用多整流器供电抑制电流谐波

本文提出用多整流器向直流电动机供电抑制电网电谐波的方法,分析了利用Ｐｓｐｉｃｅ仿真程序研究流器供电的特性,并给出了仿真实验结果。     

带谐波抑制的新型异步电机无功补偿控制策略

针对由电容器和静态无功发生器组合而成的异步电机无功补偿装置仍然存在的谐波放大的问题,研究了相应的控制策略。首先,研究了基于多个二阶广义积分器的负载谐波电流准确提取算法;其次,在传统的d轴电网电压定向矢量控制的基础上,加入谐振控制器来控制脉宽调制并网变换器向电网输出的谐波电流,从而实现对电网谐波电流的抑制。构建系统的仿真模型,进行了仿真研究,仿真结果验证了谐波提取方法和控制策略的有效性。     

一种新型交流恒功率负载仿真模型

根据闭环控制的高功率因数(HPF)脉冲宽度调制(PWM)整流器的恒功率工作特性,对交流(AC)恒功率负载(CPL)仿真模型进行了研究。采用输入电流波形跟随电压波形的方法,利用MATLAB建立了交流恒功率负载的仿真模型。在模型两端加载的电压不含谐波和含有谐波的两种情况下,模型均可以自动计算出输入电流有效值(RMS),使得模型输入平均功率保持恒定,并能生成电流波形,反映出电压谐波对电流波形的影响。模型仿真结果与实际高功率因数PWM整流器的输入波形进行了比较,验证了该模型的正确性。     

三相电压型脉宽调制整流器定频模型预测控制

针对三相电压型脉宽调制(PWM)整流器有限控制集模型预测控制采样频率高、开关频率不固定的缺点,提出了一种定频模型预测控制方法。通过求解价值函数得到PWM整流器交流侧下一采样时刻所要输出的电压值,利用空间矢量脉宽调制技术输出计算得到的电压值,实现定频模型预测控制。仿真与试验结果表明:所提出的控制算法开关频率恒定,稳态电流谐波含量低,实现了整流器高功率因数运行。     

输入电压不平衡时的12脉冲自耦变压整流器

在含有较多非线性负载的航空供电系统中常存在三相输入电压不平衡的情况。详细分析了输入不平衡对12脉冲自耦变压整流器(ATRU)的输出电压、输入电流的影响,并提出了采用谐波抑制电抗器(HBR)来抑制谐波电流。分析了工作原理,比较了几种HBR构成方案,研制了一台2kW的演示样机。实验结果表明,谐波抑制电抗器有效抑制了三相输入电压不平衡的影响。     

基于Mallat算法的飞机电网谐波检测系统

随着电力电子技术的广泛应用,谐波对飞机电网的污染越来越严重,检测、分析和抑制谐波已经成为重要的课题。小波变换具有时-频局部化特性,在电力系统的分析中具有广阔的应用前景。为实现对飞机电网谐波的快速检测、分析,将小波变换方法应用于飞机电气系统谐波检测中,提出了基于Mallat快速算法的谐波检测系统设计方案。实验结果表明,系统采用小波补偿的改进FFT算法进行谐波分析,可以将信号中不同频率的谐波快速有效地提取出来,并进行有针对性的分析,提高了谐波检测效率。     

机载用电设备谐波试验系统的研究与实现

现代飞机因机载任务系统多、用电设备负载特性复杂,易造成电网谐波偏高甚至超标的情况,因此,必须考核用电设备在供电谐波时的工作可靠性。飞机供电特性国军标未对此做出规定,参考HB 6167第18部分:电源输入试验航空标准设计了谐波试验系统。分析了谐波产生原理,设计了适应中频500VA供电系统的谐波产生电路,采用基于USB的数据采集系统对波形进行采样分析。测试结果表明,系统硬件选型正确,谐波畸变达到了设计要求,但HB 6167推荐方案存在操作不便、谐波可控性不佳的缺陷,针对以上不足,给出了改进意见。     

