Modeling and Full Decoupling Control of a Grid-Connected Five-Level Diode-Clamped Converter

This paper presents a novel approach to deal with the regulation of the dc-link capacitor voltages and ac-side currents in a grid-connected five-level diode-clamped converter. Due to the controllability problems of this topology, guaranteeing a solid current control and, mainly, a correct dc-link voltage sharing, represents a complex technical challenge. With the purpose of coping with it, an averaged model that describes the system dynamics at both sides of the converter is presented, assuming that a modulation strategy is integrated in the system to generate the switching sequence. In order to derive the proposed model, no restriction concerning the use of only the three nearest vectors to the desired voltage reference is taken into account. Then, several changes of variables are carried out in the model equations to obtain control input decoupling for control purposes, while reducing the complexity of the model as well. Finally, the voltage and current controllers are designed separately using different control inputs in a straightforward way. Neither auxiliary hardware nor complicated mathematical calculations are required to achieve the control objectives. The effectiveness and good performance of the system under the proposed control approach are validated by simulation results, suggesting that the five-level diode-clamped converter can be a solid solution as an interfacing system connected to the utility grid for, e.g., industrial drives or renewable energy applications.     

不同风力发电机组同时并网稳定性分析

针对不同类型风电机组并网对电力系统稳定性的影响,提出了一种系统稳定分析方法。以异步风电机组、双馈风电机组和永磁直驱风电机组为例,详细介绍了其动态数学模型。阐述了电力系统稳定性分析的方法,包括基于特征根的小干扰稳定分析和基于动态时域的暂态稳定分析。基于8机24节点系统进行了仿真实验。从特征根分析结果和动态响应曲线可知:异步风电机组并网对系统动态性能的影响较小;而双馈风电机组和永磁直驱风电机组并网对系统动态性能的影响较大,系统趋于不稳定。     

m序列伪随机动态测试信号建模与压缩检测方法

针对智能电网中动态负荷对电能计量的影响问题,建立了m序列伪随机动态测试信号的参数模型,并分析了该测试信号的统计特性;证明了该动态测试信号的频域稀疏性,采用压缩感知理论建立了伪随机动态测试信号的压缩感知检测系统模型,采用稳态优化方法构建了压缩感知测量矩阵;在此基础上,针对m序列伪随机动态测试信号,提出了电能量值的压缩感知测量方法;仿真分析了长度为255位、511位、1023位单周期和多周期m序列动态测试信号的相对误差,误差均小于10~(-12),可忽略不计,表明所提压缩感知测量方法能够准确测量伪随机动态测试信号的电能量值。     

模具钢硬铣削过程振动和声发射信号监测与分析

硬切削作为绿色切削的重要组成部分,已成为金属切削的一个研究热点。为了对硬切削过程进行监测,建立了一套信号采集系统,通过该系统采集模具钢铣削过程中的振动信号和声发射信号,并从时域、频域对其进行了分析研究。研究结果表明：模具钢硬铣削过程的振动信号和声发射信号的时域波形呈现不同的特点;振动信号和声发射信号的均方根值随切削速度的增大均呈明显的增大趋势,而受每齿进给量和铣削深度影响很小;随着切削速度的提高,振动信号各频段的幅值均增大,但频谱分布基本不变;随切削速度的提高,声发射信号的频谱成分增多,并导致了均方根值的增大。     

钢管通孔直径对涡流检测信号的影响研究

为研究通孔直径在钢管涡流检测中对检测信号的影响,开展了不同磁化强度下钢管通孔涡流检测试验,研究了不同直径通孔随磁化电流的信号变化特征。试验结果表明:通孔直径一定时,在非饱和磁化区(6~18 A)内,信号幅值随电流的增加先增大后减小,相位角随电流的增加逐步上升,在饱和磁化区(20~22 A)内,检测信号成形较小或严重扭曲,相位变化杂乱无章;当磁化电流一定时,信号幅值随通孔直径的增大而增大,不同直径通孔间信号相位角在非饱和磁化区(6~18A)内,最大值与最小值的极值偏差在10°~18°范围内变化,差异较小,而在饱和磁化区(20~22 A)信号相位角变化起伏较大,无明显规律。试验研究结果可用于指导钢管涡流检测工程实践。     

