混合动力电动船舶功率分配控制方法

混合动力电动船舶对于现有技术的纯电动船舶具有较好的续航能力,是未来船舶节能减排发展的过渡方案,其动力系统是柴油发电机组与锂电池组的直流并网结构。针对混合动力船舶直流配电系统对母线电压以及功率分配的控制要求,本文提出了一种混合动力电动船舶双功率源并网控制与功率分配方法。仿真结果表明该方法能有效实现双功率源直流并网并能任意控制锂电池组输出功率。     

锂电池化成用双向Buck-Boost变换器设计

本文设计了一款适用于锂电池化成双向Buck-Boost变换器,系统由双向Buck-Boost变换器、TL494+IR2104 STM32构成的测控电路、TPS54340+TPS7A4001构成的辅助电源三部分组成。恒流充电时,输出电流可控,电流精度不低于5%,充电效率高达99%以上。实验结果表明,该系统可以实现锂电池的充、放电功能。     

基于自适应斜坡补偿的双环电流模DC/DC混沌控制

提出了一种自适应斜坡补偿方法,将该方法引入到双环电流模buckDC/DC的混沌控制中,并给出实现该方法的电路结构.建立了双环电流模DC/DC系统稳定性分析的离散模型,理论分析了自适应斜坡补偿在双环控制下系统的稳定性条件,推导出了自适应因子k与系统工作的最大占空比的关系式.仿真结果表明该方法可有效控制系统的分岔和混沌现象,提高系统的工作范围和动态响应速度.     

SMES变流器基于自抗扰的改进型模型预测控制

为提升SMES变流器控制系统性能,提出一种基于自抗扰的改进型模型预测控制策略。其中,内环采用基于三矢量的改进型模型预测控制,以降低系统电流波动,同时保证开关频率固定;外环在基于瞬时功率平衡的思想上采用不依赖精确模型且强鲁棒性的自抗扰控制技术来保持直流侧电压的稳定,二者结合实现对超导磁储能变流器的综合控制。仿真结果表明,在同一采样频率下,该控制策略比基于自抗扰的传统模型预测控制,具有更小的功率波动及更低的网侧电流谐波含量,同时比传统的PI控制具有更小的超调。     

基于自适应斜坡补偿的双环电流模DC/DC混沌控制

提出了一种自适应斜坡补偿方法,将该方法引入到双环电流模buck DC/DC的混沌控制中,并给出实现该方法的电路结构.建立了双环电流模DC/DC系统稳定性分析的离散模型,理论分析了自适应斜坡补偿在双环控制下系统的稳定性条件,推导出了自适应因子k与系统工作的最大占空比的关系式.仿真结果表明该方法可有效控制系统的分岔和混沌现象,提高系统的工作范围和动态响应速度.     

基于遗传算法的超级电容RTG能量管理研究

为提高超级电容混合动力轮胎式集装箱门式起重机(Rubber Typed Gantry, RTG)系统的能量利用率和燃油的经济性,需要对混合动力能量系统进行有效的管理。提出了一种考虑系统能耗和非再生能量因素情况下,能分别确定混合动力系统中柴油发电机组最优输出功率和超级电容器组的最优输出功率的优化方法。建立了柴油发动机组和超级电容器组的数学模型。根据混合动力RTG关键特性参数和负载需求值,得出了负载需求曲线图。考虑发电机组燃油消耗的能量、来自电容器组的能量贡献和产生的非再生能量,构造了整体能耗的成本函数。并引入遗传算法(Genetic Algorithm, GA)进行求解,最后进行仿真和对比分析。结果表明,与传统的基于规则的控制策略相比,遗传算法优化后的能量管理系统,其能量消耗减少了35.9%。     

太阳能LED路灯智能控制系统电力控制与负载驱动

实现了太阳能LED路灯综合控制系统中太阳能逆变、蓄电池充电、LED照明组件驱动子系统控制方案与电路设计,并对相关技术进行了分析。逆变子系统采用DC/DC升压与DC/AC逆变分段控制,DC/DC段采用最大功率跟踪(MPPT)稳定输出直流,DC/AC段采用电压外环电流内环控制并结合无功功率检测反馈和电流前馈控制的综合控制技术。蓄电池充电子系统采用分段充电策略与控制技术来保证电池组充分充电,避免蓄电池被过充以确保蓄电池能够长周期稳定工作。最后通过对各种白光LED驱动方案的比较,确定了白光LED最佳驱动方案为恒电流驱动脉宽调制(PWM)控制亮度。     

