脉冲参数对脉冲DE-GMAW熔滴过渡影响的建模及仿真

针对铝-钢等现有焊接方法效率低、成本高等缺点,提出了一种低成本、热输入精确可控的脉冲旁路耦合电弧MIG焊(DE-GMAW)焊接方法.建立了脉冲旁路耦合电弧MIG焊数学模型,从焊丝熔化模型和电磁不稳定收缩模型仿真研究脉冲参数对熔滴过渡的影响规律.结果表明:在脉冲旁路耦合电弧MIG焊过程中,在主路平均电流和旁路平均电流不变的情况下,随着主路或旁路峰值电流的增大、脉冲占空比的变大,熔滴过渡频率会变大,更有利于脉冲旁路耦合电弧MIG焊熔滴的过渡,而且峰值电流对熔滴过渡的影响力要大于脉冲占空比.     

电流型单端初级电感变换器的不稳定性与分岔控制

基于电路平均和平均开关建模法,建立了连续模式下电流型单端初级电感变换器(SEPIC)的大信号模型.采用几何方法分析了稳态占空比对电流内环的影响,讨论了电路参数对系统稳定性的影响,并对不稳定区域中的非线性现象进行了仿真研究.理论及数值结果表明,当稳态占空比大于0.5时电流内环会变得不稳定,系统将呈现出分岔及混沌现象.基于斜坡补偿思想抑制了系统分岔的发生,扩大了系统的稳定区域.该方法不仅有助于系统参数的设计,同时也给系统稳定域边界的预测提供了一种有效的途径.     

单相准阻抗源AC-AC变换器

为克服传统AC-AC变换器的不足,研究设计了一种新型的准阻抗源AC-AC变换器电路拓扑,分析了该变换器的电路结构、工作原理、电压增益等。采用脉冲宽度调制(PWM)方法来改变电路中双向开关的占空比以调节输出电压,应用Matlab/Simulink下的仿真模型仿真验证了该电路的电路特性;在此基础上构建了实验电路,进行了相关实验验证。计算机仿真和样机实验结果均验证了理论分析的正确性和电路的可行性。     

下垂控制下直流微电网小信号稳定性研究

稳定性是直流微电网基础理论研究中的重点内容。本文建立了电压下垂控制下直流微电网小信号模型,对直流网络中的DC/DC换流器、AC/DC换流器、直流线路和综合负荷等关键器件进行小信号建模。在各器件建模时,较为精细地考虑了功率滤波、下垂外特性、PI控制方式、线路参数等因素,使获得的小信号模型更为精确。通过对比仿真模型和小信号模型在稳态运行点处的阶跃响应,验证了所建立小信号模型的可用性。最后,根据电力系统小信号稳定性分析的特征值理论,分析直流配网小信号稳定性的影响因素,并与时域仿真结果进行验证比较。结果表明,随着恒功率负载所占比例的直流配网的增大和下垂控制系数的增大,就降低直流微电网的小信号稳定性。线路电阻增大也会降低其小信号稳定性,但影响较小。     

移相全桥ZVS变换器的研究

软开关变换器的建模,关键在于推导有效占空比的表达式,它由功率开关管占空比、开关频率、电感电流共同决定,而且直接决定了模型的精度,能够表征软开关变换器工作特性。本文着重分析移相全桥ZVS-PWM DC/DC变换器的工作原理,进行了有效占空比的推导、建立了仿真模型并给出了主要电路参数设计原则,验证了方法的有效性。     

基于PI控制不同解耦补偿控制器的铝合金MIG焊过程MIMO解耦控制仿真

针对铝合金脉冲MIG焊存在多参数强烈耦合并严重影响过程控制稳定性的问题,建立其多输入多输出(MIMO)控制模型.运用多变量控制理论分析系统的耦合程度,基于PI控制器设计前馈补偿解耦、反馈补偿解耦和对角矩阵解耦3种结构的解耦控制系统.介绍它们的结构和算法,分析控制对象的特点,对铝合金脉冲MIG焊过程进行仿真.仿真结果表明,采用对角矩阵解耦PI控制铝合金MIG焊接过程,能取得满意的动态和稳态性能.     

