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基于自激逆变器的无线电能传输系统

电工技术学报 2019年第22期34卷 4751-4760页

作者：王尧刘卫国皇甫宜耿刘云天陕西省微特电机及驱动重点实验室(西北工业大学自动化学院)

为了降低无线电能传输系统(WPT)的复杂度,设计了一款自激式逆变电源,无需数字控制器和脉冲宽度调制(PWM)信号发生器即可实现开关管的零电压开通和零电压关断,同时具有频率跟踪功能,极大地简化了逆变电源的设计。同时,为了避免WPT系统的... 详细信息

为了降低无线电能传输系统(WPT)的复杂度,设计了一款自激式逆变电源,无需数字控制器和脉冲宽度调制(PWM)信号发生器即可实现开关管的零电压开通和零电压关断,同时具有频率跟踪功能,极大地简化了逆变电源的设计。同时,为了避免WPT系统的发射回路在互感M=0的情况下出现串联谐振短路的问题,采用并-串型(PS)型拓扑来设计WPT装置,同时可以使WPT系统具有恒压输出特性。详细分析自激逆变器和PS型WPT系统的工作原理,通过仿真分析证明了自激逆变电路的有效性以及PS型系统的恒压输出特性。实验结果显示,在传输距离为7cm的情况下,当负载电阻变化200%时,WPT系统的输出电压变化率仅为2.6%,表明所设计的PS型WPT系统的输出电压对负载变化有较强的鲁棒性。

关键词：无线电能传输系统自激逆变器并-串联型拓扑恒压输出特性

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电动拖拉机犁耕机组阻力自适应作业控制研究

农机化研究 2025年第4期47卷 224-229页

作者：王琪王旭东王威张硕崔永杰西北农林科技大学机械与电子工程学院陕西杨凌712100 陕西省农业信息感知与智能服务重点实验室陕西杨凌712100 农业农村部农业物联网重点实验室陕西杨凌712100

犁耕质量和效率对粮食高产至关重要,而以往基于悬挂高度调整以适应阻力变化来控制犁耕机组耕作效率存在耕深不均匀的问题。为此,以重心可调电动拖拉机犁耕机组为对象,提出了调定耕深下考虑速度和滑转率的阻力自适应作业控制方法。首先,... 详细信息

犁耕质量和效率对粮食高产至关重要,而以往基于悬挂高度调整以适应阻力变化来控制犁耕机组耕作效率存在耕深不均匀的问题。为此,以重心可调电动拖拉机犁耕机组为对象,提出了调定耕深下考虑速度和滑转率的阻力自适应作业控制方法。首先,建立了机组动力学模型并分析了阻力变化下机组的动态特性;然后,采用模糊神经网络控制算法调节驱动电机转矩和电池组位移,使牵引附着性能自动适应阻力变化,以实现速度和滑转率的联合控制;最后,进行了实车测试平台搭建和犁耕试验。结果表明:耕速最大偏差仅为0.48 km/h,相比于控制前滑转率降低了21.42%,牵引效率提高了7.76%。在恒定耕深下机组作业稳定性和效率得以提高,为电动拖拉机的自动化和智能化精准作业提供了技术支持。

关键词：电动拖拉机犁耕作业自适应控制牵引效率

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基于比例谐振的无刷直流电机电流规划控制

微电机 2018年第12期51卷 27-31页

作者：谭博申科王西坡刘卫国陕西省微特电机及驱动技术重点实验室西北工业大学自动化学院西安710072

在三相六状态模式下工作的BLDCM存在较大的换相转矩脉动,采用电机反电势对电流波形进行规划的控制方法可以减小该转矩脉动。然而由于绕组电感的存在,会引起相电流滞后该相反电势的现象,从而导致电机相电流有效值和转矩脉动的增加。论文... 详细信息

在三相六状态模式下工作的BLDCM存在较大的换相转矩脉动,采用电机反电势对电流波形进行规划的控制方法可以减小该转矩脉动。然而由于绕组电感的存在,会引起相电流滞后该相反电势的现象,从而导致电机相电流有效值和转矩脉动的增加。论文提出一种基于比例谐振的电流规划控制方法。该方法根据规划电流轨迹的傅里叶展开,采用基于比例谐振的电流环分别实现对电流基波和主要高次谐波的控制。最后,仿真结果表明所提出的方法可以减小相电流的滞后角度,抑制转矩脉动和减小电机铜耗。

关键词：无刷直流电机电流规划比例谐振控制转矩脉动

基于定子磁链间接计算的内置式永磁同步电机无位置传感器鲁棒性提升控制

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中国电机工程学报 2022年第7期42卷 2723-2732页

