多电机同步运动控制技术综述

多电机同步控制的系统在工业和生产中得到大量的运用,其控制结构与控制策略极大地影响着生产的质量与效率.针对不同的实际应用场景,学者们提出了诸多具体的同步控制方案,对双电机乃至多电机集群系统同步控制的响应速度、同步精度与鲁棒性等方面的研究已成为热点.该文参阅近年来国内外学者对同步控制做出的大量研究,综述典型的同步控制方法,包括交叉耦合、相邻耦合、偏差耦合等控制结构,在仿真的基础上对比三者性能指标的差异,整理基于各个控制结构的控制策略与优化完善,归纳出目前主要面临的研究难点与现有解决方案,最后对多电机同步运动控制技术的发展给出总结与展望.     

热扰动冲击下的高温超导电缆失超恢复特性

高温超导(HTS)电缆在运行过程中,不可避免会遇到热扰动冲击,当热扰动能量足够大时会引起高温超导电缆的局部失超,并沿着电缆轴向传播.该文通过建立等效电路模型和一维传热模型,实现电场和温度场的耦合求解,得到高温超导电缆在热扰动冲击下的失超恢复特性,并考虑热流脉冲和液氮流速对电缆失超恢复过程的影响.结果表明:当热扰动能量低于临界恢复能量时,高温超导电缆在液氮冷却下逐渐恢复至超导态;否则,电缆的失超段将沿着轴向传播,导致电缆整体失超.随着努塞尔数的增大,临界恢复能量呈指数增大.电缆恢复时间与液氮流速呈幂律关系.该文计算结果对高温超导电缆的正常运行具有指导意义.     

考虑饱和效应的无刷双馈发电机功率模型预测控制

该文建立了无刷双馈发电机(BDFIG)考虑饱和效应的动态模型,详细分析了有功功率与无功功率分配,提出考虑饱和效应的功率模型预测控制策略.基于无刷双馈发电机的饱和特性进行励磁电感估算,实时修正每周期输入至控制器的电感参数,实现了功率的精确控制,保证控制侧电流的正弦度和较低的开关频率.通过对功率模型预测控制系统的仿真及实验研究,明确了影响饱和效应的运行因素,最后通过实验验证了所提控制策略的有效性.     

中频条件下真空灭弧室的纵向磁场仿真

该文研究了中频400～800Hz条件下纵磁真空灭弧室内的磁场特性,利用Ansys Maxwell求解了三维瞬态纵向磁场分布.由计算结果可知:在电流变化的过程中,中心区域纵向磁场的变化明显滞后于其他区域.电流峰值时在触头片开槽交错放置的位置有磁场峰值区域,电流过零时中心区域有明显剩磁.当频率增加时,涡流效应更明显,使纵向磁场的磁感应强度值减弱.对中心点,频率提高导致过零时剩磁增加,磁场滞后相位更明显,影响电弧扩散.增加触头片开槽数可以减弱涡流效应,而增加触头杯座槽旋转角,触头中间平面磁感应强度的最大值近似线性增加.文中通过分析电弧形态和电压等实验结果验证了磁场滞后对真空灭弧室的开断能力的影响.     

干湿联合冷却塔消雾节水特性的耦合研究

随着节水、减排、环保等问题的日益严峻,消雾节水型冷却塔逐渐受重视。针对消雾节水型干湿联合冷却塔,建立其传热传质过程气水参数变化的理论计算模型,根据其出塔空气与环境空气掺混过程参数变化,计算分析其成雾特性、蒸发水量,并结合文献数据验证了计算模型的正确性。对标干湿联合冷却塔消雾验收测试的典型规程,通过出塔空气干湿球温度曲线、最大相对湿度曲线、成雾频率曲线和塔雾指数等,结合某干湿联合冷却塔实测数据,分析了干区进水比例对消雾特性、节水特性、冷却特性的影响。对所研究工况,百叶窗全开时干区进水比例越高,干湿联合冷却塔的消雾节水性能及冷却性能越好,为干湿联合冷却塔的设计优化和运行优化提供了参考和指导。     

