逆变器数字化控制关键技术

研究并解决数字控制的时间量化和数值量化对基于数字信号处理器(DSP)的逆变电源系统性能的不良影响。首先通过优化采样方式,显著减小控制变量的采样延时;采用前馈校正技术对死区效应进行补偿,以降低输出电压的谐波含量。提出频率调节和相位调整相结合的思想,合理设计数字锁相环,提高锁相速度和精度。利用实时的中心值校正信号改进数字控制算法,有效地消除数字运算截断误差累积造成的输出变压器直流偏磁问题。理论分析与实验结果证实了这些控制策略的有效性和合理性。     

应用于磁悬挂系统的200V─6OA晶体管斩波器

在大功率磁悬挂系统中，电磁铁电流必须采用开关频率较高的大功率斩波器来调节。本文介绍一个用于磁悬挂系统的大功率晶体管斩波器，它的工作电源电压为２００Ｖ，输出电流为６０Ａ，斩波频率为２ｋＨｚ，试验负载从阻性到感性，电感量达２．５Ｈ。该斩波器在一个单自由度大功率磁悬浮试验装置中完成了磁悬挂控制试验。该斩波器由不对称半桥、开关辅助网络、最优基极驱动电路ＵＡＡ４００２、一次脉冲源ＭＣ３４０６０及电流反馈环等部分构成，具有多种保护功能和良好的传输特性线性度。     

稳定悬浮状态下无轴承开关磁阻电机电感特性

针对二维有限元和磁链法计算无轴承开关磁阻电机(Bearingless switched reluctance motor,BSRM)电感特性的局限性,建立了BSRM稳定悬浮时的三维有限元模型,采用双标量磁位法计算得到其磁场分布,应用一种仅需计算非线性系统能量增量即可计算电感的增强型能量增量法,计算其绕组电感.以-7.5 kW,12/8结构的BSRM为例,简单比较了双标量磁位法与二维有限元法、矢量磁位法和棱边有限元法分别求解BSRM磁场时的计算规模和平均计算时间,说明了双标量磁位法在大规模计算场合的优越性;研究了电感与转子径向位移的关系;计算获得了样机处于稳定悬浮状态下的主、悬浮绕组电感;研究了端部效应对电机磁场分布和绕组电感的影响.通过实验验证了电感计算的准确性,为优化设计和精确控制该类电机奠定了基础.     

航姿系统内阻尼的模糊自适应滤波算法

平台式惯性航姿系统的内阻尼算法通过阻尼网络将自身的速度信息加到系统中,达到提高姿态精度的目的.本文将该思想引入到捷联式惯性航姿系统中,在系统加速度较小时,利用加速度计的输出估计系统姿态角,通过卡尔曼滤波的形式补偿姿态误差.由于内阻尼算法只有在系统加速度较小的情况下才能使用,本文设计了模糊自适应控制器,根据三轴加速度计的输出进行自适应判断内阻尼算法是否可用,调整内阻尼卡尔曼滤波器的量测误差方差阵,从而避免了滤波器的发散.仿真和实验表明,内阻尼的模糊自适应算法可明显抑制舒勒周期振荡和傅科周期振荡,避免了系统姿态漂移,有效提高了捷联惯性航姿系统的精度.     

增强能量增量法求解无轴承开关磁阻电机电感

有别于磁链法和需要求解二阶偏导数的能量增量法,本文采用一种称作增强能量增量法计算非线性系统的磁链、静态电感(割线电感)和动态电感(差分电感).该法首先给定各回路的工作点,其次在工作点附近给予一较小的扰动电流,则系统的磁场也随之扰动.结合磁性材料的B-H曲线,磁场能量增量可以通过对磁场强度H、磁感应强度B增量的积分获得.由此,在不需要微分的条件下,各回路的磁链、静态电感和动态电感可以分别求得.本文以12/8 7.5 kW无轴承开关磁阻电机为例,在认为三相绕组完全分时导通时,可忽略相间互感;以线性铁芯材料为例,说明了主、悬浮绕组间互感在合适的连接下也可以忽略.因此,仅需求解一相主绕组、悬浮绕组的静态、动态自感即可.求解这些电感随位置角和工作电流的变化,取得了与实验一致的结果.     

电动车辆用Ni-MH电池智能化放电控制

Ni—MH电池是电动车辆的动力源,对电动车辆的性能有重要作用。以Ni—MH电池在电动车辆中的应用为例,论述了电动车辆用Ni-MH电池放电控制过程的基本原理,阐述了Ni—MH电池智能控制系统监测与控制的总体结构和功能流程。根据智能控制原理和专家经验,探讨了以Ni—MH电池能量合理使用放电控制算法,给出了电动车辆用大功率Ni—MH电池的放电特性曲线及放电电压、电流、电池温度等对其蓉量的影响结果。试验结果表明,该系统可使Ni—MH电池能量利用率增加20％以上,自适应能力较强,运行可靠,电池寿命也有显著延长。     

