恒流特性埋弧焊的机电一体化动力学模型

为了进行埋弧焊电弧的稳定性分析和焊接质量控制,建立了反映焊接过程中电弧燃烧与焊丝送进的动力学模型.把焊接电弧作为反馈量,将一个线性比例电路和驱动送丝机的Buck式DC/DC变换器组合在一起,形成一个机电一体的闭环系统,其中Buck式DC/DC变换器用脉冲宽度方式调制.整个闭环系统可以用一阶微分方程描述,该闭环也是进行系统控制的基础.文中还提出了一个与送丝机特性、电弧特性以及控制电路特性有关的复合时间常数,来作为反映系统自动调节速度的主要参数.分析结果表明,无论电弧电压uarc的初始值为多少,其最终都将达到一个设定值.     

基于Wigner-Ville分布的CCM Buck变换器非线性分析方法

为了分析Buck变换器中的分岔和混沌现象,提出了一种基于Wigner-Ville分布的时频分析的方法.该方法以连续电流模式(CCM)的电压反馈型Buck变换器为研究对象,依据Buck变换器的工作特性推导出其状态方程,采用Matlab/Simulink建立CCM模式下Buck变换器的数学模型,采用Wigner-Ville分布的时频图作为识别方法,分析在不同输入电压情况下Buck变换器出现倍周期分岔而导致混沌的现象.该方法可以识别和描述Buck变换器的动态过程,更好地分析DC/DC变换器中的谐波、噪声与混沌现象的关系,为改善DC/DC变换器性能奠定了基础.     

基于开关周期平均模型的仿真分析

采用PWM三端器件的开关周期平均化模型,建立了主要DC/DC变换器拓扑———Buck、Boost、Buck-Boost的统一的、适用于PSPICE软件的仿真模型.进行了上述变换器在CCM和DCM状态下仿真模型的推导,采用此模型进行仿真,具有速度快、实现简单且符合实际电路需求的特点.应用该模型,给出了Buck变换器的仿真实例.     

零电流开关Buck变换器混沌现象的研究

鉴于软开关DC/DC变换器的应用越来越广泛,由于谐振元件的存在使得变换器的混沌现象变得复杂.本文以Buck ZCS PWM变换器为具体研究对象.借鉴采用模块化的思想,简化了电压反馈控制方式零电流开关 Buck变换器工作状态的分析,建立了变换器不连续导电模式下的系统离散混沌数学模型,为进一步的理论分析和模拟仿真打下基础.根据系统稳定性判据确定了稳定工作区域,得出主要元件参数的稳定工作范围,设计了电压反馈控制Buck变换器的仿真电路,仿真结果验证了理论分析的正确性.     

基于PWM控制芯片的Buck变换器非线性现象研究

对实际的PWM芯片控制的Buck变换器中的非线性现象展开研究,建立了实际PWM控制芯片的非线性模型,得到UC3842控制下电感电流的分叉图和Lyapunov指数,进一步得到PWM芯片控制下Buck变换器周期态和混沌态下的频率响应特性.     

一种新型ZVT PWM Buck变换器仿真研究

介绍了一种新型零电压转换(Zero Voltage Transition,简称ZVT)脉宽调制(Pulse Width Modulated,简称PWM)Buck变换器,该Buck变换器能在整个周期范围内实现主开关管的零电压开关(ZVS)、辅助开关管的零电流开关(ZCS)和所有无源功率器件的零电压开关(ZVS);相对于硬开关Buck变换器,该新型Buck变换器的主开关和辅助开关的电压电流应力都很小.详细分析了该变换器的工作原理,并通过仿真验证了该电路的可行性.     

Buck-boost变换器的PWM滑模变结构控制方法

在Buck boost电路拓扑结构和工作原理分析的基础上,引入虚拟开关量构建Buck boost电路连续导电模式和断续导电模式的合并状态方程,在合并状态方程基础上采用等效控制法推导Buck boost变换器的PWM滑模变结构控制方程,将指数趋近率应用于控制方程,并将等效控制变量作为PWM控制的占空比,得到基于指数趋近率的PWM滑模变结构控制方法。仿真实验和实测验证结果表明:Buck boost变换器的PWM滑模变结构控制方法能使Buck boost变换器快速达到稳定状态,具有较好的动态特性和鲁棒性。     

双向DC/DC变换器的建模及多项式控制器设计

为满足开关电源对低压大电流的要求,达到减小输入输出电流纹波,提高工作频率,改善变换器的功率密度等目的.以三相交错并联磁集成双向DC/DC变换器为研究模型,制定了Buck模式下的控制目标,同时建立相应模式下的交流小信号模型,并设计多项式控制器从而实现控制目标,通过Matlab仿真软件对三通道交错并联磁集成双向Buck/Boost变换器的Buck运行模式进行仿真验证.研究结果表明:设计方法具有良好的鲁棒稳定性.     

宽输入飞跨电容型TL Buck-LLC级联变换器研究

与传统Buck-LLC级联变换器拓扑相比,飞跨电容型三电平Buck-LLC级联变换器开关器件的电压应力仅为输入电压的一半、滤波电感体积小,更适用于宽输入高压大功率DC/DC电源中。所提出的宽输入变换器,前级使用飞跨电容型TL Buck电路,使输入电压范围变宽;后级LLC谐振电路在提高变换器效率的同时,起到高频电气隔离的作用。与传统的双环定频控制相比,该变换器前级通过解耦控制PWM调节电压,后级采用模糊PI控制PFM。仿真结果证明,使变换器具有输入电压宽、适应负载变化能力强的特点。     

燃料电池DC-DC变换器的设计与数字化控制

针对燃料电池的实际要求设计并制作了推挽Buck型直流-直流(DC-DC)变换器的硬件电路,包括变换器主电路、控制电路、检测电路及保护电路等;采用状态空间平均法建立推挽Buck型DC-DC变换器的小信号模型,并且进行补偿反馈控制;基于通用反转控制器(GPIC)的现场可编程门阵列(FPGA)模块实现了推挽Buck型DC-DC变换器的数字化控制.结果表明,在FPGA模块的数字化控制下,自主研发设计的DC-DC变换器的输出电压能够很好地跟踪设定电压,具有优异的阶跃响应特性和较强的抗负载及输入扰动能力,能够保证燃料电池DC-DC变换器实现高效、可靠的电能转换.     

