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关键词： 非线性最优控制   哈密顿系统   保辛方法   常微分方程   微分代数方程  

摘要： 针对最优控制问题(OCP)的辛数值方法研究及应用进行综述。主要涉及内容包括,动力学系统为常微分方程描述的一般无约束、含不等式约束和状态时滞的最优控制问题,微分代数方程描述的一般无约束、含不等式约束和含切换系统的最优控制问题,以及闭环最优控制问题。从间接法和直接法两个求解框架出发,重点介绍本课题组在保辛算法方面的研究工作。在间接法框架下,首先基于生成函数和变分原理,将OCP保辛离散为非线性方程组,再数值求解方程组。在直接法框架下,将OCP保辛离散为有限维的非线性规划问题(NLP),再数值求解。针对闭环最优控制问题,提出了保辛模型预测控制、滚动时域估计和瞬时最优控制算法。研究表明,保辛算法具有高精度和高效率的特点,在航空航天和机器人等领域有着广泛应用前景和价值。

关键词： 谐波   能耗   变频调速   泵机组  

摘要： 变频调速技术已越来越多地应用于供热系统设备中,如地热供暖系统的换热循环管道泵,但变频器高次谐波及其附加损耗对整个机组能耗的影响并未引起足够的重视。以换热站循环泵机组为研究对象,采用NI虚拟仪器、Labview测试软件和高频电参数仪等设备开展了试验研究,测得水泵机组在滤波前后的水泵的性能参数以及水泵系统的电参数,并计算分析两种情况下的水泵机组能耗,发现滤波前后的机组能耗相差3%~6%,电动机效率相差近10个百分点,并且滤波前后的水泵机组能耗差随着频率的降低而逐渐增大,为合理使用变频器和确定水泵机组的调速范围提供一定的依据。

关键词： 三电平   矿用变频器   空间矢量脉宽调制   MATLAB软件  

摘要： 随着电力电子技术的快速发展,大功率变频器在煤矿生产中得到了广泛应用。为了进一步提高变频器的节能和调速性能,在传统的三电平PWM的技术上,提出以一种空间矢量脉宽调制新算法的三电平逆变器模型,极大地简化了计算过程,减少了设备运行时的电能损耗。文章以三电平矿用变频器为目标,详细分析了SVPWM算法的调制过程,并基于理论分析的基础在MATLAB仿真软件中搭建了系统模型。

关键词： IGBT   并联   均流控制   电流不平衡  

摘要： 绝缘栅双极型晶体管IGBT(insulated-gate bipolar transistor)在现代电力电子技术中应用广泛,在某些单个器件性能达不到设计要求的工作场合,IGBT的并联使用成为一种经济可行的方法。多模块IGBT并联应用可以简化电路结构,增大变流器输出功率,提高装置功率密度。IGBT并联应用过程中,器件本体的动、静态特性及结温的差异,驱动电路结构及功率回路不对称性,伴随IGBT长期使用出现的老化或失效等问题,都会引起并联IGBT支路电流的不均衡,影响系统的可靠性和稳定性。对国内外IGBT并联应用所关注的研究热点进行了调研分析,总结了IGBT并联动、静态电流不均衡产生的原理及影响,分析了电流均衡控制原理的差异。从功率回路均流控制和驱动回路均流控制两个方面,对IGBT并联应用均流控制的工作特性进行了分析总结和技术对比,并对IGBT并联均流技术的发展方向进行了展望。

关键词： 长距离   带式输送机   张紧装置   变频器  

摘要： 带式输送机是煤矿井下主要运输设备之一,其自动化程度决定着煤炭运输效率的高低。煤矿井下长距离带式输送机运行工况复杂、负载大,导致输送带弹塑形变形大,因此需采用张紧装置给输送带一定张紧力,以确保其正常使用。根据带式输送机工作特点,综合变频控制、扭矩控制方式,构建一种张紧力控制装置。该装置采用张力传感器对输送带实际张紧力进行实时监测,且PLC及变频器可对张紧力进行分析并控制电机运行,实现张紧力调节。构建的张紧力控制装置结构简单、便于维护,现场应用后可满足带式输送机张紧控制需要,能够提升设备运行的可靠性。