基于准Z源逆变器的光伏并网控制

针对光伏电池工作时受光照强度、环境温度影响而导致输出电压具有较大波动性这一问题,构建了一种基于准Z源逆变器的光伏并网系统,并采用两级自然坐标控制,通过调节准Z源逆变器的直通占空比来控制直流侧电压稳定;同时,在abc自然坐标下实现对准Z源逆变器的有功和无功的独立控制,避免了参数不准确导致的电流解耦不彻底。对运行中出现的光伏电源输出波动进行的仿真和dSPACE实时控制实验表明,采用该控制策略的基于准Z源逆变器的光伏并网系统能有效抑制光伏电池输出电压波动对并网的影响,向电网输入更高质量的电能。     

精密传动系统的机电耦合建模及仿真分析

针对伺服系统中传动系统的机电耦合影响了系统的动态特性和响应特性,提出了基于伺服系统的精密传动系统的机电耦合因素,分析了机电系统耦合建模方法.以大型精密卧式加工中心伺服进给系统为研究对象,通过分析系统各组成环节的数学模型,得到了该系统的动态结构图,建立了该系统的机电耦合模型,仿真分析了精密传动系统的传动刚度和传动误差对伺服系统的影响.利用该模型可以分析参数变化对伺服进给系统稳定性和动态特性的影响,为参数优化提供了计算模型.     

光伏逆变并网系统阻抗建模及其稳定性分析

由于目前并网逆变系统的阻抗建模过程通常忽略了并网逆变器内部的频率耦合效应及其与前级变换器的相互影响,造成稳定分析结果不准确的问题。为此,提出一种考虑频率耦合的组串式光伏逆变并网系统阻抗建模方法。首先,利用模糊控制与PID控制的等效原理拟合出一类模糊MPPT控制的等效传递函数;然后,采用多谐波线性化小信号建模方法建立了一种考虑频率耦合且包含MPPT环节的组串式光伏并网系统整体阻抗模型,并详细分析了直流母线动态对并网逆变系统阻抗特性和稳定性的影响;最后,通过RT-LAB硬件在环仿真实验验证了所提方法的有效性和先进性。结果表明,与非计及频率耦合的阻抗模型相比,考虑频率耦合且包含MPPT环节的阻抗模型更为精确能够更加准确地分析系统的稳定性,并准确预测系统潜在的谐振点。     

反激开关调节系统的稳定性分析

本文用状态空间平均法推导反激开关调节系统的开环传递函数，并举例计算该系统的 Ｂｏｄｅ图，分析稳态占空比变化时对该系统 Ｂｏｄｅ特性和系统稳定性的影响，并与正激开关调节系统的稳定性进行了比较。     

燃料电池轿车用无刷直流电机控制技术研究

介绍了成功应用于燃料电池轿车动力系统上的无刷直流电机控制系统.采用状态变量法对无刷直流电机构造了数学模型,在对转矩闭环控制的电机特性分析的基础上,研究了全转速范围内的电机牵引控制技术,进一步得出多变量控制结构框图.控制采用双环结构,即转矩/电流环和占空比环,弱磁角通过占空比的比例调节给出.最后,给出了不同转速段转矩闭环的控制结果.实验表明,该方法控制效果良好,可以使系统运行于高效区,满足燃料电池轿车对驱动系统的要求.     

一种直流脉宽调速系统的建模方法

分析了直流脉宽调速系统的特点,针对这个非线性的开关网络系统,利用状态平均方法建立了数学模型。依据数学模型,应用反馈控制规律设计出相应的调节器,组建了PWM调速闭环自动控制系统,实验结果验证了模型的合理性。     

风电叶片多点加载系统的机电耦合特性及试验研究

针对风电叶片加载多点激振时出现耦合问题,对多点疲劳加载系统进行合理简化,以两点摆锤激振加载为对象建立动力学数学模型,构建系统的机电耦合方程.在共振条件下的对机电耦合关系进行求解,通过相平面法得到振动系统的机电耦合特性、平衡奇点处的谐振同步性及稳定性条件,揭示加载系统出现耦合现象的机理.试验研究系统动态分岔耦合、主共振机电耦合特性及机电耦合作用下的同步控制,验证理论分析的正确性及控制算法的有效性,为疲劳加载系统的工程应用提供指导及试验参考.     

