三相并联混合有源电力滤波器的无源控制策略
摘要：针对三相并联混合有源电力滤波器（SHAPF）的非线性数学模型,利用无源控制的思想提出了一种SHAPF控制策略。首先建立了三相SHAPF系统的欧拉-拉格朗日周期平均模型,然后基于系统的无源性,采用能量成形和阻尼注入方法,提出了一种SHAPF非线性控制策略,从理论上保证了闭环系统的渐进稳定。最后仿真实验验证了该控制策略能够有效滤除电网中的谐波电流,维持直流侧电容电压的稳定;并且与传统线性二次型调节器相比,该控制策略具有更好的稳态补偿效果和对负载变化的鲁棒性。摆动喷管的Terminal滑模鲁棒控制
摘要：为了研究摆动喷管的快速高精度控制,首先对摆动喷管伺服机构及其负载进行了建模分析;其次采用设计干扰观测器（DOB）的方法以减小负载力矩对系统的影响;最后研究了摆动喷管Terminal滑模鲁棒控制器设计实现,并给出了控制算法的稳定性证。结果表明,对比常规滑模控制方式,Terminal滑模鲁棒控制方式具有高控制精度和快速性,并且能够有效减小抖振。采用Terminal滑模鲁棒控制方式,摆动喷管伺服系统能够达到快速、准确的响应效果,从而验证了算法的有效性。断续电流模态隔离型高压开关电路
摘要：针对传统工频倍压整流电路在输出高压时带载能力差、升压变压器绕组匝数多以及体积大的问题,提出了一种高增益比升压开关电路。该电路工作于断续电流模态（discontinuous conduction mode,DCM）,一个开关周期内有3个工作模态,通过将多个电容虚拟成一个电容以及结合稳态平均的分析方法,推导出该开关电路稳态输出电压与输入电压之比的增益特性。该电路继承了倍压电路和反激变换器各自优点,特别适合小体积、高变换比和小功率的高压应用场合。详细分析了该电路的工作过程,在此基础上,搭建了实验样机。实验结果验证了该电路分析的正确性。交联聚乙烯绝缘高压直流电缆电场分布计算
摘要：为设计交联聚乙烯（XLPE）绝缘高压直流电缆的结构,在实验基础上总结出进口高压直流电缆XLPE绝缘材料的电导特性方程,利用COMSOL Multiphysics软件通过电场和热场耦合仿真计算了电缆在不同负荷下的电场分布。研究表明,在电场强度较低和较高时,进口高压直流电缆XLPE绝缘材料的电导率随温度变化明显,电场强度变化几乎不对其产生影响;在某一电场强度范围内,温度和电场强度的改变均会使XLPE的电导率发生明显变化,该场强范围随温度而变化;所设计高压直流电缆在两种敷设环境下100%负荷时电场分布均匀;在电缆传输电流较大时,电缆XLPE绝缘内的温度梯度增大,电缆绝缘外表面处电场强度最大。基于有限元法的多物理场耦合仿真计算是研究XLPE绝缘高压直流电缆电场分布的有效手段。一种交流逆变器死区效应半周期补偿方法
摘要：为减小死区时间引起的输出电压畸变，对交流逆变器死区补偿策略进行了分析和优化，提出了结合电流采集时刻的半周期死区补偿策略。该策略首先通过计算控制周期（半个PWM周期）内的死区压差，利用伏秒等效原理，获得相应的补偿时间。通过添加输出脉宽偏移，有效地扩大了调制占空比，使补偿策略得到了相应的简化。采用该死区策略可使得每个控制周期的电流采样时刻恒定，减小了电流谐波对控制系统的影响。实验结果表明，该策略易于实现，电流波形能够得到有效地改善。环形永磁体夹置式混合励磁无刷爪极发电机的研究
摘要：为解决永磁发电机磁场调节困难和电励磁爪极发电机因存在电刷一滑环结构而导致的工作可靠性低的问题，提出了一种混合励磁无刷爪极发电机，由永磁体和励磁绕组共同产生气隙磁场，励磁绕组通过励磁支架固定在端盖，取消了电刷一滑环结构，且可以方便地通过调节励磁电流进行气隙磁场的调节。采用三维有限元法对电机的空载磁场分布及磁场调节能力进行了分析，确定了永磁体的合理尺寸。分析结果表明：采用新型混合励磁结构后，气隙平均磁密得到了较大提高，从而增大了电机的功率密度，改善了电机的低速发电性能；同时用较小的励磁电流即可产生较大的气隙磁密，降低了电机的励磁损耗。电力变压器绕组短路电动力计算
