该自校正模糊控制器对参数不确定或时变及非线性受控对象均具有良好的动态响应特性和鲁棒性。     

Proposal of FCbT Considering Closed‐Loop Stability at Each Parameter Update

We propose a controller tuning method that considers closed‐loop stability after controller tuning without a mathematical plant model. We propose fictitious correlation‐based tuning that yields reasonable controller parameters using a small amount of input and output data. However, closed‐loop stability after controller tuning is not guaranteed in this approach. In this investigation, we impose a stability constraint on the parameter update in order to maintain closed‐loop stability at each parameter update. Further, by introducing particle swarm optimization instead of the Gauss–Newton method to solve the constrained nonlinear optimization problem, the initial value dependence is considerably reduced. The effectiveness of the proposed method is confirmed by a numerical example and experimental results.     

基于遗传算法的HVDC整流器自抗扰控制器设计

针对自抗扰控制器(ADRC)参数不易整定的不足,在ADRC的参数整定中应用了一种综合考虑了控制器动态性能和被控对象输入受限两方面的改进遗传算法,该算法应用到直流输电系统的整流器控制器的设计中可提高HVDC的鲁棒性。仿真结果表明所设计的整流器定电流自抗扰控制器具有良好的控制性能,对系统的外扰和模型参数的摄动具有良好的适应性,所提出的整流器自抗扰控制器设计方法有效可行。     

基于PWM整流器的无功补偿容量整定方法

为了充分利用PWM整流器的容量,实现对电网无功功率的调节及电网电压的稳定控制,深入分析了一种基于PWM整流器的无功补偿容量整定方法。重载情况下,PWM整流器在其容量范围内向电网不补偿或少量补偿无功功率,无功功率补偿量由PWM整流器的额定容量和直流负载功率共同决定;轻载情况下,PWM整流器能够补偿电网所缺的所有无功功率。文章还详细分析了直流电容参数的选取方法。最后通过MATLAB/Simulink仿真进行了验证,仿真结果表明该整定方法能够实现无功功率的动态补偿。     

基于定相增量法的消弧线圈新型调谐方法

提出了一种基于定相增量法的消弧线圈新型调谐方法,对于消弧线圈并阻尼电阻接地的配电网,通过两次投切并联在消弧线圈两端的阻尼电阻,同时调节消弧线圈的电感量,保持调节前后零序电压的相位稳定,即可根据已知信息计算出系统的对地电容和对地电导的精确值。通过在MATLAB中建立仿真模型并进行仿真实验,验证了提出的新型调谐方法的正确性。这种调谐新方法操作简单,需要测量的数据较少,并且在预调式和随调式消弧线圈中均可使用。     

Boost-LCL型谐振变换器的TDSA仿真建模及控制

提出了一种Boost-LCL型谐振变换器的新型补偿控制器设计方法。利用SABER仿真软件中时域系统分析器(TDSA)模块,对变换器仿真主电路进行控制量的扫频扰动信号注入,并实时分析与记录被控制量输出电压的动态响应情况,形成被控制量与控制量之间的响应特性曲线。通过SABER-MATLAB数据互联,进行曲线拟合,从而建立主电路仿真建模的开环传递函数,依据零极点稳定性分析,指导补偿控制器的设计。同时采用数字控制方式,对控制信号进行筛选分流,实现模式间无缝切换。为验证所提方法的有效性与可靠性,设计满载、中载及轻载3种功率等级负载自由切换的实验样机。实验结果表明所提出的Boost-LCL型谐振变换器在进行多模式切换时,可实现电压稳定。     

虚拟同步发电机稳定性分析与参数设计

在电压电流双闭环内核外级联功率控制外环构成的虚拟同步发电机(VSG)控制方案可引入惯性到逆变器中,从而增强并网后对系统稳定性的支持。针对此种VSG的参数设计和稳定性问题,提出了一种由线性化系统模型特征值灵敏度矩阵引导的VSG参数整定方法。由于级联控制回路之间的相互作用以及系统动态对控制器参数的复杂依赖性,使传统的参数整定方法在低开关频率下效果欠佳。而新方案以迭代优化的形式实现,可确保系统稳定性,并使系统特性值从关键位置处移开。最后,开展了时域对比仿真,验证了相对于传统参数设计方案,采用新方案设计的参数明显改善了VSG的动态性能。