液压支架电液控制系统的设计

给出井下电液控制系统的网络结构,以及电液控制单元的组成和硬件系统设计方案;针对控制单元的抗浪涌问题,给出控制单元上电软启动方案;针对MCU控制回路以及阀控回路的电流检测给出浮地设计方案;针对阀控模块中,MCU初始化或意外复位是管脚状态不确定导致可能的灾难性事故给出上电时序化设计。     

全桥型MMC数字-物理混合仿真阻尼阻抗接口模型

数字-物理混合仿真结合了数字仿真与物理实验的优势,为复杂电力电子设备的理论研究和工程设计过程提供了便利。然而数字-物理接口的存在可能导致数字-物理混合仿真结果精度降低甚至变得不稳定。为解决数字-物理接口引起的失稳问题,文中在传统阻尼阻抗接口模型的基础上,针对应用于柔性直流输电的全桥型模块化多电平换流器(MMC),提出一种接口补偿阻抗设计方法。首先,全面充分地考虑了接口引入的延时、扰动对系统稳定性和精确性的影响,根据MMC的运行特点,设计了结构简单的RLC串联结构补偿阻抗,使之在不同运行工况下均可确保系统稳定、高精度运行。在此基础上,搭建了基于全桥型MMC直流背靠背的数字-物理混合仿真实验平台,利用数字侧模拟电压暂降、短路等故障,而物理侧全桥型MMC实现故障穿越过程。实验结果表明,所提接口补偿阻抗设计方案保证了系统在各种工况下的有效性。     

SCARA四轴机器人控制系统综述

SCARA工业机器人因速度快、精度高及机构特点,特别适合于装配工作,因而在3C、食品药品、汽车工业等生产领域有着广泛应用,如装配印刷电路板和零部件等。首先,讲解轨迹规划并对其进行分类,包括基本轨迹规划、最优轨迹规划和人工智能轨迹规划,并总结了各类方法的优点和存在的问题。其中基本轨迹规划是在关节空间进行多项式、样条曲线插补,在笛卡尔空间进行速度规划、直线和圆弧插补;最优规划包括时间最优、能量最优、冲击最优;人工智能是建立在遗传算法和机器学习的基础上对轨迹进行规划。实现轨迹规划需要控制器驱动器等硬件基础和控制策略保障轨迹跟踪,综述了现有的控制系统架构及控制方法。目前主流的控制系统包括运动控制卡型和基于工业总线型,利用工业以太网可以实现自动化系统的网络化。同时,为方便读者选择合适的SCARA机器人,介绍了国内市场的情况,并对比了一些产品的性能及优缺点。最后,对未来发展进行了展望,主要包括驱控一体型控制系统、机器人模块化及人机协作方面。     

具有软开关特性的串联电容型高频高增益双向DC-DC变换器

本文提出了一种具有软开关特性的串联电容型高频高增益双向DC-DC变换器。在传统的基于耦合电感的升降压电路的基础上,引入了一个电容和一个开关管,有效提升了变换器增益。同时构造了基于串联电容谐振回路,为开关器件的软开关创造条件。并且为了减少振荡和无源器件的体积,可将耦合电感的漏感作为谐振电感,从而减少了无源元件数目,在高频工作条件下可实现高功率密度和高效率。本文详细介绍了该变换器的工作原理和参数设计方法,并搭建了一台48V/5V、50W、750kHz的实验样机,相关结果证明所提拓扑及设计方法的正确性。     

基于无滤波器方波信号注入的永磁同步电机初始位置检测方法

针对无位置传感器内置式永磁同步电机(IPMSM)初始位置检测中,传统的基于凸极跟踪的短脉冲电压注入法难以确定脉冲宽度和幅值、实现困难、二次谐波分量法信噪比低的缺点,提出一种基于无滤波器方波信号注入的IPMSM初始位置检测方法。首先通过向观测的转子d轴注入高频方波电压信号,采用无滤波器载波信号分离方法解耦位置误差信息,通过位置跟踪器获取磁极位置初定值;然后基于磁饱和效应,通过施加方向相反的d轴电流偏置给定,比较d轴高频电流响应幅值大小实现磁极极性辨识;最后,通过2.2k W IPMSM矢量控制系统对提出的基于无滤波器方波信号注入的初始位置检测方法进行实验验证。结果表明,所提方法收敛速度较快,可在IPMSM转子静止或自由运行状态实现初始位置辨识和低速可靠运行,位置观测误差最大值为6.9°。     

