脉冲磁控溅射电源控制策略的研究

基于脉冲磁控溅射电源等离子体负载的特殊性及镀膜过程对输出电压电流的控制需求,提出了一种PI控制电压环与滑模变结构控制电流环相结合的复合控制策略。文中建立了移相全桥变换器的平均状态空间模型,重点对滑模变结构电流控制方法进行了分析与设计,采用指数趋近律法削弱抖振,并对影响性能的参数进行了研究。仿真和实验结果表明:所提出的控制方法克服了传统方式下可能出现的起辉失败、负载扰动下电流波动大等缺点,提高了起辉成功率,并且对负载扰动具有很强的抑制能力。     

永磁同步电机无位置传感估测的参数扰动校正

为克服宽速变负载运行工况下温度及磁饱和引起的电机参数扰动对永磁同步电机磁链观测器无位置传感器算法辨识精度的影响,实现高性能的矢量控制,首先建立磁链观测器无位置传感器算法位置角估测误差与定子电阻、电感扰动量的解析关系,然后提出一种提高位置角估测精度的d轴电流补偿策略,最后结合电流补偿策略与在线参数辨识算法对无位置传感估测位置角进行扰动校正。试验结果表明,基于本校正策略的无位置传感估测改进算法,在电机参数扰动条件下的位置辨识精度提高了60%以上,并可在宽速变负载运行工况下保持9°以内的偏差。本策略在宽速变负载运行工况下的磁链观测器无位置传感器算法中具有一定的应用价值。     

升降舞台多电机同步系统的预测函数控制

针对升降舞台系统中升降台因负载扰动、机械间隙等因素造成的不同步现象,提出一种基于预测函数控制与位置偏差耦合的复合同步控制策略.结合预测函数跟踪速度快、鲁棒性好的特性,与并联同步下位置偏差均值补偿同步控制结构来协同改善舞台升降台的同步控制性能.仿真研究表明,升降舞台预测函数控制系统能够确保多电机高性能同步运行,与PI控制系统相比,对参数摄动和外部干扰鲁棒性更强,控制精度更高.     

双闭环Buck变换器系统模糊PID控制

针对传统线性PID控制对复杂控制对象难以建模及人工整定经验缺乏等问题,提出了一种双闭环Buck变换器系统的模糊PID控制策略。首先,设计了电压外环和电流内环结构以同时提高系统的抗扰性和跟随性;其次选择高斯函数和三角形函数相结合的隶属度函数以使控制器对小误差的灵敏度得以增强;接着,针对PID参数分别设计了3个子推理器并通过基于专家经验的规则库制定出Buck变换器的模糊规则,可以使控制器不依赖于Buck变换器系统精确的数学模型,从而克服传统PID控制导致的输出电压高超调、振荡等缺点;最后,设计了一套新型双闭环Buck变换器硬件系统,利用STM32单片机将模糊PID算法首次用于控制变化速度快、时滞小的被控量。实验结果表明:模糊PID控制策略不仅能够提高输出电压跟踪精度,还能有效抑制负载扰动及参数摄动,在阶跃启动下,系统输出电压超调量低于10%,调节时间低于3ms;与传统PID单环系统相比,其输出电压纹波、扰动下的最大动态压降和恢复时间均减小了一个数量级以上。     

永磁直线同步电机自适应变结构位置控制器的研究

针对永磁直线电机参数变化和外部扰动对伺服系统的影响,提出了自适应变结构位置控制设计方法.用电机的位置误差信号及其导数构造切换函数,利用自适应律对系统不确定性扰动因数的极限进行估算.经过分析验证,与基于SVPWM的矢量控制系统相比较,自适应变结构位置控制算法明显减少了由系统参数变化和外部扰动引起的推力脉动,能快速、准确地跟踪给定信号,增强了整个系统的自适应性和鲁棒性.     

感应电能传输系统参数辨识与恒流控制

针对感应电能传输系统中激磁电流(谐振电流)的控制问题,本文提出一种基于参数动态辨识的恒流控制策略。该方法从能量分析的角度,建立了系统谐振回路中能量存储、供给与耗散函数,通过分别建立系统周期内与周期间的能量平衡关系,得到了系统反射阻抗的辨识函数。该方法提出了采用Buck变换器控制系统输入电压以实现谐振电流恒流的控制方案。基于系统输入电压与谐振电流峰值包络的函数关系,结合Buck变换器的输入输出函数关系,建立了系统的恒流控制律。通过实验验证了该控制方法的可行性。该方法的参数辨识环节仅需采样原边部分的谐振电流和电压过零采样数据,简化了系统的采样系统设计。而基于参数辨识的恒流控制律不需要复杂的算法计算,易于实现。     

