非接觸電能傳輸技術(shù)是一門新興的能量傳輸技術(shù)，它集合了電力電子能量傳輸技術(shù)、磁場耦合技術(shù)以及現(xiàn)代控制理論。由于這種電能傳輸方式?jīng)]有接觸摩擦，可減少對設(shè)備的損傷，不會產(chǎn)生易引燃引爆的火花，解決了給移動設(shè)備特別是在惡劣環(huán)境下，工作設(shè)備的供電問題。在交通運輸、航空航天、機器人、醫(yī)療器械、照明、便攜式電子產(chǎn)品、礦井和水下應(yīng)用等場合有著廣泛的應(yīng)用前景。本文對非接觸電能傳輸技術(shù)進行了理論和實驗研究。主要研究內(nèi)容如下： ⑴介紹了非接觸電能傳輸技術(shù)的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀，發(fā)展前景，基本原理與所涉及到的關(guān)鍵技術(shù)。 ⑵通過建立漏感模型，對采用各種補償方式時，補償電容的選擇進行了分析與研究，并對不同補償方式時，負載對系統(tǒng)傳輸效率的影響進行了分析。 ⑶介紹了PWM調(diào)制硬開關(guān)技術(shù)、軟開關(guān)技術(shù)，比較分析了應(yīng)用于無接觸電能傳輸系統(tǒng)主變換器的幾種逆變器拓撲結(jié)構(gòu)，詳細分析了移相全橋變換器的工作原理，在此基礎(chǔ)上，對變換器進行改進，提出了基于移相全橋控制的諧振變換器，并對變換器的工作原理進行了詳細分析。 ⑷對系統(tǒng)原副邊主電路的主要參數(shù)進行了分析與設(shè)計，對松耦合變壓器的結(jié)構(gòu)選擇、主要參數(shù)進行了分析與設(shè)計。 ⑸分別用通用DSP芯片TMS320F2812和專用控制芯片UC3875對系統(tǒng)的控制電路進行了設(shè)計。 ⑹對系統(tǒng)進行了仿真研究，在仿真成功的基礎(chǔ)上，采用UC3875控制方案制作了實驗樣機，進行了實驗研究。
上傳時間： 2013-07-19
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逆變電源的發(fā)展是和電力電子器件的發(fā)展聯(lián)系在一起的，隨著現(xiàn)代電力電子技術(shù)的迅猛發(fā)展，逆變電源在許多領(lǐng)域的應(yīng)用也越來越廣泛，同時對逆變電源輸出電壓波形質(zhì)量提出了越來越高的要求。逆變電源輸出波形質(zhì)量主要包括三個方面：一是輸出穩(wěn)定精度高；二是動態(tài)性能好；三是帶負載適應(yīng)性強。因此開發(fā)既具有結(jié)構(gòu)簡單，又具有優(yōu)良動、靜態(tài)性能和負載適應(yīng)性的逆變電源，一直是研究者在逆變電源方面追求的目標。本文對逆變電源三閉環(huán)控制方案、輸出相位控制、逆變電源數(shù)字化控制系統(tǒng)進行研究，以期得到具有高品質(zhì)和高可靠性的逆變電源。 本文研究了單相全橋逆變電源與三相橋式逆變電源主電路參數(shù)，包括逆變器、吸收電路、驅(qū)動電路、變壓器和濾波器，并對逆變電源變壓器的偏磁產(chǎn)生原因進行了深入分析，最后給出了有效的抗偏磁措施。針對三相橋式逆變電源通常不能保證三相電壓輸出平衡，研究了一種可以帶不平衡負載的三相逆變電源。研究了逆變電源的控制原理，建立了逆變電源系統(tǒng)動態(tài)模型，在此基礎(chǔ)上對逆變電源的各種控制方案的性能進行了對比研究，從而確定了一種新穎的高性能逆變電源多閉環(huán)控制方案。另外，針對逆變電源輸出相位存在固有滯后問題，采用了一種利用電壓瞬時值內(nèi)環(huán)對逆變電源滯后的相角進行補償控制的策略，分析表明上述控制策略雖然有效，但無法做到輸出相角穩(wěn)態(tài)無差，對此，提出一種移相控制方案設(shè)想，相當于在原多環(huán)控制方案的基礎(chǔ)上加了一個相位控制環(huán)。這樣可以使逆變電源輸出相位誤差得到有效的補償，輸出相位精度更高。文章設(shè)計了逆變電源數(shù)字控制系統(tǒng)，采用TMS320LF2407A控制產(chǎn)生SPWM波，給出控制系統(tǒng)DSP程序運行流程圖，并用DSP對其進行了實現(xiàn)數(shù)字化。多環(huán)反饋控制系統(tǒng)的采用，使系統(tǒng)具有優(yōu)異的穩(wěn)態(tài)特性、動態(tài)特性和對非線性負載的適應(yīng)性，使逆變電源的性能得到有效提高。