作者：张航梁文睿陈哲张辉西安理工大学电气工程学院陕西省西安市710054 陕西省微特电机及驱动技术重点实验室(西北工业大学) 陕西省西安市710114

提出一种适用于高铁牵引系统优化同步调制区的内置式永磁同步电机无位置传感器控制策略。基于磁链间接计算法,对交直轴电流进行估计并用给定磁链代替估计值,降低了对估计磁链幅值的依赖性。在此基础上,考虑到电机参数变化对转子位置估... 详细信息

提出一种适用于高铁牵引系统优化同步调制区的内置式永磁同步电机无位置传感器控制策略。基于磁链间接计算法,对交直轴电流进行估计并用给定磁链代替估计值,降低了对估计磁链幅值的依赖性。在此基础上,考虑到电机参数变化对转子位置估计性能和系统鲁棒性的影响,基于d轴电流和电压误差,实时计算永磁体磁链和交轴电感偏差系数,并实时对改进后间接磁链法中的定子磁链计算、交直轴电流估计和负载角估计环节进行参数修正,从而提高参数变化下的转子位置估计精度。基于此构建RTLAB硬件在环的IPMSM矢量控制系统,实验结果表明:改进后的间接磁链计算法能够有效降低优化同步调制下的转子位置估计误差,增强系统鲁棒性。

关键词：内置式永磁同步电机无位置传感器控制磁链间接计算参数误差修正系统鲁棒性

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仅使用距离量测的多无人机协同环绕未知目标

航空学报 2024年第13期45卷 335-355页

作者：黄山吕永玺朱奇李珂澄史静平西北工业大学自动化学院西安710129 陕西省飞行控制与仿真技术重点实验室西安710129

针对全球定位系统(GPS)拒止环境下多架无人机(UAV)对未知目标的协同环绕导航控制问题,提出了一种仅使用距离量测的分布式控制器。与现有的多数算法不同,该控制器不需要无人机及目标的位置信息。首先假设实际距离和距离变化率可用的情况... 详细信息

针对全球定位系统(GPS)拒止环境下多架无人机(UAV)对未知目标的协同环绕导航控制问题,提出了一种仅使用距离量测的分布式控制器。与现有的多数算法不同,该控制器不需要无人机及目标的位置信息。首先假设实际距离和距离变化率可用的情况下,设计了一种制导控制器驱动单架无人机环绕目标运动。其次利用二阶滑模观测器在有限时间内完成距离变化率的估计来代替实际距离变化率。观测器的设计使用实际距离量测信息,使得无人机仅利用距离量测即可完成环绕任务。然后在距离环绕控制器的基础上,利用有限时间观测器和距离量测信息完成相对位置估计,进而设计速度协调算法来实现多架无人机对目标的均匀环绕。最后,通过数字仿真和半实物(HIL)仿真验证了方法的有效性。

关键词：多无人机距离量测有限时间滑模观测器相对位置估计均匀环绕

基于ESO的欠驱动四旋翼飞行器轨迹鲁棒控制

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系统工程与电子技术 2015年第9期37卷 2102-2108页

作者：杨立本章卫国黄得刚西北工业大学自动化学院陕西西安710129 陕西省飞行控制与仿真技术重点实验室陕西西安710129

针对欠驱动四旋翼无人飞行器的系统特性,为解决传统四旋翼飞行控制方法中存在的弱点,如系统状态变量间相互有较大耦合、控制效果易受建模误差的影响及抵御外界干扰能力较弱等弱点,设计一种基于扩张状态观测器(extended state observer,E... 详细信息

针对欠驱动四旋翼无人飞行器的系统特性,为解决传统四旋翼飞行控制方法中存在的弱点,如系统状态变量间相互有较大耦合、控制效果易受建模误差的影响及抵御外界干扰能力较弱等弱点,设计一种基于扩张状态观测器(extended state observer,ESO)的轨迹跟踪算法,由ESO实现对系统复合干扰的估计,并在控制律中对复合干扰进行实时补偿。由于ESO只需要测量系统输出即可实现对复合干扰的精确估计,因此在实际系统中易于实现,为验证所提算法,进行两种不同情况下的仿真研究,分别为矩形轨迹跟踪和圆形轨迹跟踪,仿真结果验证了所提算法的可行性。

关键词：欠驱动扩张观测器干扰抑制轨迹跟踪

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电机驱动用新型谐振直流环节电压源逆变器

中国电机工程学报 2008年第12期28卷 60-65页

作者：贺虎成刘卫国李榕马瑞卿西北工业大学自动化学院陕西省西安市710072

为了实现电机控制系统的高功率密度和高性能运行,必须提高逆变器的工作频率以提高功率变换器的效率和增强性能。然而,较高的工作频率会引起严重的电磁干扰和开关损耗从而导致系统整体效率降低。软开关技术被认为是解决上述问题的有效方... 详细信息