光伏并网功率调节系统的输出电流无静差跟踪控制

 逆变器输出电流的跟踪控制是光伏并网功率调节（PVPC）系统的重点,首先对三相PVPC进行数学建模并分析其动态结构,引出电网电压扰动的前馈补偿策略。然后进一步简化系统的电流闭环,分析PI控制校正技术后,引入无静差的电流跟踪技术,使得系统电流输出实时跟踪并网指令电流,电网电压的扰动影响为零。最后,为了验证提出的控制方案,进行了仿真实验与实验室样机实验,表明了方案的合理性、可靠性和实用性。     

弱磁运行下异步电动机调速系统的转矩及功率特性

在弱磁调速下,异步电动机变频系统电磁转矩控制的非线性特性、以及系统最大输出电压和电流的限制,使得转矩和功率控制比较复杂。该文分析了弱磁调速区间内最大电磁转矩与电动机参数、系统电压电流约束之间的关系,给出了改善控制性能所需的系统最大电磁转矩和最大功率随定子同步频率以及最大电流约束变化的定量关系。实物实验验证了这些特性。     

基于比例积分谐振调节的光伏并网逆变器电流控制方法

为解决电网电压畸变影响光伏逆变器电流控制性能的问题,提出一种基于比例积分谐振(PIR)调节器的电流控制方法.首先确定了光伏逆变器含有电流内环、直流电压外环的控制结构,PIR调节器用于对电流内环中电网电压畸变扰动的抑制与基波电流的跟踪.由于光伏逆变器的LCL滤波器与PIR调节器阶数较高,在设计控制参数时面临诸多问题,接着提出一种基于离散系统根轨迹法的PIR调节器参数设计方法,避免了连续域设计的调节器参数直接应用于数字控制器,从而引发调节器性能偏差甚至失稳.分析结果显示,在电网频率以及LCL滤波器参数变化时,设计参数依然可使系统具有较好的适应性.最后在Simulink上搭建仿真模型,验证了基于PIR调节的电流控制方法的可行性以及所设计调节器参数的正确性.     

太阳电池填充因子随日照强度变化的理论分析与计算

根据太阳电池直流模型和最大功率点数学条件,推出短路电流、开路电压、最大功率点电流和电压 以及填充因子随日照强度变化的数学关系式;并选取２个电池分别计算出在不同日照强度下上述电池参数随日 照强度的变化率。验证了短路电流和最大功率点电流是近似跟日照强度成正比,开路电压和最大功率点电压是 近似跟日照强度的自然对数成正比。并提出了填充因子随日照强度的变化关系不具有简单的函数形式,而对不 同的太阳电池其变化关系也迥异。最后用Multisim的模拟结果检验了理论分析计算的正确性。     

采用广义极值分布的公路桥梁车辆荷载效应极值预测

为改善对汽车荷载效应样本的统计拟合,建立随机变量的均值、偏差系数、变差系数与广义极值分布的形状参数、尺度参数、位置参数的一一对应关系.采用广义极值分布适线法拟合车辆荷载效应区间最大值样本的概率分布.首先,以矩法计算样本均值和变差系数,假定偏差系数,计算广义极值分布的形状参数、尺度参数和位置参数;然后,将样本点和理论频率曲线绘制到海森机率格纸上,按照理论频率曲线与实测数据拟合得最好的原则选定统计参数,并确定汽车荷载效应样本的理论频率曲线;最后,采用经典极值理论建立设计基准期荷载效应最大值分布.采用某公路一个车道39周的动态称重系统(WIM)数据,建立车辆荷载效应模型,并与最大似然法结果进行比较.结果表明:文中方法更能反映样本分布曲线尾部特征,且实际最大基准期车辆荷载效应远大于现行公路-Ⅰ级汽车荷载效应.     

基于比例谐振控制器的逆变控制系统设计与参数整定

针对传统逆变器控制策略对交流电压信号跟踪存在静差的问题,提出基于比例谐振控制器的电容电压外环和电感电流内环的双闭环控制策略,并在此基础上对系统进行建模,分析了在这种双闭环结构下,系统具有对交流信号实现无静差跟踪和抗负载电流扰动的能力。进一步,本文采用根轨迹理论,结合系统稳定性判据分析了比例谐振控制器参数对系统极点的影响,并设计极点位置,选择合适控制器参数,保证系统具有较好的稳定性和动态性能。最后,通过仿真验证了该控制策略和参数设计方法的有效性。     

二氧化碳短路过渡焊接电流神经模糊控制系统

研制了一种以8C52单片机为核心器件，通过自软件方式实现稳定二氧化碳短路过渡焊焊接电流的神经网络自适应模糊控制系统。系统中所嵌入的神经网络可实现对隶属函数的微调和模糊控制的调节，克服了常规模糊控制系统隶属函数非适应性的缺点。该神经模糊控制器可消除因电弧电压调节、网络电压波动、保护气纯度流量以及焊炬高度变化等随机因素引起的焊接电流偏差。焊接工艺实验表明，在实验电流范围内，平均电流的最大偏差不超过7A，平均电流相对误差小于5％，而控制前平均电流的偏差不小于12A，相对误差不小于9％，因此该控制系统响应速度快，超调小，稳态精度高。     

