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[期刊] 实验技术与管理
[作者]
马骏杰 孔维文 郝慎才 王钦钰 赵岩
将Matlab/Simulink仿真软件引入电力电子课程实验教学环节,开发了斩控式交流变换器的Simulink仿真实验。以Cuk型AC-AC变换器仿真实验为例,使用Simulink搭建仿真电路模型,分析了占空比改变前后的AC-AC变换器输入输出电压波形以及关键元件处于异常时的输入输出电压仿真波形。实验结果与理论分析一致,说明将Simulink仿真应用在实践教学中可以准确、方便地获取实验结果。
关键词：
电压变换 AC-AC变换器 仿真实验教学
[期刊] 实验技术与管理
[作者]
李文娟 马鸣一 邸金霖 岳春风
为了使控制理论课程的教学效果更加理想,提出将控制理论的教学与负载模拟变换器仿真实验相结合的教学方法。探讨解决传统PI控制稳定性差、无法实现对指令电流的无静差跟踪等问题,提出了改进重复控制的方案。给出了改进重复控制器的设计步骤以及具体参数。在Simulink仿真平台上建立了负载模拟变换器的系统仿真模型,对阻感性负载、阻容性负载以及突变负载进行了模拟与分析。结果表明:采用改进重复控制的负载模拟变换器,可以实现对指令电流的无静差跟踪,并且谐波畸变率低,可以更好地模拟负载。
[期刊] 实验技术与管理
[作者]
王攀攀 段森 童志刚 于东升 许允之 韩丽
为解决传统Boost电路升压能力不足、输入电流纹波大的问题,提出一种基于耦合电感的新型DC/DC变换器。在变换器的前级将耦合电感和电容相结合,实现零输入电流纹波;在变换器的后级利用耦合电感倍压单元扩展变换器的电压增益;引入二极管+电容的箝位电路,用以抑制漏感带来的电压尖峰,进而形成新的变换器拓扑结构。依据电路理论分析了变换器的工作原理和工作特性,并以光伏发电系统中的直流升压环节作为应用背景,在Simulink仿真平台上进行了实验验证和分析。实验结果表明:该变换器具有高电压增益、零输入纹波和低电压应力的特点。
关键词：
DC/DC变换器 耦合电感 仿真实验
[期刊] 实验技术与管理
[作者]
张勤进 刘彦呈 牛京威 庄绪洲 刘凤春 李霄燕
针对船舶电工学系列课程中电力电子功率变换技术基础知识的自主学习和创新实践,开发出一套开放式功率开关变换技术实验平台。该实验平台由主电路模块、采样及驱动模块、控制系统模块、仿真系统模块等构成,可用于变换器的升降压斩波实验、功率器件特性实验、负载特性实验和创新型实验等实验项目,具有自主学习现代电力电子功率开关变换技术、微处理器技术及自动控制原理的实践教学功能,有利于培养学生独立学习、创新思维的能力。
[期刊] 实验技术与管理
[作者]
江加辉 张韬 张传誉 王振坤 王春芳
光伏电池作为一种清洁高效的新能源受到广泛关注，但其子模块在串联使用过程中因不均匀老化、局部遮光等原因易发生功率失配，从而产生“热斑效应”，降低光伏电池的利用率和使用寿命。为了使学生深入了解光伏电池模型及其串联不匹配带来的特性表征以及如何解决这一问题，该文研制了一个基于多端口直流变换器的光伏电池DMPPT(distributed maximum power point tracking，最大功率点跟踪)实验平台。首先，对光伏电池进行建模并分析了光伏电池的串联失配特性；然后，分析研究了多端口直流变换器在光伏模块串联应用中的电压均衡策略；最后，研制了36 V/200 W基于多端口Buck-Boost直流变换器的DMPPT实验平台，得到了系统稳态波形，并与采用二极管旁路的方式进行了对比。学生可通过该实验平台和该实验案例更加深入地了解光伏电池模型及其失配特性，以及如何采用多端口变换器实现光伏电池的DMPPT，掌握光伏电池的建模方法，培养发现问题、解决问题、仿真验证的实践能力。
[期刊] 实验技术与管理
[作者]
赵海滨 颜世玉 刘冲 陆志国 于清文
以二阶非线性系统为研究对象设计滑模面,采用滑模控制器分别进行平衡控制和轨迹跟踪控制。在滑模控制器的设计中,采用指数趋近律,并利用Lyapunov理论证明了闭环系统的稳定性。在控制器中,采用饱和函数代替符号函数,对抖振现象进行抑制。采用Matlab/Simulink软件建立了滑模控制仿真实验系统,能够进行平衡控制和轨迹跟踪控制,并对实验结果进行了分析。
[期刊] 实验技术与管理
[作者]
尹教建 尹超凡 孙上饶 曹丹平 王文军 王玉斗
为将原理抽象、系统复杂的分布式光纤声波传感（DAS）系统引入物理实验教学，基于MATLAB/Simulink软件开发了DAS系统仿真实验。首先设计直接探测式DAS系统结构，然后给出激光器数学模型、分布式光纤背向瑞利散射数学模型、扰动施加数学模型和光电探测器数学模型，最后搭建Simulink仿真实验平台。基于开发的仿真实验，仿真了不同参数下的DAS系统特性，结果表明，随着激光器线宽和频移率的增加，探测信号中的噪声强度近似线性增大，在系统中加入光放大器能够提高探测信号的信噪比，克服光电探测器的噪声干扰。该仿真实验操作简单、现象直观，可以使学生直观地接触光纤传感的前沿技术，更好地理解DAS系统的工作原理与动态特性，激发学生的实验兴趣，提高其编程能力和分析应用能力。