等离子弧焊维弧行为研究

论述了等离子弧焊中维弧的存在形式及其对主弧的稳定机理，提出了解决主、维弧相互干涉的各种可能途径如采用断续维弧、交流维弧或使主、维弧具有不同通道及从维弧形态等方面提高主弧稳定性的具体措施     

线圈布置方式对旋弧负荷开关开断能力的影响

为了提高旋弧灭弧室开断电流的能力,采用Comsol对负荷开关灭弧室的核心部件旋弧线圈的磁场进行仿真分析;以掌握磁场的分布特性及线圈参数对磁场分布的影响规律。在此基础上选取理论上优化、设计上可行的线圈布局;并建立二维模型在实际开断条件下对磁场进行仿真;最后对样机进行试验对比,得出开断容量与设计参数之间的关联。研究结果表明:压缩线圈高度;并且适当调整线圈布置方向可以有效增加线圈产生的磁通量强度,从而可以提高灭弧室开断电流水平,对旋弧灭弧室的设计具有一定的指导意义。     

正负半波主电流通道不同的变极性等离子弧焊

介绍了一种适合于铝镁及其合金焊接的变极性等离子弧焊新技术．此技术与由一台逆变电源为主弧电流供电、主弧正负半波共享一个电流通道等离子弧的传统技术相比,最大的不同是主弧正负半波电流由２台直流电源供电,正负半波电流分别流经２个不同的电流通道,对工件（铝）实现了变极性电流焊接．它的负半波不仅避免了传统技术因主、维弧相互干涉而造成的电弧不稳定,而且具有可靠的阴极清理作用．正负半波对焊缝成形的对比实验表明,正半波对焊缝成形起决定性作用,而负半波的影响很小,主要作用是完成对工件氧化膜的清理．     

旋转电弧传感器的结构优化

针对现有的旋转电弧传感器质量重和结构欠紧凑的特点,对其结构进行了优化,选用微型电机作为驱动元件,通过一级齿轮传动,带动偏心安装的导电杆做圆锥摆动,电弧沿圆周扫描坡口,从而达到产生旋转电弧的目的.改进后的旋转电弧传感器构造简单、结构紧凑、体积减小和质量减轻,有利于在工业生产中的应用.     

利用电弧光谱对TIG焊接电弧弧长的检测

系统地研究了电弧光谱中特征谱线辐射强度与弧长的关系,指出谱线辐射强度随弧长的改变而变化,两者之间有确定的变化规律.基于对众多谱线的分析,从中选出ArI 801.5 nm特征谱线,建立了该谱线辐射强度与弧长的关系方程.该方程式的建立为电弧弧长的光谱检测提供了理论基础.     

直流电弧炉电弧通路的模型

通过对直流电弧现象的产生,电弧的传导和输入、输出功率的分析,建立了直流电弧通路模型,为电弧的控制和偏弧的抑制提供了理论依据.     

一种采用能量平衡关系的新型交流电弧炉模型

基于能量守恒定律,建立一种以微分方程描述的新型交流电弧炉(EAF)时域模型.模型以电弧导纳作为状态变量,弧长和电流作为输入,引入时序变化的电弧半径作为参变量,并给出模型参数的估算方法.以实际炼钢交流电弧炉为例,建立电气系统仿真模型,对熔化期的电弧特性及电弧炉对电网的冲击响应进行仿真研究.结果表明:仿真得到的电弧伏安特性与实测数据吻合度较高,有功和无功冲击均与实际工况相符,验证了模型的准确性和实用性.     

拉长电弧的等离子喷枪设计与弧压测试

针对在普通等离子喷涂的生产中,喷涂的涂层可靠性和重复性差等缺点,设计了拉长电弧的等离子喷枪．该喷枪能够提高电弧电压并减小电弧电压波动．提出了一种拉长电弧的实用喷枪结构,成功地解决了统一水冷的两喷嘴间的绝缘密封及连接问题．对喷枪测试的结果表明,喷枪的电弧电压波动幅值小．对电弧电压波形的傅里叶变换表明,电源引起的波动是这种喷枪电弧电压波动的主要因素,而喷枪电弧阳极斑点游动引起的波动很小．     

三丝GMAW焊接过程电弧中断现象分析

为揭示三丝GMAW焊接过程电弧干扰、电弧中断的原因及影响因素,基于信号采集系统和高速摄像系统同步采集焊接电流、焊接电压波形和电弧形态,理论分析三丝焊电弧偏移量的影响因素.结果表明：焊丝间距越大,电弧长度越短,焊接电流和电弧中断频率越小.针对三丝焊电弧中断现象,分析了电弧偏移量增大引起电弧长度增加从而造成电弧中断的原因.以三丝焊理论分析结果指导三丝GMAW焊工艺参数的选择,通过三丝GMAW焊接工艺参数的合理选择可获得无电弧中断的稳定焊接过程.     

连铸机的接弧及保证接弧精度的措施

介绍了连铸机接弧的概念,提出了保证连铸机接弧精度的措施。