上傳時間： 2013-04-24
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近年來，隨著大規(guī)模集成電路的飛速發(fā)展，微控制器和數(shù)字信號處理器的性價比不斷提高，數(shù)字控制技術(shù)已逐步應(yīng)用于大中功率高頻開關(guān)電源。相對于傳統(tǒng)模擬控制方式，數(shù)字控制方式具有電源設(shè)計靈活、外圍控制電路少、可采用較先進的控制算法、具有較高可靠性等優(yōu)點。 高頻開關(guān)電源具有體積小、重量輕、效率高、輸出紋波小等特點，現(xiàn)已逐步成為現(xiàn)代通訊設(shè)備的新型基礎(chǔ)電源系統(tǒng)。針對傳統(tǒng)開關(guān)電源中損耗較大、超調(diào)量較大、動態(tài)性能較差等問題，本文采用基于DSP的全橋軟開關(guān)拓撲結(jié)構(gòu)。全橋軟開關(guān)移相控制技術(shù)由智能DSP系統(tǒng)完成，采樣信號采用差分傳輸，控制算法采用模糊自適應(yīng)PID算法，產(chǎn)生數(shù)字PWM波配合驅(qū)動電路控制全橋開關(guān)的通斷。在輸入端應(yīng)用平均電流控制法的有源功率因數(shù)校正，使輸入電流跟隨輸入電壓的波形，從而使功率因數(shù)接近1。最后通過Matlab仿真結(jié)果表明模糊自適應(yīng)PID控制算法比傳統(tǒng)PID控制算法在超調(diào)量，調(diào)節(jié)時間，動態(tài)特性等性能上具有優(yōu)越性。 論文以高頻開關(guān)電源的設(shè)計為主線，在詳細分析各部分電路原理的基礎(chǔ)上，進行系統(tǒng)的主電路設(shè)計、輔助電路設(shè)計、控制電路設(shè)計、仿真研究、軟件實現(xiàn)。重點介紹了高頻變壓器的設(shè)計及模糊自適應(yīng)PID控制器的實現(xiàn)。并將輔助電源及控制電路制成電路板，以及在此電路板基礎(chǔ)上進行各波形分析并進行相關(guān)實驗。
上傳時間： 2013-04-24
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多電平逆變器中每個功率器件承受的電壓相對較低，因此可以用低耐壓功率器件實現(xiàn)高壓大容量逆變器，且采用多電平變換技術(shù)可以顯著提高逆變器輸出電壓的質(zhì)量指標。因此，隨著功率器件的不斷發(fā)展，采用多電平變換技術(shù)將成為實現(xiàn)高壓大容量逆變器的重要途徑和方法。本文選取其中一種極具優(yōu)勢的多電平拓撲結(jié)構(gòu)一級聯(lián)多電平變頻器作為研究對象，完成了其拓撲結(jié)構(gòu)、控制策略及測控系統(tǒng)的設(shè)計。 @@ 首先，對多電平變頻器的研究意義，國內(nèi)外現(xiàn)狀進行了分析，比較了三種成熟拓撲結(jié)構(gòu)的特點，得出了級聯(lián)型多電平變頻器的優(yōu)點，從而將其作為研究對象。對比分析了四種調(diào)制策略，確定載波移相二重化的調(diào)制方法和恒壓頻比的控制策略，進行數(shù)學分析和理論仿真，得出了選擇的正確性及可行性。并指出了級聯(lián)單元個數(shù)與載波移相角的關(guān)系和調(diào)制比對輸出電壓的影響；完成了級聯(lián)變頻器數(shù)學模型的建立和死區(qū)效應(yīng)的分析。 @@ 其次，完成了相關(guān)硬件的設(shè)計，包括DSP、CPLD、IPM的選型，系統(tǒng)電源的設(shè)計、檢測(轉(zhuǎn)速、電流、電壓、故障)電路的設(shè)計、通信電路的設(shè)計等。用Labwindows/CVI實現(xiàn)了上位機界面的編寫，實現(xiàn)了開關(guān)機、設(shè)定轉(zhuǎn)速、通信配置、電壓電流轉(zhuǎn)速檢測、電流軟件濾波、諧波分析。編寫了下位機DSP的串口通信、AD轉(zhuǎn)換、轉(zhuǎn)速檢測(QEP)以及部分控制程序。 @@ 最后，在實驗臺上完成硬件和軟件的調(diào)試，成功的實現(xiàn)了變頻器載波移相SPWM的多電平輸出，并驅(qū)動異步電機進行了空載變頻試驗，測控界面能準確的與下位機進行通信，快捷的給定各種控制命令，并能實時的顯示變頻器的輸出頻率、輸出電壓和輸出電流，為實驗調(diào)試增加了方便性，提高了工作效率。 @@關(guān)鍵詞：級聯(lián)多電平逆變器；載波移相；IPM；DSP；Labwindows/CVI；測控界面
標簽： 級聯(lián) 電平變頻器 測控系統(tǒng)
上傳時間： 2013-04-24
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近年來，電源技術(shù)無論在理論研究，還是生產(chǎn)應(yīng)用方面都取得了許多成果和長足的進步。開關(guān)電源的研究涉及電力電子、自動控制等技術(shù)領(lǐng)域，軟開關(guān)、高效率是開關(guān)電源的重要研究方向。因此，PFC技術(shù)和軟開關(guān)PWM技術(shù)作為成熟的技術(shù)，近些年來在中、小功率乃至大功率開關(guān)電源中得到普遍的應(yīng)用。 本文研究設(shè)計了一種具有功率因數(shù)校正和軟開關(guān)技術(shù)的高效率開關(guān)電源。該開關(guān)電源主要分為兩個部分，前一部分為單相有源功率因數(shù)校正電路，后一部分為采用移相控制軟開關(guān)技術(shù)的全橋變換器。 論文首先介紹了開關(guān)電源技術(shù)的發(fā)展以及涉及到的技術(shù)領(lǐng)域，然后闡述了現(xiàn)階段幾種提高開關(guān)電源技術(shù)的新方法，最后詳細敘述了整個系統(tǒng)的設(shè)計。在詳細分析和研究單相有源功率因數(shù)校正原理的基礎(chǔ)上，設(shè)計出有源功率因數(shù)校正電路，并給出電路中升壓電感的設(shè)計方法。同時，設(shè)計出了大功率移相控制全橋軟開關(guān)PWMDC/DC變換器，詳細的研究了實現(xiàn)ZVS的條件。最后研制出了實驗樣機，并給出了實驗樣機的功率因數(shù)校正電路和移相全橋軟開關(guān)變換電路的實驗波形。
標簽： 功率因數(shù)校正 軟開關(guān)技術(shù) 開關(guān)電源設(shè)計
上傳時間： 2013-04-24
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數(shù)字技術(shù)、電力電子技術(shù)以及控制論的進步推動弧焊電源從模擬階段發(fā)展到數(shù)字階段。數(shù)字化逆變弧焊電源不僅可靠性高、控制精度高而且容易大規(guī)模集成、方便升級，成為焊機的發(fā)展方向，推動了焊接產(chǎn)業(yè)的巨大發(fā)展。針對傳統(tǒng)的埋弧焊電源存在的體積大、控制電路復雜、可靠性差等問題，本文提出了雙逆變結(jié)構(gòu)的焊機主電路實現(xiàn)方法和基于“MCU+DSP”的數(shù)字化埋弧焊控制系統(tǒng)的設(shè)計方案。 本文詳細介紹了埋弧焊的特點和應(yīng)用，從主電源、控制系統(tǒng)兩個方面闡述了數(shù)字化逆變電源的發(fā)展歷程，對數(shù)字化交流方波埋弧焊的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀進行了深入探討，設(shè)計了雙逆變結(jié)構(gòu)的數(shù)字化焊接系統(tǒng)，實現(xiàn)了穩(wěn)定的交流方波輸出。 