非定常电场下锥射流的振荡行为研究

针对非定常电场作用下电雾化系统性研究缺乏的情况，结合空间发动机对电喷雾推进系统脉冲工作的需求，对非定常电场作用下锥射流的振荡行为进行实验研究，利用高速摄像机记录锥射流在非定常电压扰动作用下的脉动变形过程，探讨射流振荡频率与电压扰动频率的匹配关系，分析不同扰动电压参数对射流形态的影响。研究表明:在非定常电场作用下，当电压扰动频率处于低频与高频范围时，射流振荡频率与电压扰动频率接近，此时射流为振荡锥射流模式；扰动频率处于中频范围时，射流振荡频率处于300～500 Hz范围内，此时射流为间歇性喷射模式；随着非定常扰动电压幅值增大，射流处于间歇性喷射模式的频率范围增大，处于振荡锥射流模式的范围减小；电压扰动频率越高，处于振荡锥射流模式的射流锥角越大。     

新型的速度自适应观测器在直接转矩控制系统中的应用

实现高性能直接转矩控制系统的重要环节是准确地观测异步电机的定子磁链。文中将一种新型的速度自适应磁链闭环观测器，应用于直接转矩控制系统中，取代了传统的积分器，理论证明该系统是超稳定系统。仿真与实验表明，该方案电机磁链观测精度高，电机参数鲁棒性好，同时基于磁链观测器所设计的速度自适应辨识方案准确性好，收敛速度好，使系统在较低转速下仍能保持优良的性能。本系统针对1．1kW异步电机，采用数字信号处理器DSP（TMS320C32）进行了数字化实现，实时控制 软件是采用C语言和汇编语言混合编程实现的。     

关于纵向驾驶员诱发振荡问题

驾驶员诱发振荡问题的分析,一般通过模拟试验或飞行试验进行。但为了设计计算的需要,本文参考有关资料,提出两种理论分析方法,即频率法和根轨迹法。 文中首先给出飞机的纵向运动方程、助力及非助力操纵系统方程以及有关传递函数,然后根据飞机与操纵系统组合的闭环动力学模型,计算舵偏角对杆力输入的频率反应或绘制根轨迹曲线,从而可以分析飞机的诱发振荡趋势。 此外,还介绍了几种纵向驾驶员诱发振荡的简化判据。并对主要影响因素,特别是对操纵系统配重的影响进行了讨论。     

瞬时值电流控制逆变技术比较

电流瞬时值控制逆变器有多种实现方案．本文从系统稳定性、外特性以及负载适应能力等方面对电感电流反馈滞环电流控制，固定开关频率电感电流反馈控制和电容电流反馈控制进行了对比分析，以综合评估各种控制方案的性能，为方案选择提供依据。理论分析和实验结果表明，在系统稳定条件略为苛刻的情况下，采用固定开关频率的电容电流反馈控制的逆变器具有很好的输出电压波形、很硬的外特性以及良好的非线性负载适应性．是一种较好的电流瞬时值控制技术。     

光伏电池工程模型及几种最大功率点跟踪算法的研究

利用Matlab/Simulink模块建立了光伏电池模型,通过此模型计算了相同光照不同温度和相同温度不同光照下的光伏电池输出I-V以及P-V特性,仿真结果表明了该模型的正确性。其次,以此为基础构建了光伏电池发电系统模型,通过此仿真模型比较了扰动观察法,电导增量法以及它们的改进算法。分析表明,扰动观察法的优点是跟踪算法简单,跟踪速度较快,采样精度要求低,但该方法并不能使系统真正工作在最大功率点,它会在最大功率点附近震荡;电导增量法的优点是根据光伏电池本身的电导和微分电导特性来判定最大功率点,系统可以快速跟踪最大功率点并且平稳输出最大功率,但该方法对采样的精度要求较高,对硬件和计算要求也较高;因此在实际应用中对于光伏系统最大功率点算法的选取需要综合考虑。     

自调谐宽频带压电振动发电机的改进

压电振动发电机使无线传感器网络实现能量自给。然而,压电振动发电机仅在与外界振源共振时才得到较高的能量转换效率。为此提出一种改进的自适应频率调谐的压电振动发电机,利用同步开关刚度控制电路改变结构固有频率,使之趋近于激励频率,是一种控制简单、控制效果好的半主动控制方法。在建立系统机电模型基础上,推导了开关控制电路相关公式,并根据系统特点运用基于梯度法的模型参考自适应控制方法。实验结果与理论分析结果一致,改变调频系数,结构固有频率相对变化率可以达到5.1%,且在一定频率调节范围内可以实现自供能。     

上仰及小振幅振荡三角翼流动显示研究

为验证折合频率与无量纲频率对涡破裂点位置的影响,在北航大水洞用动态机构三角翼分别进行了不同折合频率k(k=à C/2U∞)的上仰.停止运动及不同无量纲n(n=fc/U∞)的小振幅的俯仰振荡实验.实验结果表明,在不同迎角范围上仰时不同折合频率对涡破裂点位置有很大影响,如在破裂涡迎角范围.破裂点随迎角的变化曲线会出现山峰状;对于在破裂涡区作小振幅振荡的三角翼,无量纲频率n,对破裂点位置变化也有很大影响.其中,无量纲频率n在1.0左右时为临界值.     

