双有源桥变换器电流应力优化

由于传统单移相（SPS）控制下双有源桥（DAB）DC/DC变换器仅有一个自由度,在输入、输出电压不匹配时,存在较大电感电流应力。在双重移相（DPS）控制策略的基础上,分析了两种工作模式下传输功率与电流应力的特性。提出了自适应步长法以优化电感电流应力,以减少传统优化策略所需的离线计算量。最后通过搭建实验样机验证了控制策略的有效性。     

基于ESO的PMSM二阶滑模无差拍预测电流控制

针对永磁同步电机(PMSM)传统矢量控制系统的比例积分(PI)控制器易受电机参数和负载扰动的影响,导致调速系统鲁棒性差的问题,提出了一种基于扩张状态观测器(ESO)的PMSM二阶滑模无差拍预测电流控制(DPCC)策略。首先设计了基于ESO的二阶滑模速度控制器,并运用李雅普诺夫函数证明了其稳定性,在消除抖振的同时,提高了速度控制器的鲁棒性;然后,在电流环控制器中,采用DPCC,结合ESO对总扰动量D进行估计并分别对d轴和q轴进行补偿,提高了电流环的鲁棒性;最后进行了仿真和半实物实验验证,仿真及实验结果表明所提算法能够实现快速精确控制,明显提高了系统的鲁棒性。     

公共支路阻抗耦合对碳化硅MOSFET器件并联电流分配的影响及优化

为了评估公共支路阻抗耦合效应对碳化硅MOSFET器件并联动静态电流分配的影响,改善并联器件间电流分配的一致性,首先建立包含关键寄生电阻和寄生电感的等效电路模型,分析公共支路阻抗耦合对并联器件动态和静态电流分配的影响。然后,针对不同应用工况下并联器件个数不同的问题,提出n个器件并联支路阻抗补偿的方法。通过对并联器件的漏极测和源极侧阻抗进行补偿,可以消除公共支路阻抗耦合效应对并联器件动静态电流分配的影响。最后,搭建支路阻抗补偿前和补偿后的仿真电路和实验平台。结果表明,通过对并联器件支路阻抗进行补偿,可提升并联器件动静态电流分配的一致性,验证了该方法的有效性。     

计及机组启停与线路投切显式短路电流约束的电力系统日前优化调度

随着电网的不断发展和新能源的接入,电力系统短路电流超标问题愈发显著,相对于其他限流方式,线路投切方式拥有更好的灵活性和经济性。针对线路投切限流方式中线路切断过多导致电网安全性降低的问题,提出一种考虑机组启停和线路投切的短路电流抑制方法。根据节点导纳矩阵和节点阻抗矩阵的物理关系以及节点自阻抗的物理意义,推导出投切线路和启停机组与短路电流之间的关系,避免导纳矩阵求逆环节中的非线性项近似误差,得到更为准确的短路电流显式表达方法;进而以综合考虑发电成本、机组启停和线路投切成本为目标,提出计及显式短路电流约束的电力系统日前优化调度混合整数线性规划模型。最后,使用IEEE30节点和118节点系统验证所提模型的有效性和通用性,而后与导纳矩阵求逆法对比证明短路电流显式表达模型的精确性,并给出考虑机组启停和线路投切的日前调度运行方案。     

一种基于电流源逆变驱动的超高速永磁同步电机改进型控制策略

针对传统电流源逆变器(current source inverter,CSI)超高速电机驱动系统存在的控制对象阶次高、电流调节器设计困难问题,提出基于混合型两级式CSI的改进型控制策略。其基本思想为：前级引入宽禁带(wide band gap,WBG)器件高频调节定子电流幅值;后级采用普通硅器件调节定子电流相位。在此基础上,为实现最大转矩电流比控制,提出单电流传感器锁相环(phase-locked loop,PLL)方案,通过对转子位置信号与相电流锁相实现电流相位自动校正。混合型CSI前后级通过该改进控制策略进行协同控制,从而实现闭环系统降阶。同时考虑到混合型CSI在超高基频运行条件下控制延迟的实际问题,进一步完善电流控制环路模型,并与CSI传统拓扑及其控制策略下的电流环稳定性及动态性能进行深入分析与对比。最后研制一套混合型CSI驱动平台,并以一台(550000r/min)/110W的超高速永磁同步电机(ultra-high-speed permanent magnet synchronous motor,UHSPMSM)为对象进行仿真及实验验证,结果表明混合型驱动拓扑及改进型策略具备...     

