基于高精度电感法的无刷直流电机起动及反电动势同步检测稳定性研究

提出了一种基于电感法的高精度定位方案,在不增加定位电流脉冲数量的基础上将定位精度由原先的60°电角度提高至30°电角度,并消除了电机因工艺问题导致的相绕组参数不一致对检测的影响。设计了一种新颖的切换算法,可在极短时间内稳定可靠地切换到闭环。讨论了反电动势的同步检测方案,通过理论分析和仿真对比了PWM导通和PWM关断时刻检测反电动势过零信号方法的区别,并对干扰因素提出了补偿方案。样机实验验证了所提方案的稳定性和可靠性。     

感应电能传输系统分段供电的双自由度鲁棒控制

感应电能传输(IPT)系统在采用分段供电模式时,由于跨区段处励磁磁场强度分布不均,总会引起负载端拾取功率波动,影响系统稳定性及性能。针对IPT系统跨区段供电的输出稳定问题,以LCL谐振电路并联的IPT系统为研究对象,设计一种基于双自由度鲁棒控制的恒压输出策略。借助广义状态空间平均建模方法,结合跨区段处的互感扰动规律,建立参数不确定性模型;基于广义混合灵敏度指标,通过改变输出加权函数增益,得到快速抑制互感扰动影响的H∞鲁棒控制器;在此基础上,推导并设计出用于修正参考输入的前置滤波器;实验结果表明,双自由度鲁棒控制不仅对跨区段互感扰动影响具有较好抑制作用,且能明显改善对参考输入的跟踪响应性能。     

绕组分段永磁直线电机切换位置传感器故障诊断及容错控制

绕组分段永磁直线同步电机绕组切换过程中位置传感器信号的丢失,将导致电机速度剧烈波动,引起电机失步。针对以上问题,提出一种切换位置传感器故障诊断及容错控制方法。设计了绕组切换位置检测方法,研究了位置接近开关传感器的故障类型及信号特征,利用动子的运行速度及相邻的位置传感器信号进行传感器状态预测,并结合相邻传感器的边沿触发顺序及传感器状态预测值进行故障诊断。当检测到位置传感器故障时,隔离发生故障的传感器,采用估计值替代故障传感器输出驱动信号,可靠切换绕组分段永磁直线同步电机定子绕组,实现传感器容错控制。利用绕组分段永磁直线电机无绳提升系统进行了实验研究,研究结果表明,当增大传感器间隙,模拟传感器信号丢失故障时,电机定子绕组仍能可靠切换,电机速度运行平稳,该位置传感器故障诊断与容错控制方法可以满足绕组分段永磁直线电机切换控制实时性和可靠性要求,实验结果证明了其可行性和有效性。     

采用新型负载恒流供电复合谐振网络的无线电能传输系统

针对传统LC谐振拓扑无线电能传输(WPT)系统在负载动态变化时,无法实现负载恒流供电及系统工作频率失谐问题,提出一种新型一次侧LCL、二次侧LCC复合谐振网络无线电能传输系统。首先,在基波条件下,依据漏感模型建立了磁路机构等效电路,得到了谐振频率和输出电流表达式;然后,通过系统参数优化设计,进一步推导出了复合谐振网络中实现负载恒流供电以及系统谐振工作频率稳定的条件。仿真结果表明,基于参数优化设计的新型复合谐振网络无线电能传输系统,能够实现负载无线恒流供电,并且系统工作频率稳定。实验结果验证了理论分析和仿真分析的正确性和有效性。     

静电除尘用脉冲电源拓扑研究

对一种静电除尘用脉冲电源高压拓扑进行了研究,通过模态分析谐振状态及谐振后的震荡转态,研究耦合电感、耦合系数及谐振腔电阻对静电除尘器电源输出电压的影响,优化设计耦合电感及耦合系数。通过理论分析,推导出各部分激励对负载的传递函数表达式,并绘制三维变参数曲面图进行系统参数分析,最后搭建1.5 k V的脉冲电源系统,验证静电除尘器电源拓扑的工作原理及理论分析设计的正确性。     

Impact of stray inductances of the power loop on false trigger‐on in the zero‐voltage‐switching full‐bridge converter