为了实现电机控制系统的高功率密度和高性能运行,必须提高逆变器的工作频率以提高功率变换器的效率和增强性能。然而,较高的工作频率会引起严重的电磁干扰和开关损耗从而导致系统整体效率降低。软开关技术被认为是解决上述问题的有效方法,结合软开关技术的优点和脉宽调制(pulse width modulation,PWM)控制的特点,提出了一种新的用于电机驱动系统的谐振直流环节软开关电压源逆变器,通过在传统硬开关逆变器的直流环节添加辅助谐振单元,实现了逆变桥开关器件的PWM软开关动作,同时,辅助谐振单元的开关也为软开关操作。文中阐述了该软开关逆变器拓扑的动作时序和动作模式,并对软开关动作时序的瞬态过渡过程进行了数学分析。对提出的新型软开关逆变器驱动无刷直流电机进行了仿真和实验研究,结果验证了电路结构和理论分析的正确性与可行性。

关键词：并联谐振电压源逆变器电机驱动零电压开关零电流开关

基于模型特征分析的质子交换膜燃料电池建模研究综述

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中国电机工程学报 2021年第22期41卷 7712-7729页

作者：马睿任子俊谢任友赵冬冬皇甫宜耿西北工业大学自动化学院陕西省西安市710129

质子交换膜燃料电池建模(proton exchange membrane fuel cell,PEMFC)研究是实现其新特性验证、新结构设计、新控制策略分析的重要手段,具有模型特征繁多、建模方法多样的特点。该文基于质子交换膜燃料电池"组件-单体-电堆"的模型层级特... 详细信息

质子交换膜燃料电池建模(proton exchange membrane fuel cell,PEMFC)研究是实现其新特性验证、新结构设计、新控制策略分析的重要手段,具有模型特征繁多、建模方法多样的特点。该文基于质子交换膜燃料电池"组件-单体-电堆"的模型层级特征,和从"零维"到"三维"的模型维度特征,将国内外已有的质子交换膜燃料电池建模方法进行综述,并分析机理建模、半经验建模、经验建模和数据驱动建模之间的区别和联系、优缺点和适用性。最后,对未来质子交换膜燃料电池建模研究的发展趋势进行展望。该文研究内容可为质子交换膜燃料电池相关建模研究提供参考和借鉴。

关键词：质子交换膜燃料电池建模机理分析数据驱动

基于级联多模块的永磁同步电机驱动系统传导EMI建模与预测

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中国电机工程学报 2022年第12期42卷 4603-4611页

作者：赵丹申科刘卫国梁培鑫樊昱琨段晓丽西北工业大学自动化学院陕西省西安市710072 航空工业航空电力系统航空科技重点实验室陕西省西安市710065

随着半导体器件开关频率的不断提高,采用脉宽调制(pulse width modulation,PWM)技术的电机驱动系统面临着严重的传导电磁干扰问题。在实际应用中,诸如滤波器、电缆、电机及驱动器单元通常处于级联状态,同时系统级的电磁干扰(electromagn... 详细信息

随着半导体器件开关频率的不断提高,采用脉宽调制(pulse width modulation,PWM)技术的电机驱动系统面临着严重的传导电磁干扰问题。在实际应用中,诸如滤波器、电缆、电机及驱动器单元通常处于级联状态,同时系统级的电磁干扰(electromagnetic interference,EMI)预测无需获得系统内部每个支路/节点的EMI信息。针对上述特点,文中提出一种基于级联T参数的模块化EMI建模方法。所提方法采用基于替换定理的干扰源建模技术以考虑交流电机驱动系统中的PWM开关动作行为。同时,该方法将系统中的各个阻抗单元视为一个二端口网络“黑盒”,并采用T参数进行描述以避免Z参数不能直接应用于级联单元运算的问题。此外,对EMI标准未限制的级联器件单元进行模块化划分,并采用T矩阵运算对其进行简化,该简化过程不存在理论近似。理论分析表明,因EMI优化而增加或改变滤波器等级联模块时,基于级联T矩阵的EMI预测方法只需对涉及的级联单元重新进行划分和阻抗计算即可。最后,以一台永磁电机驱动系统为例进行分析及验证,实验对比结果表明,所提模型具有模块化、复杂度低的特点。

关键词：永磁同步电机驱动系统模块化级联网络电磁干扰预测模型