基于改进型Z源混合变换器的高温超导线圈放电控制研究

超导磁储能系统(SMES)是利用超导磁体以电磁能的形式将电能储存起来,特点是功率密度大,几乎无热损耗,响应速度快.其本质是以电感形式存储磁能,核心是超导线圈.由于在超导线圈的自然放电过程中,线圈电流会呈指数形式快速衰减,使得超导线圈的储能无法得到有效的利用,因此,需对超导线圈的放电进行控制,得到负载需要的稳定输出.本文针对超导储能线圈,提出一种应用于超导储能的DC/DC变换器电路拓扑,即改进型Z源混合变换电路,并分析了其工作原理及控制方法.结合PFM控制技术,提出采用滞环控制方式对变换器进行反馈控制,实现对超导线圈的稳定可控放电.通过PSIM仿真软件进行了仿真分析,仿真结果表明,基于滞环反馈控制的Z源混合DC/DC变换电路可以控制超导线圈的放电过程,得到稳定的输出,验证了该变换电路的的适用性.     

脉冲负载下柴油发电机组建模优化与评价

针对柴油发电机组-三相不控整流器-DC/DC变换器-脉冲负载系统中柴油发电机组的输出特性,提出仿真模型与试验电源输出电压（流）波形契合度的评价指标,以判断模型的仿真程度;提出了基于反向（BP）传播神经网络算法的同步发电机励磁电压输出动态限幅方法,应用于脉冲负载下柴油发电机组的模型优化。试验验证表明：27组算例中,初始仿真模型有18组波形实时契合度值不足90%,优化仿真模型27组值均大于90%。说明本文提出的优化方法使仿真模型比初始模型更加有效,可应用于后续柴油发电机组带脉冲负载系统的研究。     

基于无源性的光伏DC/DC变换器的全局滑模控制

在光伏发电系统中,当其受环境影响时,系统输出电压及功率不稳定,主要由DC/DC变换器来实现其过程能量转换,因此研究高效的DC/DC变换器控制方法具有重要意义。引入了一种满足无源性的DC/DC变换器,同时引入一种新的指数趋近律,设计全局滑模控制策略。所设计控制方法不仅确保了系统状态的稳定性,而且提高了系统的鲁棒性,减弱了DC/DC变换器的抖动现象;并以双向Buck变换器为例,通过Matlab仿真验证了所设计控制器的有效性     

基于能量流动双PWM协调控制

基于双PWM结构,根据系统能量流动分析系统在能量平衡状态和能量不平衡状态下系统各部分间的能量关系,并建立双PWM结构能量数学模型。针对系统输出能量与消耗能量不平衡时造成的直流母线电压波动以及输出功率不匹配的问题,建立关于直流母线电压以及网侧电流d轴分量的约束条件,保证系统能量能够平滑变化。采用约束条件对整流器电压外环以及功率内环进行修正,用以实现整流侧输出能量与逆变侧消耗能量的快速平衡,达到双PWM结构间协调控制的目的。根据仿真结果表明,系统在电机功率突变时,能够实现能量的快速平衡,并且能够减少直流母线电压波动,减少网侧谐波分量和直流侧电容。     

换流变分接头及直流控制器极限诱导分岔分析

本文研究了直流子系统整流站定电流逆变站定电压控制方式下逆变站换流变变比和熄弧角达到限值时交直流互联系统发生极限诱导分岔的情况.对系统遭遇硬限制时不会发生奇异诱导分岔的原因作了详细的探讨;发现系统发生极限诱导分岔时换流变变比需大于临界值并给出了不同类型极限诱导分岔临界值的计算公式.根据临界值对参数灵敏度的信息,可通过调整参数来消除分岔点以增大稳定域.分析了发电机励磁电压极限对换流变变比临界值及系统稳定域的影响.给出了发生此类极限诱导分岔的机理解释:换流变无功消耗的增加,换流站无功补偿的下降及控制方式的转换导致系统因无功缺乏失稳.     

