Controller synthesis with guaranteed closed-loop phase constraints

In this paper, we present an analysis and synthesis approach for guaranteeing that the phase of a single-input, single-output closed-loop transfer function is contained in the interval [−α,α] for a given α>0 at all frequencies. Specifically, we first derive a sufficient condition involving a frequency domain inequality for guaranteeing a given phase constraint. Next, we use the Kalman–Yakubovich–Popov theorem to derive an equivalent time domain condition. In the case where , we show that frequency and time domain sufficient conditions specialize to the positivity theorem. Furthermore, using linear matrix inequalities, we develop a controller synthesis approach for guaranteeing a phase constraint on the closed-loop transfer function. Finally, we extend this synthesis approach to address mixed gain and phase constraints on the closed-loop transfer function.     

基于积分宽度法测量发光二极管结温方法的研究

本文提出了一种基于光谱积分宽度法来测量发光二极管(light emitting diode, LED)结温的新方法,并进行了理论分析和实验研究。本方法主要分为光谱数据采集、定标函数的测定和结温测量三个过程。首先,为了测量成本的降低和精度的提高而采用在正常工作电流下采集LED光谱数据,并通过采用不同温度下的光谱积分宽度与选定的某一基准状态下的值逐差可得到线性度达0.99以上的定标函数,并通过此定标函数可实时测定任意状态下的结温。其次,为了比较本方法测量结温的精确性,分别对单色和白光LED采用本方法和业界主流的正向电压法,通过自行设计的基于积分宽度法结温测量系统和美国Mentor Graphics公司的T3Ster型仪器的测量结果进行比较,两种方法测出的结温最大偏差为2.1℃,在可接受的误差范围内。实验结果表明积分宽度法测结温具有高效便捷且低成本的的特点,具有一定的应用前景。     

基于定频滞环控制的逆变器死区补偿研究

针对逆变器死区带来的控制精度下降、谐波含量增加等问题,提出一种基于定频滞环控制的死区补偿策略。介绍一种对相间电流误差进行控制的定频滞环控制方法,并利用扩张状态观测器对其中的扇区判断方法进行改进。通过开关动作前后的电流路径,分析出死区期间误差会超出滞环宽度上限或下限。实时计算误差超出环宽的幅度,调整实际环宽,使误差恰好符合预期环宽,达到死区补偿的目的。对基于定频滞环控制的逆变器进行仿真,证明了所提策略可以对死区进行精确补偿。     

SVPWM教学研究之重点解析

SVPWM是电力电子技术教学中的重要内容,本文对空间矢量调制的教学重点做了一个较为全面系统的梳理。重点阐述SVPWM的核心思想,特别是三相正弦交流电SVPWM的基本原理,严格证明了三相电压的空间矢量相等与线电压相等等价。同时,证明在SVPWM下,逆变器输出的最大圆为基本空间矢量构成的正六边形的内接圆、直流母线电压利用率提高了约15.4%。     

基于峰宽修正的玻璃药瓶内氧气残留浓度的检测研究

玻璃药瓶中的氧气残留对瓶中药品的无菌特性造成了严重的威胁。采用波长调制光谱（Wavelength Modulated Spectrum, WMS）技术解调得到的二次谐波信号峰高值作为氧浓度反演的基础。然而,在用二次谐波信号测量气体浓度时,由于调制深度的变化会导致二次谐波峰值的变化,这通常会给系统带来误差,进而降低浓度的反演精度。而调制深度受调制电流波动、温度和压强变化等因素的影响不能直接计算获得进而修正。针对这一问题,本文成功地将调制深度与二次谐波峰高的关系转换为二次谐波峰宽和峰高的关系。然后,利用峰宽校正后的谐波峰高对气体浓度进行反演。初步实验表明,利用峰宽校正后的谐波峰高对瓶内气体浓度进行预测的准确性提高了2.1%,且系统的整体鲁棒性也得以提升。本文提出的校正方法不需要系统参数信息与气体成分信息,可以直接从谐波信号本身出发对调制深度进行校正,十分适合于工业现场的在线氧气浓度预测。     