基于PDR和RSSI的室内定位算法研究

构建了基于无线传感网络的行人航迹推算(PDR)系统,通过RSSI定位为其提供绝对定位信息。在RSSI定位中,提出基于PDR方位信息的自适应Flip-Flop RSSI信息预处理机制和RSSI指纹信息融合动态路径衰减指数的定位算法,以改善RSSI定位算法的抗噪声干扰能力。在多信息融合粒子滤波环节中,针对传统算法中滤波精度与滤波实时性很难同时得到改善的问题,提出基于PDR信息与RSSI定位信息的动态区间粒子滤波算法,通过PDR方位信息自适应控制区间衍生粒子数量以提高滤波实时性,并将建筑地图信息、RSSI定位信息及其可信度因子融入粒子权值计算中以提高定位精度。经实验验证,提出的算法在RSSI定位抗噪声能力方面,以及融合定位精度和滤波实时性方面都取得了良好的效果,与传统算法相比最大定位误差由3.16 m降低到1.81 m,滤波时间也由7.21 s降至7.01 s。     

基于多频带谱熵的水平气液两相流结构复杂性分析

针对传统功率谱熵只能刻画总体系统结构复杂性问题,提出既能从宏观角度又能从微观角度反映系统结构复杂性的多频带谱熵的分析方法。分析几种典型信号的多频带谱熵特征,验证多频带谱熵方法的可行性及抗干扰能力;利用环形电导传感器阵列获取动态实验测试数据,计算水平气液两相流波状流、塞状流和弹状流含水率波动的多频带谱熵值,分析3种流型结构复杂性随频带因子变化的演变规律。实验结果表明:波状流的多频带谱熵最低,弹状流多频带谱熵值最高;塞状流的多频带谱熵居于波状流与弹状流之间。3种流型在分析频率为0~8.3 Hz时,呈现近似线性变化的结构复杂性特征以及较强的流型区分度,可以作为流型识别的准则。     

超低频风力发电机不平衡振动信号的检测方法研究

利用ARM9嵌入式系统,对0.2-1.5Hz的低频信号进行采样。对采样数据进行数学建模分析,并分析比较插值算法、取整数算法和浮点算法,得到更加准确高效的算法。对采样频率进行实验分析,验证了对0.2-1.5Hz的超低频风力发电机动平衡信号检测方法的有效性。     

基于ZigBee的钨矿井下矿车定位监测系统研究与设计

针对现有的钨矿井下矿车定位系统的布线困难、信息化和可视化水平低等问题,为了更加合理、高效地调度矿车,设计了一种基于Zig Bee的无线网络系统,实现对井下矿车定位及安全监测。首先探讨了井下环境无线信号传输的RSSI测距模型,并采用高斯滤波对RSSI测距参数进行修正后,结合极大似然估计定位方法实现矿车定位,针对此定位算法存在的较大误差,提出了加权质心定位算法来提高矿车定位的准确性。然后通过上位机将井下采集的矿车速度和定位信息实时显示在井上监控主机和大屏幕中。通过实验仿真,结果证明,改进的加权质心定位算法有效地降低了定位误差,上位机对速度数据信息可实现调用、存储、实时显示、查询并预警等功能,系统具有实时性强、精度高、鲁棒性好等特点,可以有效提升钨矿井下开采生产的安全性。     

激光跟踪仪的光电瞄准与定位系统

考虑激光跟踪仪的光电瞄准与定位直接影响仪器的整体测量精度和使用性能,讨论了激光跟踪仪的光电瞄准和跟踪定位控制技术并提出了光电探测瞄准、信号调理采集、数字处理及智能跟踪伺服的系统整体技术方案。对系统关键部件进行选型,利用角锥棱镜和位敏探测器(PSD)作为光电探测核心,设计了探测光路和信号处理电路。研制了系统样机,搭建了目标位移量标准测试平台,对样机光电瞄准系统探测信号进行了测试。测试结果显示:采用该设计方案设计的激光跟踪仪样机的静态定位测量精度达到6μm,随机动态跟踪测量速度大于1m/s。结果表明:提出的方法可解决激光跟踪仪定位精度低、动态跟踪效果差等常见问题,可为研制高精度、大范围、大尺寸测量仪器提供技术参考。