基于TL494开关电源的设计

开关电源主回路将输入的15VAC电压整流滤波所得的直流电压通过升压斩波电路,变换为25-30VDC输出。主控制器为PIC16F877A单片机。整个系统由整流滤波电路、DC-DC变换器、控制电路、按键显示等模块组成。主控制器和TL494以闭环形式控制DC-DC变换电路,实现输出电压稳定可调。该电源还具有过流保护、自恢复、软启动和短路报警功能。     

Control strategy for three-phase four-wire PWM converter of integrated voltage compensation type active SFCL

The integrated voltage compensation type active superconducting fault current limiter (SFCL) is composed of three air-core superconducting transformers and a three-phase four-wire PWM converter. In order to realize the current-limiting characteristics of the integrated active SFCL, it is needed to control the three-phase four-wire PWM converter flexibly and reasonably. Thereby, the control strategy for the converter is analyzed in this paper. In dq0 reference frame, the mathematical model of the converter is founded. The double-loop control strategy, consisting of voltage outer loop and current inner loop, is presented. Moreover, the voltage balance control for the split DC link capacitors is also considered. Using MATLAB, the simulation model of the integrated active SFCL is built. According to the simulation results, it is known that, the presented control strategy is feasible and valid, and the converter can work well under unsymmetrical and symmetrical fault conditions, and then the fault current can be limited quickly and effectively.     

车载大功率DC/DC电源变换器半实物仿真验证测试方法

介绍了一种车载大功率DC/DC电源变换器(以下简称DC/DC)的测试方法,运用V模式理念并结合半实物仿真验证测试方法对DC/DC的技术方案进行了全数字仿真验证测试、对DC/DC的控制电路部分进行了快速控制原型仿真验证测试、对DC/DC的功率电路部分进行了硬件在环仿真验证测试、对集成功率及控制电路的DC/DC进行了功率硬件在环验证测试,并根据测试结果又进行了迭代验证测试。通过半实物验证测试,对DC/DC各项设计参数的正确性及性能指标符合性进行验证测试,保证DC/DC技术方案的合理可行。     

Damping as a result of piezoelectric energy harvesting

Systems that harvest or scavenge energy from their environments are of considerable interest for use in remote power supplies. A class of such systems exploits the motion or deformation associated with vibration, converting the mechanical energy to electrical, and storing it for later use; some of these systems use piezoelectric materials for the direct conversion of strain energy to electrical energy. The removal of mechanical energy from a vibrating structure necessarily results in damping. This research addresses the damping associated with a piezoelectric energy harvesting system that consists of a full-bridge rectifier, a filter capacitor, a switching DC–DC step-down converter, and a battery. Under conditions of harmonic forcing, the effective modal loss factor depends on: (1) the electromechanical coupling coefficient of the piezoelectric system; and (2) the ratio of the rectifier output voltage during operation to its maximum open-circuit value. When the DC–DC converter is maximizing power flow to the battery, this voltage ratio is very nearly 1/2, and the loss factor depends only on the coupling coefficient. Experiments on a base-driven piezoelectric cantilever, having a system coupling coefficient of 26%, yielded an effective loss factor for the fundamental vibration mode of 2.2%, in excellent agreement with theory.     

基于自激移相控制的行波管电源LLC变换器

为提高行波管高压电源变换器全工作状态的软开关和动态响应性能,分析了行波管负载的动态突变特性,设计了全桥LLC谐振倍压功率变换器,提出了基于自激移相控制的全桥LLC变换器的工作原理、大信号建模和设计方法,重点针对负载突变特性分析了变换器的瞬态软开关特性和控制参数设计原则。通过仿真验证了变换器在负载突变时能够实现开关管的零电压开通,说明了控制参数的自适应调整能够提高变换器的动态响应性能。通过实验分析了基于自激移相控制的全桥LLC变换器的典型波形,表明变换器具有较好的软开关特性。     

模块化固体开关脉冲功率源触发技术

为满足高功率脉冲源小型化和高重复频率运行的研制需要,提出了一种基于固体开关(可控硅)的电感隔离型高压脉冲发生器触发控制设计方案。这种方案采用光纤收发器件及其驱动电路和高耐压脉冲变压器,研究了固体开关脉冲功率源控制技术中的触发信号高压隔离、光分多路及脉冲变压器分立或并联使用等关键技术。给出了单模块触发控制电路的设计及测试结果:5级LC回路在每级充电电压4 kV输入时,实现最终32 kV的输出,功率源模块输出/输入电压转换效率达到80%。同时对其应用特点进行了分析和讨论。