Here, we propose an exhaustive theoretical investigation and experimental verification of the false trigger‐on phenomenon, which would lead to the interaction between the upper and lower devices during the switching transient, in the zero‐voltage‐switching (ZVS) full‐bridge converter. An equivalent model of the converter, which takes not only the parasitic capacitors of the metal–oxide–semiconductor field‐effect transistors into account but also the stray inductances of the main circuit, is presented. Based on the model, a comprehensive study of the false trigger‐on phenomenon is carried out. According to the analysis results, the stray inductances of the metal–oxide–semiconductor field‐effect transistors have negligible influence on the false trigger‐on phenomena since the soft‐switching is realized. The false trigger‐on phenomenon is induced by the stray inductances of the main circuit. Moreover, the arrangement of the switching sequence would cause significant discriminations in the false trigger‐on phenomena because of the specific working mode of the ZVS full‐bridge converter. According to the investigation results, optimization methods are presented to suppress the induced voltage. At last, the theoretical investigations are verified by tests of a ZVS full‐bridge converter. Copyright © 2016 John Wiley & Sons, Ltd.     

分段供电直线感应电机动子不对称模型及参数计算

对于分段供电直线感应电动机,由于动子两端开断,动子等效互感存在较大的不对称,仅控制定子电流对称,不能消除动子负序电流引起的两倍转差频率力波动。基于动子涡流产生的机理,提出了动子等效绕组的形式,推导了动子不对称分布参数模型,得出在动子行程的大部分阶段,电机的不对称参数是基本恒定的。提出了动子不对称参数的计算方法,通过有限元建模进行推力仿真,并在大功率加速实验平台上开展动态试验,计算了动子不对称电感参数,仿真和实验计算结果与理论值吻合良好。动子不对称参数计算方法,可以为分段供电直线感应电机的电磁设计和优化控制提供参考。     

线性测微电感的精化

为提高测微电感传感器的测量精度,提出了基于赫姆霍兹线圈理论设计螺线管线圈的方法,改善了螺线管线圈内轴向上磁场的分布均匀性。首先,分析了螺线管线圈模型,建立了螺线管线圈参数与轴向磁场强度分布相互关系的广义函数模型。然后,通过线圈与磁芯的尺寸确定了系统轴向磁场强度分布函数模型,结合磁芯移动区间范围设置磁场均匀度最小误差目标函数,通过对目标函数寻优得到各螺线管线圈的各项参数。最后,搭建了测微电感传感器的测试系统,测试了传感器性能。实验结果表明:与传统线圈相比,改进型螺线管线圈在100μm测量范围内的线性度由0.46%提高到0.30%。实验显示通过对不同规格的螺线管线圈进行组合,可使得螺线管内轴向上磁场强度分布均匀,从而提高了测量精度。     

CLL谐振变换器谐振电路参数优化设计

CLL谐振变换器谐振网络电路参数的设计关系到变换器性能的好坏。基于基波近似法,并结合特征阻抗分析方法,提出一种CLL谐振变换器谐振网络电路参数优化设计方案。详细分析了CLL谐振变换器的直流增益特性、谐振网络电流有效值和谐振电容电压应力,同时采用特征阻抗分析方法给出了实现开关管软开关的限制条件。实验结果验证了所提方案的正确性。     

Strand Current Distribution Modeling in Turbo-generators Using Finite-element Method Based on Proposed Dual Method

Abstract—The necessity of using a 3D model is one of the main problems for modeling Roebel bar transposition in turbo-generators by the finite-element method. This article proposes a 2D dual model for computing strand current distribution in the Roebel bar of turbo-generators. Considering the leakage and mutual inductances for each strand and the coupling inductances between them, the end winding region is modeled in this 2D dual model. In this article, the Roebel bar structure including 16 strands was considered, and these distributions are calculated for different transpositions using the finite-element method. In the finite-element method model, the circulating currents are calculated by subtracting a load current at each strand from the total of strand current. Also, for different transpositions, such as 90°, 180°, 360°, and 540°, the circulating currents are calculated using an analytical method. The obtained strand current distributions from the 2D dual model have good agreement with the obtained results from the analytical method for the 180° and 360° transposed coil models.