[期刊] 实验技术与管理
[作者]
赵海滨 刘冲 陆志国 颜世玉 于清文
将典型的两自由度欠驱动机械系统"旋转激励的平移振荡器"(TORA)作为一个基准系统进行了仿真实验的开发。介绍了TORA系统的特点和动力学方程,采用Matlab/Simulink建立TORA系统的仿真实验平台,采用PD控制器进行控制,通过改变系统的参数分析各参数对系统的影响。该仿真模型能够加深学生对TORA系统的理解,有助于欠驱动系统的理论教学和实验教学。
[期刊] 实验技术与管理
[作者]
陈龙 卢旺
设计一个滑模变结构控制器以实现变换器良好的输出性能。根据变换器的状态方程,建立系统的数学模型,以指数趋近律作为控制律,得到滑模控制器表达式,采用边界层滑模控制技术减小控制器的抖振,并利用李雅普诺夫函数验证系统的稳定性。Matlab仿真与实验平台实测结果表明,设计的滑模控制器与PID控制器相比具有响应快速、过冲小、鲁棒性强等优点。该实验可加强学生对滑模变结构控制与Buck变换器相关知识的理解,提高学生的实践动手能力以及实验积极性。
[期刊] 实验技术与管理
[作者]
蔡逢煌 龚兴阳 柴琴琴 王武
该文以双有源桥DC-DC变换器为对象，详细分析了变换器在三重移相调制下的两种数学模型，又基于这两种数学模型提出了对应的电感电流优化控制策略，搭建了包含MATLAB/Simulink仿真平台、StarSim半实物仿真平台和实物平台的三阶段实验平台，在平台中通过实验验证了优化控制策略的可行性和有效性。所设计的三阶段开发流程能够加深学生对电力电子领域相关知识的理解，逐步提升学生的理论分析能力、仿真验证能力和实践操作能力。
[期刊] 实验技术与管理
[作者]
张丽霞 王洋 杜银景 康伟 康忠健
双向全桥直流变换器的电感电流应力和回流功率大小决定着变换器工作效率的高低。通过构造拉格朗日函数的方法对单移相(SPS)和双重移相(DPS)直流变换器的电感电流应力和回流功率进行分段优化控制,从而最大程度地降低变换器的电感电流应力和回流功率,提高变换器的工作效率。比较分析了各类型优化策略的回流功率和电感电流应力,最后通过MATLAB/Simulink平台仿真验证各种优化策略的可行性与有效性,在提高学生仿真能力的同时,使学生对双向全桥优化控制有一个更直观、全面的认识。
[期刊] 实验技术与管理
[作者]
张艺明 周明珠 刘超 庄一展
高升压、高效率、高功率密度的DC-DC变换器是可再生能源系统的重要组成部分。耦合电感因其良好的调压特性和高功率密度等特点广泛应用于高升压直流变换器拓扑的构造。基于耦合电感的高升压boost变换器种类非常多，为了帮助学生更好地理解这些变换器，并掌握它们的拓扑规律，该文采用“倍压单元-变换器拓扑-演化规律”思路，总结了一系列非隔离型高升压直流变换器的演变规律。以Y源结构的耦合电感高升压boost变换器为例，进行了模态分析和电压增益推导。为了验证该高升压直流变换器的稳态性质和动态性质，搭建了实验平台，并验证了该变换器的可行性和稳定性，旨在帮助学生加强对电力电子中高升压直流变换器的直观认识和理解，并提升归纳总结能力。
[期刊] 沈阳农业大学学报
[作者]
王俊 毕长生 谢易澎 董文静
将可以实现软开关功能的零电压(ZVS)移相全桥直流变换器应用于电力电子变压器中,分析其各个环节的作用并设定相应的控制策略,仿真结果表明:该变换器在电力电子变压器中仍然可以实现软开关功能,适合工作于高频状态下,有利于降低装置的体积和提高装置的工作效率。通过采用合适的控制策略,电力电子变压器的输入电流和输出电压波形情况良好,证明电力电子变压器在实现电压等级变换和能量传递的基本功能的同时,还具备应对电压波动和网侧谐波含量大等电能质量问题的功能。
[期刊] 实验技术与管理
[作者]
赵海滨 刘冲 陆志国 颜世玉 于清文
根据动力学方程,利用Matlab/Simulink建立了欠驱动两杆机械臂Pendubot的仿真模型和控制器。控制器包括摆起控制器、平衡控制器和切换控制器。摆起控制器采用部分反馈线性化方法,平衡控制器采用线性二次型调节器(LQR)。首先进行Pendubot系统的摆起控制,然后当接近竖直向上的位置时,将控制器转换为平衡控制器。该仿真实验有利于培养学生的实际动手能力、独立思考能力和创新能力。
[期刊] 实验技术与管理
[作者]
张圣 李震梅 李海涛 路通 柳娜
将虚拟实验仿真系统引入电路课程的教学中,利用Matlab/Simulink搭建脉冲电源硬件电路的数学模型,利用LabVIEW的MIT接口技术,将Simulink和LabVIEW无缝连接,实现联合仿真。仿真实验的结果与理论计算结果一致,排除了高电压、大电流实验存在的安全隐患问题。该虚拟仿真实验平台具有执行效率高、操作简单的特点,可帮助教师、学生和科研人员更好地理解复杂电路问题。
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