跨音扩压器中的不稳定流

本文用试验方法研究了二元跨音扩压器中激波振荡的动态特征。实验模型采用了较接近于超音速飞机进气道扩压器的扩张角与面积比。研究结果表明:在v=1.35条件下,3°模型的激波振荡频率显著低于8°模型的振荡频率,在8°模型中,波根的振荡比其他部位的振荡幅度要小。文章首次分析了激波诱导的气流切换现象,并指出在实际进气道中并不排除出现这一情况的可能性。     

基于SG的Buck变换器自适应反步滑模控制器

针对Buck变换器的非线性特性,考虑在电感电流连续导通模式下的数学模型,采用自适应反步滑模法设计其闭环控制器,同时基于系统生成器（System generator,SG）提出了数字控制器的实现方法,并分析了其负载扰动和电源扰动特性,将仿真结果与PI控制方式相比较,结果表明了自适应反步滑模控制的优越性和SG设计开发的有效性,为FPGA实现Buck变换器的数字控制器提供了新的设计流程。     

捷联惯性航姿系统中的模糊内阻尼算法研究

舒勒周期振荡和傅科周期振荡会影响捷联惯性航姿系统的精度。本文将传统的平台内阻尼的思想引入到捷联惯性航姿系统中，通过设计水平回路中的三阶内阻尼网路，利用系统本身的速度信息来阻尼周期振荡。由于改变了舒拉调整条件，内阻尼算法只有在系统加速度较小的情况下才能使用。文中根据模糊理论对三轴加速度计的输出分析系统运动状态，判别是否能够使用内阻尼网路。仿真和实验证明，模糊内阻尼算法明显抑制了舒勒周期振荡和傅科周期振荡，有效提高了捷联惯性航姿系统精度。     

基于STM32锂电池组均衡智能控制系统设计与研究

系统主要以新能源动力中的锂电池组作为研究对象,通过分析锂电池组不一致性的成因和均衡策略,来判断其是否满足均衡控制的标准。系统设计采用STM32主控制芯片、双向反激变换器电源模块、电流采样模块等作为均衡智能控制系统的主要硬件,软件设计由外设初始化、开关矩阵驱动、PID闭环控制等构成。设计最终达到锂电池组的均衡智能控制效果,避免了电池出现过充过放现象,有效提高了电池组总体容量利用效率,进而保障了锂电池的安全性和工作效率。     

无线流媒体系统的多模式自适应缓冲设计

针对无线传输流媒体带宽不足和信道具有时变特性的问题,文章提出了一种基于服务器端和客户端联合控制的多模式自适应缓冲方案,经过工程实践证明,该方案可提高无线视频QoS。该方案的基本思想是:系统分模式创建缓冲区;针对无线传输时延抖动大和丢包率高的特点,设计了改进的二维索引表进行RTP包快速排序;综合应用了关键帧丢失自动请求重发和阈值内错误掩盖策略。接收端自适应缓冲RTP数据包,统计网络信道参数,返回给本机和服务器动态调整相应缓冲区参数;服务器调整H.264编码器码率和发送速率完成拥塞控制。     

研究激波振荡用亚微秒火花聚焦阴影系统

在高超声速风洞试验中,用普通纹影仪配上单次亚微秒火花光源,组成亚微秒火花聚焦阴影系统,同时采用延时同步器控制闪光时间,在同一次吹风试验中,用普通相机拍摄出振荡频率达3000Hz 的激波运动周期过程。文中提供的一组照片清晰地显示出激波、分离区及激波与边界层的干扰,可以看出激波传播状况,这对分析研究是很有用处的。     

多旋翼混合动力无人机自适应能量管理策略仿真

为提高多旋翼混合动力无人机的运行稳定性、输出动力性和能量利用率,利用GT-Power和Simulink进行模型联合搭建,对比基于规则的能量管理策略及等效燃油最小消耗能量管理策略（Equivalent consumption minimization strategy, ECMS）,设计开发了基于BP(Back propagation)神经网络优化的自适应ECMS(AdaptiveECMS,A-ECMS)。仿真研究表明：A-ECMS在运行稳定性上,整体工况转速波动率为7.74%,较基于规则策略和ECMS都有明显降低;A-ECMS在复合扰动下和随机紊流下转速波动率分别为8.32%、7.18%,与基于规则策略和ECMS相比在突发工况下运行更为稳定。A-ECMS能有效提高混合动力系统动力性能,使发动机处于经济工况10 kW;可根据荷电状态（State of charge, SOC）变化实时对电池功率进行调整。A-ECMS平均燃油消耗率为297.585 g/（kW?h）,整体燃油消耗量为3 755.31 g,与基于规则策略和ECMS相比明显较低,在各工况下运行时发动机工况点集中于燃油经济区,有效...