摘要：针对短路时电力变压器绕组易发生形变,绝缘受损问题,通过三维磁场对其绕组电感矩阵进行计算以获取短路电流,之后采用绕组电路与变压器三维磁场进行耦合分析,运用分层切片剖分,计算出变压器绕组短路时轴向和辐向的电动力,校核了该电动力对绕组的破坏强度影响。并以一台180 000 kVA的三相五柱式电力变压器为例进行分析。结果表明,低压绕组在辐向受到较大向内的压缩力（辐向电动力）,若该力超出临界值时将使绕组绝缘受到损坏,影响变压器使用寿命。同时绕组所受轴向电动力将引起绕组松动,严重时导致绕组坍塌,此电动力呈对称分布。该方法有助于更准确计算变压器绕组内部磁场分布及所受电动力影响,为研究类似问题提供了依据。一种表贴式永磁电机磁极结构优化研究
摘要：针对常规表贴式永磁电机气隙磁密波形正弦度差,导致电机反电势中谐波含量高、电机谐波损耗大,以及复杂结构形状永磁体在生产、加工、装配过程中容易造成废品率高等问题,提出一种由导磁金属块和永磁体共同构成的表贴式磁极结构。用有限元方法计算常规结构以及不同程度不均匀气隙结构的气隙磁密波形,进而由傅里叶分解得到各次谐波和正弦畸变率。仿真结果标明该结构可以有效改善气隙磁密波形和电机空载反电势的正弦度。最后采用遗传算法对实现偏心结构的导磁金属块尺寸进行优化,得到了使气隙磁密波形畸变率最小的尺寸参数。有限元计算结果显示,优化设计后,气隙磁密波形畸变率和电机空载反电势谐波含量明显减小。LLC谐振电路无传感器同步整流控制策略
摘要：针对同步整流驱动优劣改变会引起LLC谐振电路输出电压变化的特点,分析推导出了LLC电路输出电压与同步驱动时间成单峰关系曲线,根据峰值两侧驱动时间改变造成输出电压不同变化率的特点,提出一种无传感器同步整流控制策略。研究了LLC电路三种工作模式下的同步整流驱动时间调节策略,同时为实现同步整流快速调节,采用了变步长调节模式,最后分析了同步整流调节与谐振调节之间的动态关系。搭建了一个36～72V输入,1V/20A输出的实验样机用以验证控制策略正确性,实验结果表明对LLC电路在不同输入和负载条件下都可实现同步整流。一种高功率密度的二自由度电磁执行器
摘要：针对高效节能的科技发展趋势,提出一种具有直驱特性和高功率密度的二自由度电磁执行器（two degree of freedom electromagnetic actuator,2-DOF EMA）。2-DOF EMA集直动与转动功能于一体,提高了系统结构的紧凑性;系统取消了运动转换装置,将电能直接转化为运动所需的机械能,从而提高其传动效率。在完成整体结构设计与三维建模的基础上,介绍了2-DOF EMA的工作原理并建立其系统数学模型,进而完成2-DOF EMA工作特性的仿真研究与台架测试工作。结果表明,2-DOF EMA的最大驱动力超过1 200 N,直线运动20 mm仅需14.7 ms;驱动转矩可达2.5 N·m,转过22°角位移需要的时间为13.5 ms,且仍有进一步提高的余地。IGBT开关机理对逆变器死区时间的影响
摘要：为了研究逆变器中功率器件对死区时间设置的影响,依据半导体物理理论与死区时间的计算依据,研究了电压、电流、温度对绝缘栅双极型晶体管（insulated-gate bipolar transistor,IGBT）开关时间的影响机理,给出了这3个因素对IGBT开关时间的影响规律,并得到了这3个因素对死区时间的影响机理。通过对两电平半桥逆变单元测试表明：死区时间随电压的增大近似呈线性关系增大,随电流的增大近似呈指数和双曲线复合关系而减小,随温度的增大近似呈线性关系增大,且按照计算依据得到的死区时间与实测桥路直通的发生相符,验证了理论分析的正确性。得出的结论可为实际应用中逆变器等电能变化装置死区时间的设置以及死区补偿算法的优化提供重要的参考依据。基于单神经元自适应PID的无刷直流电机反电势与磁链观测及无位置传感器直接转矩控制
摘要：提出了一种无位置传感器无刷直流电机直接转矩控制方法。通过采用一种基于单神经元自适应PID方法,建立了两相静止坐标系下的反电势和磁链观测器,通过Lyapunov稳定性分析方法实现了观测器的稳定性证明。给出了单神经元比例系数不同取值时反电势估计误差,给出了推荐的取值范围,并给出了神经元比例系数的在线调整方法,补偿了由于定子电压计算不准确而引起的磁链和转矩估计偏差。最终实现了无刷直流电机的直接转矩控制。仿真和实验结果表明与传统控制方法相比,该方法具有较好的静动态特性,进而表明方法的正确性和可行性。加入死区作用范围闭环的三电平整流器谐波抑制