磁耦合无线电能传输系统异物检测技术综述

随着磁耦合无线电能传输(wirelesspowertransfer,WPT)系统的应用推广,异物检测技术的研究越来越受到关注。该文综述国内外磁耦合WPT系统异物检测技术的研究现状,首先总结各文献中有关异物和异物检测技术的概念和定义,介绍研究异物检测技术的主要团队,重点分析目前金属异物对磁耦合WPT系统的影响机理、影响规律和金属异物影响下磁耦合WPT系统的建模方法及异物检测方法方面所取得的主要研究成果,给出几种常用的异物检测方法的优缺点和适用范围,论述异物检测技术的未来研究方向。     

基于体效应的SiC MOSFET器件栅极老化监测方法研究

长期以来,栅极老化一直是SiC MOSFET器件可靠性研究的关键,而偏置温度不稳定性则是栅极老化的重要现象。由于栅极老化的偏置温度不稳定性存在应力撤出后的恢复现象,如能在可靠性实验中快速、准确地监测SiC MOSFET器件的栅极老化变化量,对可靠性研究具有重要意义。因此,文中提出一种新的栅极老化监测方法。该方法以体效应下的阈值电压VTH(body)为基础,建立理论模型来描述VTH(body)和栅极老化之间的关系。提出在栅极电压开关过程中从体二极管电压–栅极电压曲线中得到VTH(body)的方法,并详细研究实验参数对VTH(body)的影响。此外,通过高温栅偏实验对VTH(body)的实用价值进行验证,并与栅极老化参数阈值电压VTH进行对比。实验结果证明,提出的新型栅极老化监测方法可以实现栅极老化的快速、准确及非恒温环境监测。     

一种结构优化的混合绕制松耦合变压器

在无线电能传输(WPT)系统中,松耦合变压器的耦合系数直接影响能量的传输效率,为提高变压器耦合系数,对一种绕组混合绕制的非接触变压器进行2D磁场仿真,基于磁场仿真结果,给出该混合绕制松耦合变压器的磁路模型.根据磁力线分布,对初、次级磁通进行区域划分,给出各区域磁阻及耦合系数的量化计算方法.以磁阻及耦合系数表达式作为结构优化依据,提出优化结构.采用优化后的结构,设计了 30 V输入、90 W输出的WPT系统,结果表明优化后的绕组混合绕制变压器结构的耦合系数得到增加且传输性能得到有效提升.     

磁共振无线电能传输系统功率与效率综合优化

针对磁共振耦合无线电能传输系统中峰值功率与峰值效率工作频率点往往不重合,不可同时最优传输问题,利用互感耦合理论对无线电能传输系统进行建模分析,推导出功率与效率计算的数学表达式,阐明了系统获得峰值传输功率和峰值传输效率的各自条件,发现负载是影响两者频率分布的主要因素.在此基础上,提出匹配因子的概念,指出通过调整用电端负载等效阻抗,可使系统传输功率峰值点和传输效率峰值点的频率相互靠近,从而获得综合性能最优的传输性能.最后,搭建了实验系统,实验测试结果证明了理论分析结论的正确性.     

多线圈耦合WPT系统效率优化控制策略研究

针对多耦合无线电能传输(WPT)系统存在的高传导损耗现象,提出了一种基于扰动观测法的多线圈耦合WPT系统最大效率跟踪控制策略.此处首先建立了多耦合WPT系统等效电路模型,在系统谐振的情况下,分析了系统整体传输效率与源端电压有效值之比的关系;再根据系统效率模型,以系统效率最优为目标,通过比例积分(PI)闭环实现副端恒功率控制,采用扰动观测法配合移相控制实现源端等效阻抗匹配,最后搭建了基于碳化硅器件的WPT样机模型,实验证明所提方法在不需要源、副端通信的情况下,可以实现多耦合W盯系统的最大效率跟踪控制.