根據(jù)埋弧焊的電弧特點和交流方波的輸出特性，本文采用雙逆變結(jié)構(gòu)設(shè)計焊機主電路，一次逆變電路選用改進的相移諧振軟開關(guān)，二次逆變電路選用半橋拓撲形式，并研究了兩次逆變過程的原理和控制方式，進行了相關(guān)參數(shù)計算。根據(jù)主電路電路的設(shè)計要求，電流型PWM控制芯片UC3846用于一次逆變電路的控制并抑制變壓器偏磁，選擇集成驅(qū)動芯片EXB841作為二次逆變電路的驅(qū)動。 本課題基于“MCU+DSP”的雙機主控系統(tǒng)來實現(xiàn)焊接電源的控制。其中主控板單片機ATmega64L主要負責送絲機和行走小車的速度反饋及閉環(huán)PI運算、電機PWM斬波控制以及過壓、過流、過熱等保護電路的控制。DSP芯片MC56F8323則主要負責焊接電流、焊接電壓的反饋和閉環(huán)PI運算以及控制焊接時序，以確保良好的電源外特性輸出。外部控制箱通過按鍵、旋轉(zhuǎn)編碼器進行焊接參數(shù)和焊接狀態(tài)的給定，預置和顯示各種焊接參數(shù)，快速檢測焊機狀態(tài)并加以保護。 主控板芯片之間通過SPI通訊，外部控制箱和主控板之間則通過RS—485協(xié)議交換數(shù)據(jù)。通過軟件設(shè)計，實現(xiàn)焊接參數(shù)的PI調(diào)節(jié)，精確控制了焊接過程，并進行了抗干擾設(shè)計，解決了影響數(shù)字化埋弧焊電源穩(wěn)定運行的電磁兼容問題。 系統(tǒng)分析了交流方波參數(shù)的變化對焊接效果的影響，通過對焊接電流、焊接電壓的波形分析，證明了本課題設(shè)計的埋弧焊電源能夠精確控制引弧、焊接、 收弧等焊接時序，并可以有效抑制功率開關(guān)器件的過流和變壓器的偏磁問題，取得了良好的焊接效果。 最后，對數(shù)字化交流方波埋弧焊的控制系統(tǒng)和焊接試驗進行了總結(jié)，分析了系統(tǒng)存在的問題和不足，并指出了新的研究方向。 關(guān)鍵詞：埋弧焊；交流方波；數(shù)字化；逆變；軟開關(guān)技術(shù)
上傳時間： 2013-04-24
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隨著科學技術(shù)的發(fā)展，汽車結(jié)構(gòu)不斷完善，人們對汽車的性能更加關(guān)注。汽車本身是一個復雜的系統(tǒng)，在使用過程中，隨著行駛里程的增加和使用時間的延續(xù)，汽車技術(shù)狀況可能不斷惡化，需要定期進行檢測。汽車底盤測功機是一種不解體檢驗汽車性能的檢測設(shè)備，采用現(xiàn)代電測和計算機技術(shù)，模擬汽車在各種路面行駛阻力，使汽車的道路試驗項目移至室內(nèi)進行，減少室外環(huán)境變化對測試的影響，能夠很好的改善試驗人員的試驗環(huán)境和提高測試精度。 本文首先介紹了汽車底盤測功機的發(fā)展歷史和研究現(xiàn)狀，闡明了研究汽車底盤測功機測控系統(tǒng)的目的和意義，給出了汽車底盤測功機的結(jié)構(gòu)和工作原理，在詳細分析汽車道路上和底盤測功機上運行受力情況的基礎(chǔ)上，建立了測功機電模擬模型。采用電模擬阻力加載裝置，不僅省去了繁瑣的慣性飛輪裝置，簡化了底盤測功機的結(jié)構(gòu)，而且實現(xiàn)了慣性阻力的無級模擬。在系統(tǒng)硬件上，設(shè)計了轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩信號的采集電路和前端信號處理電路，提高了采集數(shù)據(jù)的準確性，保證系統(tǒng)的精度，并給出了勵磁控制電路的設(shè)計與實現(xiàn)。在通訊上，設(shè)計CAN和USB互相轉(zhuǎn)化的接口電路，不僅實現(xiàn)上下位機之間的通訊，而且還突破了傳統(tǒng)底盤測功機上下位機通訊速率慢的瓶頸。在控制策略上，采用積分分離PID算法，實現(xiàn)轉(zhuǎn)速、勵磁電流和轉(zhuǎn)矩、勵磁電流的兩個雙閉環(huán)控制器，滿足了汽車底盤測功機不同運行狀況的需求。在軟件上，采用模塊化編程的思想，從而增強了程序的可移植性和靈活性。最后，構(gòu)建了實驗平臺，對系統(tǒng)進行了實驗研究，實驗結(jié)果表明：系統(tǒng)能滿足汽車性能測試的要求。
