控制系统Anti-Windup设计综述

本文从阐释windup现象入手,逐步介绍Anti-Windup算法设计的发展过程及其主要结构。从不同的角度定义的windup现象会产生不同类型的Anti-Windup算法结构,本文大致将其分为两大类:线性结构和非线性结构的算法。线性结构算法又产生两种主要类型:传统的Anti-reset Windup和条件作用(Conditioning Technique)。Anti-Windup算法设计一般都符合两步法设计(Two-Step Design)原则,但由于其分步设计原则造成系统综合(System Synthesis)困难,针对这一问题,众多学者在线性结构算法的基础上提出不同的设计方法。但是,由于事先(priori)设计的算法过于复杂,在应用领域的推广还存在一定的问题。     

针对高强度气体放电灯整流效应的保护方法研究

多数HID灯在其寿命后期均出现整流效应,导致镇流器及相关部件过热,必须采取适当的保护措施确保照明系统的安全性。本文提出了整流效应的模拟试验方法、检测方法及保护措施,以提高照明系统的安全性。     

基于网络热力学建模的潜油电机温度辨识研究

鉴于对潜油电机温度监测的迫切需求及油井长线信号传输对经典电机温度监测方法的限制,将网络热力学建模理论应用于潜油电机的温度辨识,通过建立潜油电机的网络热力学模型,给出描述潜油电机温度变化过程的热力学方程组.基于在地面获取的电机定子采样电流进行机械化数学解析分析及稳态数值迭代求解,推导出潜油电机定、转子的辨识温度.对12 kW潜油电机进行温度辨识的实验结果表明,转子辨识温度与实测结果最大误差为5.59℃,验证了所提方法的正确性与可行性.     

永磁同步电机无位置传感器混合控制策略

转子位置混合观测策略对于实现无传感器内置式永磁同步电机(interior permanent magnet synchronous motor,IPMSM)全速域运行非常关键。针对IPMSM无传感器矢量控制系统,提出一种由高频信号注入法与反电动势模型法的位置误差信息相融合的混合观测方法。低速运行时注入脉振高频电压信号,通过对高频电流幅值处理获得转子位置误差信号,中高速运行则通过反电动势模型滑模观测器获得位置误差信息,对两种方法所得位置误差信号进行归一化处理,并根据运行转速对归一化后的位置误差信号以加权的方式进行信息融合。通过一个软件锁相环获取混合位置观测值,并分析混合观测器的稳定性及参数设计。最后通过2.2kW IPMSM无传感器矢量控制系统验证了控制策略的有效性。     

低压电力线通信人工蛛网结构的可靠性分析

为证明人工蛛网结构在提高低压电力线通信网络可靠性方面具有的优势,应用结合马尔科夫概率论模型的因子分解法,对应用于低压电力线通信的单层人工蛛网结构进行全端可靠性的理论分析,与传统的树形、星形、环状网络进行对比,证明了单层人工蛛网网络结构的高可靠性。在此基础上对以单层人工蛛网为子网的组网结构进行全端可靠性分析,并与总线型、树形网络结构对比,进一步证明基于人工蛛网的组网方法的可行性。依据人工蛛网的特殊结构,制定了局部路由重构方法,并进行仿真实验,仿真结果证明了人工蛛网结构在提高低压配电网电力线通信网络的连通性、抗毁性和提高通信可靠性方面具有优势。     

一种感应电机转子时间常数MRAS的在线辨识方法

针对转子时间常数变化可能会导致感应电机磁场定向控制发生失调的问题,研究一种基于无功功率的模型参考自适应(MRAS)转子时间常数在线辨识方法。通过Popov超稳定性理论对辨识系统的稳定性进行分析,为了提高模型计算的准确性,采用一种在同步旋转坐标系中检测电流矢量角的死区效应补偿策略,以克服三相逆变器死区效应导致的相电压重构误差以及电流波形畸变的负面影响,并分析所研究的MRAS转子时间常数辨识方法对所涉及电机参数的敏感性。通过11 kW感应电机矢量控制系统进行实验,结果验证了辨识方法的有效性。     

减小共模电压的通用多电平SVPWM算法及FPGA实现

针对电平数增加造成开关矢量数目增多,导致多电平空间矢量脉宽调制算法实现复杂的问题,提出一种通用的多电平空间矢量脉宽调制快速计算方法.该方法基于参考电压分解,利用相电压合成电压矢量,能快速确定合成电压矢量及计算各矢量的作用时间,具有清晰的物理概念.讨论了为减小输出共模电压的7段/5段式空间矢量脉宽调制开关序列的生成方法及FPGA实现的简化方法.所提出的调制算法具有通用性,适用于任意电平且复杂程度与电平数无关,输出共模电压小,始终限制在单位电平的2/3以下,相电压波形正弦对称,谐波含量少.算法计算量小,无需查找表,FPGA实现容易,占用资源少.     

微型伺服驱动器开关电源设计

为提高伺服驱动器的集成度,减小其体积,降低损耗,提出一种采用平面变压器的多路输出反激式开关电源,为伺服驱动器提供辅助及开关管驱动电源。采用UCC38C43作为电流控制芯片,增加了工作电压软起动电路,提高了系统的稳定性。对反激变换器在电流断续模式(DCM)下的工作原理进行了理论分析,讨论了平面变压器的设计并给出了计算公式。设计完成了20～60V直流电压输入,2路5V、4路15V直流输出,110kHz开关频率的原理样机,实验结果证明,该样机可在较宽的输入电压范围内实现可靠输出,且效率较高。     

基于定子电压矢量定向的转矩提升方法研究

感应电动机定子电阻压降导致V/F控制系统低速时的输出转矩下降,严重影响了V/F控制系统的低速性能。在分析现有转矩提升方案的基础上,提出了一种新颖的转矩提升方法。通过基于定子电压矢量定向的旋转坐标变换,可以实现定子电流的解耦,从而方便地得到定子电阻压降补偿量。该方法只需知道定子电阻值,实现简单。实验结果表明:采用补偿方案后,电机起动性能良好,电机能在1 Hz满载平稳运行。实验结果验证了该转矩提升方案的有效性。