关键词： 矿用中高压变频器   模块化多电平换流器   中高压大功率设备   感应电机  

摘要： 针对井下中高压大功率应用设备在工作过程中耗能大的问题,为减少能源消耗及改善设备性能,本文提出将基于模块化多电平换流器(MMC)结构的高压变频器应用到井下变频系统中,该变频系统能够有效改善高压大功率设备的工作效率与耗能问题。主要介绍了模块化多电平换流器的拓扑结构、工作原理、调制技术及子模块电容电压平衡等,并在Matlab-Simulink软件中搭建井下高压变频系统仿真并进行验证。仿真结果表明,系统具有良好的动态性能,能够实现井下变频系统和感应电机正常工作,波形输出基本稳定,对解决井下中高压大功率运行设备节能具有重要意义。

关键词： 电力电子器件   中央处理器   IGBT   战略性新兴产业   电力电子装置   新能源汽车   国产化率   应用领域  

摘要： 近年来,我国战略性新兴产业蓬勃发展,IGBT(绝缘栅双极型晶体管)等重点领域创新突破不断加快,成为经济高质量发展的重要支撑。IGBT作为一种新型电力电子器件,被公认为第三大电力电子器件,俗称电力电子装置的“CPU”(中央处理器)。按照应用领域的不同,主要可以分为消费、工业、汽车三大类。“受益于新能源汽车、风能、光伏、储能等的蓬勃发展,对功率器件IGBT的需求量日益增加,被誉为‘功率器件心脏’的IGBT也自此进入前所未有的紧缺局面。”有业内人士表示。

关键词： 大功率变频器   冷却系统   循环水   经济性  

摘要： 针对变频器采用传统空调冷却方式运行稳定性差、成本高的问题,设计了大功率变频器冷却系统。首先分析了大功率冷却系统的工作原理,并以此为基础对冷却系统进行了设计,包括变频器箱设计、参数计算、关键设备选型和注意事项。将大功率变频器冷却系统应用于某热力公司,冷却系统可以有效保持变频器运行温度,保证大功率变频器的安全稳定运行。同时具有良好的经济性,设备投资可节省6万元,同时每年可节省电费23.7万元。

关键词： 永磁同步电机   滑模控制器   滑模观测器   双曲正切函数   模糊逻辑控制  

摘要： 针对传统滑模控制采用不连续的符号函数作为滑模面切换函数所引起的抖振问题,提出一种基于改进型滑模变结构的永磁同步电机的无位置传感器矢量控制方法,来削弱抖振,从而改善系统的动、静态性能。首先,设计了改进型滑模控制器和改进型滑模观测器的变结构控制系统。其次,采用连续的开关函数——双曲正切函数作为滑模面切换函数,并通过模糊逻辑控制对双曲正切函数的形状系数进行调整,减弱固定边界层厚度所引起的抖振。然后,运用李雅普诺夫第二定理证明所设计的控制系统的稳定性。最后,与其他方法相比,仿真结果证明了所提方法的可行性和有效性。

关键词： 高功率密度   散热基板   电机控制器   新能源汽车   散热设计   内部热量   输出性能   失效概率  

摘要： IGBT功率模块失效的主要原因是温度过高导致的热应力,良好的热管理对于IGBT功率模块稳定性和可靠性极为重要。新能源汽车电机控制器是典型的高功率密度部件,且功率密度随着对新能源汽车性能需求的提高仍在不断提升。电机控制器内IGBT功率模块长时间运行以及频繁开闭会产生大量热量,伴随着温度的升高,IGBT功率模块的失效概率也将大幅增加,最终将影响电机的输出性能以及汽车驱动系统的可靠性。因此,为维持IGBT功率模块的稳定工作,需要有可靠的散热设计与通畅的散热通道,快速有效地减少模块内部热量,以满足模块可靠性指标的要求。