低分辨率位置传感器永磁同步电机精确位置估计方法综述

伺服电机在装备制造、新能源和家电等领域有着广阔的应用,为得到高精度转子位置信息,通常采用旋转变压器或光电编码器等高分辨率位置码盘,但其价格普遍较高,增加了系统设计成本。而无传感器技术当前还很难全面满足工业及家电等领域的应用要求。低分辨率位置传感器永磁同步电机驱动技术是一种能够保证电机运行性能,同时能有效控制系统成本、提高系统可靠性的转子位置检测技术,受到国内外产业界的广泛关注。介绍开关型霍尔位置传感器的使用方法与工作原理,总结原始霍尔位置信息误差的来源与校正方法;重点讨论基于插值法、同步坐标系滤波器法和观测器法的转子位置/转速估算策略,从提高低分辨率位置传感器电机系统低速性能等方面分析和比较不同估算策略的原理、优缺点、适用范围及应用情况;最后,总结现有研究成果及有待解决的问题。     

模块化多电平变换器与级联H桥变换器在中高压变频器应用中的对比研究

级联H桥型变换器CHB(cascaded H-Bridge)由于其笨重、复杂的多绕组移相变压器,限制了其向更高电压/功率等级电机驱动中应用。而模块化多电平变换器MMC(modular multilevel converter)的拓扑结构相比CHB可省去其笨重、复杂的移相变压器,因而更希望能够采用MMC来实现更紧凑、更灵活的电机驱动解决方案。但需要指出,MMC与CHB实际上存在很多不同之处,至今还没有文献对这两种拓扑各方面性能进行过系统的比较。为此,文中首次详细对比了MMC与CHB在电路结构、工作原理、元件数量、PWM调制方法、谐波性能等方面的优缺点,并探讨了MMC在电机驱动应用中需要面对的电容电压平衡问题、环流问题、启动预充电问题、以及低频运行时的电容电压波动等问题,并给出了相应的解决方法与一些基本的实验验证,旨在为模块化多电平换流器在电机驱动应用中的推广提供一点抛砖引玉的作用。     

模块化多电平变换器专辑——主编评述

<正>随着我国各种大规模可再生能源的开发应用,新能源电站和分布式新能源发电设备广泛接入电网,大容量电力电子变换装置是新能源发电关键部件和新一代电网中的核心接口装备,且已成为大幅提升未来电网输送能力、稳定性、调控能力和电能质量的关键支撑技术。模块化多电平变换器MMC(modular multilevel converter)正是一种新兴的大容量电力电子拓扑结构,它采用子模块级联形式,具有损耗低、波形质量好、安装维护容易、可冗余容错、可靠性高等诸多优点,是近年来研究的热点课题。目前MMC已在高压柔性直流输电领域得到了迅猛的发展,并被认为是构建未来直流电网的核心技     

双馈风力发电机定子电流检测系统容错控制

为提高双馈风力发电机运行可靠性,提出了一种定子电流传感器故障检测及容错控制方法。在电网电压矢量定向同步坐标系下,根据双馈风力发电机动态模型,建立了基于模型参考自适应方法的定子电流冗余在线观测器。通过建立参考模型和可调模型,使定子电流观测值实时跟随实际电流。在αβ坐标系下通过定子电流检测值和观测值的比较残差实现传感器故障的自诊断。在故障后以定子电流观测值为控制对象实现无定子电流传感器运行。所设计观测器准确度不依赖于定子电流测量值且对电机参数变化具有较好的鲁棒性。文中方法能够在定子电流传感器故障条件下及时判断出故障的来源,并实现故障后的容错控制。在双馈风力发电机实验机组上,对所提出理论的正确性和可行性进行了实验验证。     

采用改进多分辨率快速S变换的电能质量扰动识别

噪声干扰是影响电能质量暂态扰动识别准确率的最重要因素。经过S变换后获得的扰动信号的模时–频矩阵具有灰度图像特点。因此,可通过二维数学形态学方法,滤除噪声干扰,获得更高的识别准确率。首先,针对扰动信号时–频分布特点,设计具有不同时–频分辨率的多分辨率快速S变换方法以降低运算量、提高特征表现能力;之后,在阈值滤波基础上,根据信号时–频分布特点,选择线段型、零角度结构元进行灰度级形态学开运算,进一步滤除高频频域噪声;最后,从原始信号、信号傅里叶谱、多分辨率快速S变换模矩阵中提取5种特征建立决策树分类器,识别含噪声信号与6种复合扰动信号在内的12种电能质量信号。通过仿真对比实验发现,新方法具有更好的抗噪能力,更加适用于低信噪比环境下的电能质量信号识别。