標簽： 汽車底盤 測功 測控系統(tǒng)
上傳時間： 2013-06-12
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隨著人們生活水平的提高，肥胖逐漸成為一種社會疾病，肥胖容易使人患上阻塞性睡眠呼吸暫停綜合癥，嚴重影響生活質(zhì)量，嚴重時甚至危及生命。研制性能良好低成本的呼吸機有很好的實際意義。本論文論述了一種基于dsPIC30F3010控制器及無刷直流電機(BrushlessDirectCurrentMotor，簡稱BLDCM)的呼吸機控制器，實現(xiàn)了反電勢法無位置傳感器無刷直流電機的運行控制。 論文從基本電磁定律出發(fā)，分析了無刷直流電動機結(jié)構(gòu)和工作原理，建立了無刷直流電動機的數(shù)學模型，在此基礎(chǔ)上詳細分析了“反電勢法”無刷直流電機控制原理，深入研究了三種反電勢過零檢測方法，并對檢測電路移相產(chǎn)生的轉(zhuǎn)子位置誤差進行了分析，給出了補償方法。 對無刷直流電動機無位置傳感器控制中的關(guān)鍵問題——起動方法進行研究，介紹了“反電勢法”無刷直流電機控制常用的起動方法，深入討論了“三段式”起動技術(shù)。針對傳統(tǒng)“三段式”起動的缺點，論文提出了一種新的外同步到自同步的切換方式。 綜合上述，本系統(tǒng)以dsPIC30F3010單片機為控制器，設(shè)計了“反電勢法”無刷直流電機無位置傳感器控制系統(tǒng)的硬件電路，詳細介紹了電路各個組成部分的工作原理，同時介紹了控制系統(tǒng)中采用的硬件抗干擾措施。結(jié)合dsPIC30F3010的特點，充分利用其片內(nèi)的資源，設(shè)計了系統(tǒng)的軟件。實驗結(jié)果表明系統(tǒng)能夠控制電機順利起動，而且實現(xiàn)了電機正確的換相和穩(wěn)定的運行。
上傳時間： 2013-07-26
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隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，對大功率、高性能的開關(guān)電源要求也越來越高。功率因數(shù)校正(PFC)技術(shù)是當前電力電子技術(shù)研究的熱點問題。大多數(shù)電力電子裝置通過整流器與電網(wǎng)接口，而傳統(tǒng)的二極管或晶閘管整流裝置會產(chǎn)生大量的諧波電流，對電網(wǎng)造成污染。許多國家和國際組織相繼制定了一系列限制用電設(shè)備諧波的標準。有源功率因數(shù)校正技術(shù)能夠有效的消除整流裝置的諧波，因此具有廣泛的應(yīng)用前景。 本文首先分析了開關(guān)電源的發(fā)展現(xiàn)狀及發(fā)展要求，詳細地闡述了開關(guān)電源的基本構(gòu)成和基本組態(tài)。然后研究了ZVT-Boost軟開關(guān)PFC電路的基本結(jié)構(gòu)、基本工作原理及軟開關(guān)實現(xiàn)原理，在此基礎(chǔ)上確定了主電路結(jié)構(gòu)，并制定了控制系統(tǒng)方案。 鑒于功率要求，本文采用兩級PFC電路。因此對常見的DC-DC變換器的拓撲結(jié)構(gòu)、原理特性進行分析。并針對各自的變換器建立了簡化模型，基于所建立的模型分析了變換器的特性，列出各變換器的優(yōu)缺點及在設(shè)計開關(guān)電源時的選用原則。最后，對所設(shè)計的系統(tǒng)進行了仿真分析。 本文根據(jù)用戶的要求研究設(shè)計了一種大功率高性能開關(guān)電源。該開關(guān)電源分為前級和后級，前級為采用BOOST結(jié)構(gòu)的單相有源功率因數(shù)校正電路，后級為采用移相控制軟開關(guān)技術(shù)的全橋變換器。最后研制出了實驗樣機，并給出了實驗樣機的功率因數(shù)校正電路和移相全橋軟開關(guān)變換電路的實驗波形。