基于小型风力发电机组的最大功率跟踪方法研究

本文以一种带有自动控制叶片式结构的风力发电机为研究对象,根据采样时间不同输出电压偏差不等的特征,提出最大功率跟踪控制方法,即MPPT控制方法。风力发电机输出电压有两种特征模式:一、输出电压几乎不变;二、输出电压增长很快。首先辨别模式,进入模式二后应用MPPT控制方法可以很快地捕获到最大功率点相对应的电压和电流,从而实现最大功率点的跟踪,然后通过实验和模拟证实MPPT控制方法的正确性。     

不平衡大电流线路电参数的计算方法

应用电磁场理论和电路理论,分析了不平衡大电流线路的电压电流关系·由物理结构计算出等效参数·利用等效参数和受控电源,提出一种简便的等效电路,用来比较方便地计算电参数·在允许的架设空间内,对传输线的尺寸和相对位置进行优化,为设计和改造大电流线路提供比较准确的计算方法     

一种新颖的DC-DC开关变换器数字控制方法

为获得DC—DC变换器易于实现的数字控制方法,提出了一种基于电感电流线性变化的数字控制策略。根据变换器运行过程中电感电流的微分方程推导出了占空比的控制策略,通过对电流的快速控制实现对输出电压的快速调节,采用数字PI技术进行稳态误差修正,从而具有良好的自适应性;根据变换器输出电压与期望电压的偏差进行电流控制策略和带修正控制策略的切换控制。以Boost变换器为例,推导了变换器的占空比控制策略,采用数字PI控制器调节控制修正量。仿真和实验结果验证了控制策略能在启动过程中实现对变换器输出电压的快速、无过冲控制,以及各种扰动工作条件下对变换器输出电压准确、快速的控制。     

基于扰动后暂态量的戴维南等值参数辨识方法

针对现有戴维南等值参数辨识算法对等值系统发生扰动时适应能力不强的情况,提出了基于系统扰动后暂态量的戴维南等值参数辨识方法.首先对等值系统扰动下传统等值方法无法辨识戴维南等值参数进行了分析,然后阐明了基于扰动后暂态电压电流信号辨识等值参数的实现原理,利用最小二乘法求出端口电流电压约束关系下微分方程的系数,对比等值网络稳态时的等值参数,从而获得该等值网络暂态状态的戴维南等值参数.通过对简单电路网络和IEEE9节点系统进行仿真分析,结果验证了此方法在等值系统扰动后对戴维南等值参数进行跟踪辨识的可行性和有效性.     

基于动态相量的母线电压短时大扰动分析与源定位研究

短时电压扰动源定位对协调供用电双方纠纷、缓减扰动及排除事故具有关键性作用.在分析回顾已有扰动源定位方法的基础上,首先提出适合非平稳扰动信号分析的一种动态相量量测方法,完成母线电压短时大扰动分析检测,然后基于动态相量分析源定位的等效模型及其参数计算,最后通过上游系统参数、下游负荷电流变化与电压变化量的关系分析,定量给出母线电压短时扰动源定位结果.算例证明,该法能在复杂配电网中正确完成短时电压扰动源的定位,可应用于电能质量监测系统.     

永磁同步电机的改进模型预测自抗扰前馈控制

针对永磁同步电机无差拍电流预测控制系统受参数扰动后会引起稳态误差和剧烈抖振的问题,采用一种前馈控制与无差拍控制相结合的改进控制策略,降低了参数扰动引起的电流和转矩脉动。在前馈通路中采用滑模扰动观测器与分数阶积分补偿相结合的快速响应控制策略,解决引入普通前馈控制带来的稳态误差增大问题。滑模观测器的滑模面采用以sgn函数为基础的二阶趋近律,进一步抑制除参数扰动外的干扰项。对传统的无差拍电流预测模型,引入普通前馈控制策略的电流预测模型以及在前馈通路中添加滑模扰动观测器与分数阶补偿策略的改进预测模型进行仿真对比。仿真结果表明:所提策略在不同工况下均可有效消除参数扰动引起的稳态误差并降低电流抖动,永磁同步电机调速系统的鲁棒性和动态性能得到了有效提高。     

基于DSP、工控机和网络的SVC分布式控制系统

为满足±8MVA静止无功补偿器(SVC)的性能要求,提出了SVC分布式控制系统的设计,其核心思想为将控制系统按功能分为直接监控级、过程优化级和生产管理级,分别由不同控制单元的软硬件设计来实现,各级之间通过网络进行通讯;描述了分布式控制系统的硬件结构,重点说明了基于数字信号处理器的下位机(位于直接控制级)软硬件设计和基于工控机的上位机(位于过程优化级)软件设计。现场试验测定了SVC装置的闭环电压电流特性曲线,相对理论值的最大偏差低于1.0%;对系统电压扰动的响应时间约为一个周波,表明该控制系统性能良好。