基于脉冲注入调制的LD光功率-电流-电压特性测试系统

为精确测试半导体激光器(LD)的光功率-电流-电压(LIV)特性,提出一种基于脉冲注入调制的方法,并据此研制新型的LD脉冲测试系统.系统通过给被测LD注入脉冲宽度、周期及幅度连续可调的脉冲电流,采集恒功或恒流工作LD的工作电流、两端电压、背光电流和输出光功率等信息,绘制LD的LIV特性曲线,并以此推断LD的性能.采取低占空比的脉冲注入,有效抑制了LD有源区温度升高,保证了测试的可靠性和准确性.实验结果表明,脉冲电流的稳定度达到10-4,系统满足设计要求,其性能优于连续测试系统.     

风电叶片双惯性激振疲劳加载耦合振动特性

针对风电叶片电驱动双惯性激振疲劳加载时出现耦合问题,通过对加载系统进行合理简化,基于拉格朗日方法建立疲劳加载过程中的动力学数学模型,并由此构建系统的机电耦合方程.利用小参数周期平均法对耦合过程近似解析,并推导了系统振动同步稳定的条件,得出系统运行过程中电动机负载转矩的影响因素,揭示系统出现耦合现象的机理,对系统频率特性进行数值仿真,得到不同加载频率下叶片振动特性.通过实际叶片疲劳试验验证数学模型、理论推导及仿真结果的正确性,为风电叶片疲劳加载系统同步控制策略制定提供理论依据及工程应用参考.     

三相电压型PWM整流器的数学模型和主电路设计

提出了一套主电路设计方法，首称利用状态空间平均法建立了三相PWMVSR的数学模型，并在此基础之上进一步建立了三相PWM VSR的等效电路模型，然后根据上述模型分别对三相PWM VSR的交流侧和直流侧进行了理论分析；最后着重分析讨论了交流电感、直流电压、直流电容等参数的选择，这对三相PWM VSR的主电路设计有着理论指导作用。     

高压直流输电建模研究

讨论了目前研究交、直流混合电网交直流系统相互作用时在直流建模上存在的模型过度简化及模型选用不恰当的问题;分析了稳定性研究中直流建模的一般方法,指出了简单模型、响应模型和详细模型的基本特征,分析了3种模型的优缺点和适应性.从换相失败的基本机理出发,探讨了引起换相失败的各个因素与换相失败之间的关系.最后在Matlab的Simulink环境中,以一个典型的双桥12脉冲直流系统为例,对交、直流侧发生故障及清除过程进行仿真,得到了详细模型的动态响应曲线.     

一种谐振直流环节逆变器的建模与校正

针对工作在电流型三态离散脉冲调制方式的一种谐振直流环节逆变器———软开关组合式逆变器, 建立了其电流环等效解析模型,建模方法可推广于其它调制方式的双环瞬时反馈逆变器．研究了电压调节器的设计,并给出了设计实例和仿真结果．     

基于线性二次调节器算法的两轮自平衡机器人最优控制方法

两轮自平衡机器人作为一种多输入多输出系统,虽然已在许多日常使用中得到应用,但大多数研究只关注通过试验实验或使用简易的数学模型来达到平衡.为了研究两轮自平衡机器人完整数学模型建模和运动平衡控制器设计,首先,根据机器人的电机模型、车轮模型和摆体模型,推导机器人运动的状态空间模型;其次,分析系统的可控性和可观性,并结合状态估计和反馈控制设计具有状态估计的反馈控制器,同时引入线性二次调节器(linear quadratic regulator,LQR)控制方法以完善控制器在机器人运动中的控制效果.仿真实验结果表明:具有状态估计的反馈控制器和LQR控制方法对于这类自平衡机器人运动平衡控制具有良好的稳定性和鲁棒性.