標簽： BOOST 變換器 高功率因數(shù)
上傳時間： 2013-04-24
上傳用戶：朗朗乾坤
隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，交流電源系統(tǒng)的電能質(zhì)量問題受到越來越多的關(guān)注。傳統(tǒng)的整流環(huán)節(jié)廣泛采用二極管不控整流和晶閘管相控整流電路，向電網(wǎng)注入了大量的諧波及無功，造成了嚴重的污染。提高電網(wǎng)側(cè)功率因數(shù)以及降低輸入電流諧波成為一個研究熱點。功率因數(shù)校正技術(shù)是減小用電設(shè)備對電網(wǎng)造成的諧波污染，提高功率因數(shù)的一項有力措施。本文所做的主要工作包括以下幾部分： 1.分析了單位功率因數(shù)三相橋式整流的工作原理，這種整流拓撲從工作原理上可以分成兩部分：功率因數(shù)補償網(wǎng)絡(luò)和常規(guī)整流網(wǎng)絡(luò)。在此基礎(chǔ)上，為整流電路建立了精確的數(shù)學模型。 2.這種單位功率因數(shù)三相橋式整流的輸入電感是在額定負載下計算出的，當負載發(fā)生變化時，其功率因數(shù)會降低。針對這種情況，提出了一種新的控制方法。常規(guī)整流網(wǎng)絡(luò)向電網(wǎng)注入的諧波可以由功率因數(shù)補償網(wǎng)絡(luò)進行補償，所以輸入功率因數(shù)相應(yīng)提高。負載消耗的有功由電網(wǎng)提供，補償網(wǎng)絡(luò)既不消耗有功也不提供任何有功。根據(jù)功率平衡理論，可以確定參考補償電流。雙向開關(guān)的導通和關(guān)斷由滯環(huán)電流控制確定。在這一方法的控制下，雙向開關(guān)工作在高頻下，因此輸入電感值相應(yīng)降低。仿真和實驗結(jié)果都表明：新的控制方法下，負載變化時，輸入電流仍接近于正弦，功率因數(shù)接近1。 3.根據(jù)IEEE-519標準對諧波電流畸變率的要求，為單位功率因數(shù)三相橋式整流提出了另一種控制方法。該方法綜合考慮單次諧波電流畸變率、總諧波畸變率、功率因數(shù)、有功消耗等性能指標，并進行優(yōu)化，推導出最優(yōu)電流補償增益和相移。將三相負載電流通過具有最優(yōu)電流補償增益和相移的電流補償濾波器，得到補償后期望的電網(wǎng)電流，驅(qū)動雙向開關(guān)導通和關(guān)斷。仿真和實驗都收到了滿意的效果，使這一整流橋可以工作在較寬的負載范圍內(nèi)。 4.單位功率因數(shù)三相橋式整流中直流側(cè)電容電壓隨負載的波動而波動，為提高其動、靜態(tài)性能，將簡單自適應(yīng)控制應(yīng)用到了直流側(cè)電容電壓的控制中，并提出利用改進的二次型性能指標修改自適應(yīng)參數(shù)的方法，可以在實現(xiàn)對參考模型跟蹤的同時又不使控制增量過大，與常規(guī)的PI型簡單自適應(yīng)控制相比在適應(yīng)律的計算中引入了控制量的增量和狀態(tài)誤差在k及k+1時刻的采樣值。利用該方法為直流側(cè)電壓設(shè)計了控制器，并進行了仿真與實驗研究，結(jié)果表明與PI型適應(yīng)律相比，新的控制器能提高系統(tǒng)的動態(tài)響應(yīng)性能，負載變化時系統(tǒng)的魯棒性更強。
上傳時間： 2013-06-15
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