基于本体追踪的永磁同步电机驱动系统开路故障诊断方法

针对永磁同步电机（PMSM）系统故障间关联性强、异构信息复杂繁多以及传统故障诊断方法无法追溯耦合故障发生的真正原因等问题,提出了基于本体追踪的故障诊断方法。以PMSM驱动系统开路故障为主要研究对象,首先,对PMSM故障诊断领域本体模型进行形式化定义及标准化构建,统一集成PMSM系统中密集的异构信息;其次,在改进归一化误差电流数据分析法能够精准快速地定位故障开关管的基础上,将定量分析所得故障特征及识别结果映射到故障领域本体模型中,扩展了故障诊断范围;最后,经语义Web(SWRL)规则库的预设以及基于规则的推理,融合本体技术进行故障诱因、故障类型等信息的追溯及诊断。经实验验证,该方法提高了各子系统间信息的利用率,能够合理地追溯故障原因,为大型复杂系统的故障诊断提供了一个可共享、易更新的标准化方法。     

磁悬浮陀螺转子信号的局部均值分解降噪研究

磁悬浮陀螺转子电流信号对环境变化高度敏感,信号采样过程中不可避免会引入噪声,针对该问题提出一种基于局部均值分解（local mean decomposition, LMD）,融合豪斯多夫（Hausdorff）距离与阈值降噪（threshold denoising, TD）的算法以减弱噪声干扰。首先对原始信号进行局部均值分解,得到若干乘积函数（PF）分量和一个余量,然后根据各PF分量与原始信号间的豪斯多夫距离判定噪声、信号分量,再对噪声分量进行阈值处理,最后将阈值处理后的噪声分量、信号分量及余量进行叠加得到重构信号,实现陀螺仪转子电流信号的降噪。仿真实验结果表明,重构信号的信噪比相对于原始信号平均提高了12.86 db,均方根误差平均降低了9.25×10^-6 A;实测信号降噪结果表明,该降噪算法对四条导线边的滤波增益分别为40.0%、93.5%、30.8%和50.0%。     

一种无延时单相并网变换器dq电流解耦控制方法

以单相脉宽调制(pulse width modulation,PWM)变换器作为研究对象,以改善电流控制器的动态性能为目的,提出一种无延时控制方法。单相变换器传统矢量控制方法需要虚构正交电流分量,但传统正交信号发生器(orthogonal signal generator,OSG)在虚构出与单相电网电流正交的物理量时存在一定的延时,从而会恶化电流控制器的动态性能。针对虚构电流引起的延时问题,提出了一种无延时单相并网变换器电流控制方法。首先,建立了单相PWM变换器在dq旋转坐标系下的数学模型。其次,针对矢量控制在单相系统无法直接实现的问题,介绍了几种传统的OSG算法的原理。然后,提出一种无延时正交电流虚构算法,并给出了无延时正交电流虚构算法实现框图。最后,对所提的算法与传统的OSG算法进行仿真和实验对比分析,仿真和实验结果均验证了所提算法的有效性和可行性。     

基于MOSFET的串联谐振双有源桥死区振荡机理分析及抑制

基于MOSFET的串联谐振双有源桥（DAB）变换器可同时实现所有功率器件的零电压开通（ZVS）和零电流关断（ZCS）,具有效率高的优点,被广泛应用于电力电子变压器（PET）隔离DC-DC环节。然而,在采用隔离变压器的DAB中,由于MOSFET寄生电容的存在,在死区时间内器件寄生电容与隔离变压器漏感会产生高频振荡,增加了通态损耗。该文建立死区时间内串联谐振DAB的等效电路,分析死区时间内高频振荡电流幅值与关断时刻电流的数学关系。为抑制高频振荡,提出基于开关频率微调的振荡抑制方法。实验结果表明了理论分析的正确性和高频振荡抑制方法的有效性。     

便携式充电CRM图腾柱功率因数校正过零检测延迟与交错相位误差补偿控制

图腾柱功率因数校正(PFC)被广泛应用于电动汽车充电机以提高充电效率。该文提出考虑零电压开通(ZVS)裕度和轻载频率限制的全范围ZVS控制模型,全电压范围内实现完全ZVS开通。分析了电流过零检测(ZCD)延迟对输入电流总谐波畸变率(THD)的影响,提出基于在线时间计算模型的ZCD延迟补偿方法,满载电流THD降低1.4%。针对两相交错相位误差,提出考虑开关周期变化量的相位误差补偿方法,提高交错精度,满载THD进一步降低0.5%。最后,搭建了一台3kW便携式充电机,验证所提控制策略的有效性,充电机前级图腾柱PFC最高效率为98.8%,整机最高充电效率为96.6%,满载THD为2.4%,相比补偿前降低1.9%。