一种模块化航空有源滤波器的研究

 航空有源滤波器(AAPF)是解决飞机供电系统中电能质量问题的一种先进方案,而模块化设计对航空有源滤波器灵活性、可维护性和可靠性的提升作用巨大。首先提出并研究了一种新型模块化航空有源滤波器,分析了主电路数学模型及其混合载波PWM(CH-PWM)调制方式;其次基于损耗对比分析进行了主电路拓扑优化,推导了模块均压控制律并给出了系统控制策略;最后进行了仿真和实验验证。结果表明,模块化航空有源滤波器能够有效补偿航空电网中由典型非线性负载产生的谐波和无功电流分量,三相电网电流的总谐波畸变率(THD)均在5%以下,补偿效果显著。     

航空机电作动器的混合整流全状态反馈控制

研究了一种适用于多电飞机供电系统的新型混合整流电路,并针对航空机电作动器负载特殊的用电特性,提出了一种基于全状态反馈的混合整流控制方法,在保证整流效果的同时,解决了负载功率短时大范围变化引起的直流电压不稳定问题。这种新型混合整流电路将二极管整流电路和脉宽调制(PWM)整流电路并联输出接负载,两者共同承担有功功率且比例可控,通过适当控制PWM电路达到网侧低谐波的目的,且当负载制动时,能量可以回馈交流侧电网。建立了混合整流器的线性化全状态数学模型,设计了基于线性二次型(LQR)最优化理论的全状态反馈控制策略。通过在MATLAB/Simulink下的建模与仿真,比较了全状态反馈控制方法与传统三状态反馈控制方法,并在机电作动器样机上进行了实验验证。仿真和实验结果表明,采用全状态反馈控制的新型混合整流方案对于功率大范围变化负载具有更好的控制性能。     

传导干扰研究

传导发射是沿电源线或信号线传输的电磁发射,在低频范围内,传导发射是电磁干扰的主要形式。如不采取措施,几乎所有的电子、电气设备电源线的传导发射都得超标,若将这些设备安装在飞机上,它将严重地威胁着机上其他设备的正常工作。本文对各种脉冲波形的频谱进行了比较,并对整流器的谐波发射进行了分析,最后介绍了降低传导发射的设计方法。     

电网电压不平衡及谐波畸变时基波电压正负序分量分离新方法

针对传统锁相环(PLL)在电网电压不平衡及谐波畸变下利用常规软件锁相环不能准确获取相位的问题,提出了一种新的正负序分量分离新方法。利用了相序解耦谐振控制器能去除高次谐波和延时信号消除(DSC)法可滤除特定谐波的特性,将相序解耦谐振和延时信号消除法结合起来,达到更好的正负序分量分离的效果。最后,采用MATLAB/Simulink软件仿真结果证明了所提出方法的可行性和有效性。     

供电系统的干扰模式及抑制措施

供电系统的电磁干扰主要由发电机噪声、整流谐波、开关频率和它的谐波,以及在开关转换中高速电流和电压的瞬变所引起,这些干扰可通过传导和辐射的方式直接影响交流电网和用电设备。所以,本文所要讨论的主要问题就是电磁干扰的解决方法。     

四象限脉冲整流器IGBT开路故障检测

四象限脉冲整流器广泛应用于电力牵引传动系统。IGBT是脉冲整流器的核心器件,易发生故障,对其开路故障检测进行了研究。首先分析了脉冲整流器IGBT开路故障下的特征。然后用网侧电流平均值除以电流绝对值的平均值,设为检测变量,对各功率等级、各故障下的检测变量进行分析,总结出设置阈值的方法;最后通过硬件在环仿真验证了检测方法的有效性。     

永磁直驱风电机组的机侧多整流器并联运行控制研究

永磁直驱风电机组的容量通常达到了兆瓦级,采用并联型结构是主要的扩容方式。传统的风电变流器机侧整流器具有独立的直流母线,虽具有控制简单的优点,但也存在成本高、体积增加等问题。针对这个问题,提出了一种新型的永磁直驱风电机组机侧多整流器共直流母线并联运行控制策略。该控制策略的控制目的是抑制共直流母线的整流器模块之间由于不同步造成的环流,因此首先对具有公共直流母线的多整流器运行的直流环路和零序电流动态进行了建模和分析,设计了独立的电流控制器,并通过同步载波移相配合生成了多簇脉冲调制信号给不同的整流器模块,但相互的控制器使用了同一个转子位置观测器,从而实现了每个模块的电流同步和均衡,并匹配了最优的总发电机转矩。最后,为了验证控制策略的有效性,基于1.5MW的永磁直驱风电机组试验平台进行了试验研究。试验结果表明,在新型控制策略下,变流器机侧多整流器模块能正常运行,并具有较优的性能。     