摘要：针对可控整流器空间矢量脉宽调制（space vector pulse width modulation,SVPWM）加入死区后带来的波形畸变问题,分析了当前补偿补偿和无死区策略各自优点和存在的问题,提出了一种三电平SVPWM整流器死区作用范围闭环控制策略,该策略在控制系统原有的电压、电流双闭环基础上添加了一个死区作用范围闭环,形成了三闭环控制系统。死区作用范围指的是一个周期内需要加入死区时间的范围。死区作用范围闭环控制是指通过直流母线电压和有功功率检测对整流器在不同工作状态下死区作用范围进行闭环控制的一种控制策略,抑制由于死区作用带来的谐波。仿真和实验结果表明,加入死区作用范围闭环控制能够有效抑制整流器网侧电流谐波。无人机着陆滑跑数学模型与纠偏控制
摘要：针对地面滑跑状态下的无人机滑跑纠偏的控制问题,提出采用方向舵偏转、主轮差动刹车和前轮转向的联合纠偏控制方案和控制结构；通过纠偏控制分配,将多输入单输出无人机滑跑纠偏系统等效为具有单一虚拟纠偏舵面的单输入单输出系统,从而直接采用经典控制理论设计滑跑纠偏控制律参数；全面分析了无人机地面滑跑中所受地面力及力矩,同时考虑气动力及力矩,根据刚体动力学和运动学理论建立了全面反映无人机滑跑运动特性的无人机模型,并据此得到滑跑过程小扰动线性模型。以某无人机为算例,进行地面滑跑建模及分析。仿真结果表明,纠偏控制方案可实现全程滑跑纠偏的有效控制。基于锚链切换的平台自动锚泊定位系统设计
摘要：从半潜式平台定位系统的经济性及安全性角度出发,提出一种在保证锚链力场均匀分布前提下,实现海洋平台快速准确定位的自动锚泊定位的方案。该方案以张力的优化结果作为锚链切换的临界值,考虑到系统是在随机扰动下的多输入多输出系统,具有时变性及不确定性,采用模糊策略控制锚链的收放；利用改进的遗传算法进行锚链张力优化,从两方面采对遗传算法进行改进以提高优化效率及收敛性：一是采用基于收缩系统的初始种群生成方法；二是在标准遗传算法中结合局部搜索。仿真结果表明提出的方案快速有效地均衡了张力场的分布,保证了海洋平台的定位要求。电液伺服系统位置和力模糊切换控制方法
摘要：由于电液伺服系统位置控制和力控制在控制方法和控制参数上都有所不同,在进行力控制和位置控制切换时将产生跳变。为了解决这一问题,提出了基于修正因子的模糊切换控制方法。对电液伺服力—位置综合系统进行了理论分析,分别建立了位置控制系统和力控制系统的数学模型。在液压缸接触到受力物体时采用模糊控制方法进行力控制,在脱离受力物体时则采用PID进行位置控制以保持液压缸位置不变。采用基于修正因子的模糊切换控制方法来削弱切换时产生的跳变。最后在电液伺服系统综合实验台上进行实验。实验结果表明所提出的模糊切换控制方法有效地削弱了切换时产生的抖动和跳变,保证了两种目标控制之间的平滑过渡。轴流式人工心脏泵混合磁悬浮系统的耦合特性
摘要：植入式人工心脏泵要求体积小、质量轻、功耗低,为了满足这些要求,需要研究磁悬浮人工心脏泵的轴承特性。为此,对径向永磁轴承自身的耦合特性进行了理论分析与仿真,据此提出了心脏泵转子的磁悬浮支承方案,该方案采用两个径向永磁轴承和一个轴向电磁轴承来实现转子的五自由度稳定悬浮。根据径向永磁轴承的磁场分布特性,提出了采用两个关于转子轴线对称布置的霍尔传感器,从转子径向方向检测转子轴向位移的方法,理论分析揭示了转子径向位移和轴向位移在检测结果中的耦合关系,并给出了解耦方法,得出了轴向位移。基于研究成果设计了轴流式磁悬浮人工心脏泵原型机,并成功实现了转子的五自由度稳定悬浮。H桥逆变器IGBT开路故障诊断方法研究
摘要：针对H桥结构的逆变器中功率器件（insulated gate bipolar transistor,IGBT）开路故障的特点,提出了基于小波多分辨率分析、核主成分分析和最小二乘支持向量机的故障诊断方法。此方法选取半个基波周期的电容电压平均值为原始信号,避免了负载变化对故障诊断的影响。首先利用小波多分辨率分析对原始信号进行多尺度分解提取出特征向量,然后利用核主成分分析方法来实现特征降维,最后建立了基于最小二乘支持向量机的故障分类器。在一台660 V低压静止同步补偿器试验样机上进行了试验和分析,结果表明该方法具有良好的准确性和实时性。