多台电力电子变压器云-边脉宽调制同步控制策略

为提升多台电力电子变压器(Power Electronic Transformer)的高频开关谐波协同控制能力,需实现高精度、高可靠的脉宽调试同步控制。本文提出一种基于“云-边”双重信息的多PET脉宽调制同步策略：在通讯系统正常运行时,PET利用“云”端发送的同步信号实现高精度的脉宽调试同步;当通讯系统故障时,PET可利用“边”端计算结果实现高可靠的脉宽调制同步。因硬件要求低,该策略易于应用。实验证明,该策略能兼顾脉宽调制同步的精度与可靠性,保证高频率开关谐波协同控制。     

一种SVPWM简化算法的设计与实现

针对传统空间矢量脉宽调制（SVPWM）算法需要进行求反正切、求正弦、求余弦等三角运算,造成其在嵌入式MCU中实现较为复杂、计算量大的问题,介绍了一种简化的SVPWM算法。设计了一种和（a,b,c）三相参考系成逆时针90°夹角的（a'',b'',c''）参考系,使新的三相参考系和SVPWM扇区边界垂直,将（α,β）正交坐标系下的合成电压空间矢量U_s映射到（a'',b'',c''）参考系,根据a''、b''、c''轴分量的正负号直接判断矢量所在扇区。将PWM模块设置为中心对齐模式,跳过基本矢量维持时间的计算,根据标幺化的a''、b''、c''轴分量和U_s所在扇区直接计算PWM模块的占空比,采用七段式SVPWM方法实现对a、b、c三相相电压的SVPWM。所提算法简化了SVPWM中的空间矢量扇区判断和占空比计算,缩短了SVPWM的运算时间,为进一步提升逆变器的开关频率提供了空间。     

带谐波补偿的T型三电平并网逆变器控制研究

为了提高光伏逆变器并网电流质量,鉴于有源滤波器的控制算法,提出了一种新型的带谐波补偿的T型三电平并网逆变器控制策略。首先,采用锁相环分析电网电压矢量相位角,并根据光伏阵列输出的功率计算光伏并网逆变器的基波输出电流。然后,通过自校正滤波器技术提取网侧负载谐波电流。最后,根据基波输出电流与负载谐波电流确定T型三电平光伏并网逆变器的开关导通序列。为验证该控制策略,搭建了基于Matlab/Simulink的仿真模型。仿真试验结果表明:该控制策略可有效改善网侧谐波电流,提高并网电流质量,在不增加设备的前提下实现光伏并网与有源滤波双重功能。该研究对于T型三电平逆变器在光伏并网及电能质量治理领域的推广应用具有重要价值。     

Experimental study of the influence of cold heat exchanger geometry on the performance of a co-axial pulse tube cooler

Improving the performance of the pulse tube cooler is one of the important objectives of the current studies. Besides the phase shifters and regenerators, heat exchangers also play an important role in determining the system efficiency and cooling capacity. A series of experiments on a 10 W @ 77 K class co-axial type pulse tube cooler with different cold heat exchanger geometries are presented in this paper. The cold heat exchangers are made from a copper block with radial slots, cut through using electrical discharge machining. Different slot widths varying from 0.12 mm to 0.4 mm and different slot numbers varying from around 20–60 are investigated, while the length of cold heat exchangers are kept the same. The cold heat exchanger geometry is classified into three groups, namely, constant heat transfer area, constant porosity and constant slot width. The study reveals that a large channel width of 0.4 mm (about ten times the thermal penetration depth of helium gas at 77 K, 100 Hz and 3.5 MPa) shows poor performance, the other results show complicated interaction effects between slot width and slot number. These systematic comparison experiments provide a useful reference for selecting a cold heat exchanger geometry in a practical cooler.     

异型截面楼房定向爆破的关键技术和应用

为解决高宽比小、截面惯性矩大的异型截面楼房定向爆破的技术难题,根据楼房倾倒瞬间的受力分析,提出了支撑区宽度和定向切口高度的确定方法,认为定向大切口和使楼房定向倾倒转动铰前移的宽支撑区是满足楼房倾覆力矩和足够支撑力的关键技术。并介绍了在一栋双Y型截面的14层框架-剪力墙楼房的爆破实施案例,应用分割和整体定向爆破方法把该楼房分割为一栋矩形截面、两栋V型截面楼房,实现了在同一工程中,矩形截面楼房和相同结构的两栋V型截面楼房向结构相反方向定向爆破的技术参数和爆破效果的相互对比。结果表明:宽支撑区可有效防止楼房后坐,相对增大了楼房的高宽比以及定向切口角度。