三相电压型PWM整流器的模糊PI控制方法

在双闭环控制的基础上,分析了整流器的模糊PI控制,建立了三相PWM整流器MATLAB/SIMULINK仿真模型。结果表明,该方法能够实现PWM整流器的高功率因数并且有良好的动态性能,从而验证了所提出方法的可行性和有效性。     

基于SHEPWM与谐波补偿技术的混合逆变策略

文章介绍了谐波补偿器的结构特点及工作原理,研究论证了SHEPWM技术应用于三相逆变系统消除指定谐波的有效性。将SHEPWM与谐波补偿技术结合应用于逆变系统展开研究,充分拓展了谐波补偿器的应用价值,利用了SHEPWM技术可应用于大功率场合的优点。分析了混合逆变系统的工作原理,介绍了其电路结构,推导并建立了逆变系统数学模型,仿真验证了混合逆变策略的可行性,特别是在抑制特定低次谐波方面效果显著。     

发动机柱形回转体谐波测量及分析

介绍了发动机柱形回转体谐波测量及分析的基本原理及方法;详述了不同阶次谐波的测量数据、分析判断方法;给出了谐波的产生原因,以及谐波测量及分析的研究、应用前景。     

用于多级压气机非定常流动的谐波平衡方法研究

为了在保证计算精度的同时,进一步提高压气机流动非定常模拟的计算效率,在课题组自行开发的结构化有限体积解算器上实现了谐波平衡法。以1-1/2级轴流压气机为研究对象,采用谐波平衡法和相滞后法对其非定常流场进行了数值模拟,并采用谐波平衡法对该压气机的时序效应进行了初步研究。计算表明,随着谐波阶数的增加,谐波平衡法的计算结果逐渐接近于相滞后法的计算结果;在谐波阶数达到5阶以后,谐波平衡法的计算结果不再随谐波阶数的增加而变化,且与相滞后法的计算结果匹配;谐波平衡法在保证与相滞后法相同的计算精度的情况下,计算效率相比相滞后法高了近3倍;5阶谐波平衡法即可很好地模拟入口导叶-静叶时序效应。算例表明,谐波平衡法相比相滞后法具有更多的选择空间和更高的计算效率。     

基于谐波平衡法的含Iwan模型干摩擦振子非线性振动

通过谐波平衡法,研究了由Iwan模型和1个质量块构成的干摩擦振子系统的自由振动和受迫振动问题.对于自由振动,推导了系统卸载和加载过程中各自对应的非线性运动方程;通过谐波平衡法,求得了各方程的1阶谐波解;为了得到方程正确的数值解,提出了确定零速度时刻的策略;数值算例结果表明:谐波平衡法与数值方法得到结果吻合较好,从而验证了谐波平衡法求解此类问题的有效性.对于系统微滑移下的受迫振动,采用谐波平衡法求得了系统的幅频关系.最后,对Iwan模型阻尼特性的研究发现,模型等效黏性阻尼比与其振幅存在非线性关系.      

离散力学与最优控制理论在谐波减速器控制中的应用研究

为解决谐波减速器内部非线性干扰,基于离散力学理论,考虑谐波减速器固有的粘性摩擦与柔性关节特性,建立了全时域下谐波减速器的离散动力学与控制的数学模型,并针对离散时域下谐波减速器的最优时间控制问题与最优轨迹跟踪控制问题进行了研究。跟踪误差和运动轨迹分析表明:离散控制方法实现了误差为10-8rad量级的谐波减速器轨迹跟踪控制,并在具有运动约束的同时实现了最短时间到达的控制目标。