电工技术学报杂志

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电工技术学报杂志 北大期刊 CSCD期刊 统计源期刊

Transactions of China Electrotechnical Society

  • 11-2188/TM 国内刊号
  • 1000-6753 国际刊号
  • 3.2 影响因子
  • 1-3个月下单 审稿周期
电工技术学报是中国电工技术学会主办的一本学术期刊,主要刊载该领域内的原创性研究论文、综述和评论等。杂志于1986年创刊,目前已被上海图书馆馆藏、北大期刊(中国人文社会科学期刊)等知名数据库收录,是中国科学技术协会主管的国家重点学术期刊之一。电工技术学报在学术界享有很高的声誉和影响力,该期刊发表的文章具有较高的学术水平和实践价值,为读者提供更多的实践案例和行业信息,得到了广大读者的广泛关注和引用。
栏目设置:大容量电力电子装置技术与应用专题、电工理论、电机及其系统、电力电子、高电压与放电

电工技术学报 2013年第07期杂志 文档列表

电工技术学报杂志特种电机专题
多自由度短行程超精密平面电机技术发展综述1-11

摘要:多自由度短行程超精密平面电机具有高精度、高速度、高频响等优点,在半导体光刻加工、超精密测量、生物芯片技术等现代精密、超精密加工装备领域具有广阔的应用前景,近年来受到学术界的广泛关注。本文介绍了多自由度短行程超精密平面电机的研究现状,对近年来国内外用于实现超精密定位的主流结构进行了综述,总结了目前超精密平面电机的主要研究内容与关键技术,并讨论了其未来的发展趋势。

双定子锥形永磁同步电机的弱磁研究12-18

摘要:提出一种新型的双定子锥形永磁同步电机方案,该电机由外内两个电机定子和锥形转子构成。通过控制内电机定子电流,实现锥形转子的轴向移动以增大气隙长度,同时减小定转子的耦合面积,从而实现永磁同步电机的弱磁扩速运行。论文给出了几种常见的双定子锥形永磁电机结构方案并阐述了其工作原理;建立了锥形永磁电机的等效磁网络和三维有限元模型,对其磁场分布及气隙磁通密度随锥角及转子轴向位移的变化进行了仿真分析,研究该类电机空载反电动势变化及弱磁扩速能力。研制了双定子锥形样机,对空载反电动势随锥角和轴向位移变化趋势进行了实验验证;理论分析和实验研究一致性良好。本文研究表明双定子锥形电机不仅具有良好的弱磁扩速性能,还具有宽恒功率区等优点,可为永磁电机弱磁扩速提供借鉴。

电动汽车用双三相永磁同步电机饱和电感特性分析及计算方法19-25

摘要:首先分析了双三相电机磁动势谐波,并根据分析结果确定了电机的极槽配合以及电机的结构。电感作为电机的重要参数,在电机的控制以及特性分析中极其重要。本文分析了饱和电感对电机输出特性的影响,得出了电机出现局部饱和时,交轴电流会对电机的转子磁链产生去磁作用的结论。由于常规方法只能计算电感在不饱和时的电感值,一旦电机出现饱和情况,常规方法将无法对其进行准确计算,本文基于有限元仿真软件Flux,提出了一种准确计算电感的方法,以磁路的磁导为依据,将非线性的饱和电感公式化,从而求出电机饱和状态下的瞬时电感。最后,将计算得到的电感带入到转矩计算公式中,解析计算、仿真与实验得到的转矩吻合,验证了该方法的可靠性。

基于旋转高频信号法的IPMSM无位置传感器控制26-31

摘要:研究了一种利用旋转高频电压信号实现内置式永磁同步电机(IPMSM)无位置传感器控制的方法。利用α-β轴系下的高频电流响应峰值表达式中的位置信息实现对转子空间凸极位置的检测;并通过跟踪高频电流矢量最大幅值所对应的相位角实现对转子磁极极性的辨别,进而构建了完善的转子位置观测器模型。基于此构建了IPMSM的矢量控制系统,分析了系统实现时的信号处理及死区补偿措施,并进行了仿真和实验研究。结果表明:该位置观测器能够有效实现对转子位置的估算,基于此观测器设计的IPMSM矢量控制系统具有良好的稳态和动态性能。

考虑磁场交叉耦合的内嵌式永磁同步电机初始位置检测技术32-38

摘要:针对内嵌式永磁同步电机磁场交叉耦合以及初始位置预估精度低的特点,提出一种考虑磁场交叉耦合的永磁同步电机初始位置检测方法。建立考虑磁场交叉耦合的定子电流随磁链变化的二阶泰勒级数模型,利用定子高频电流响应的一次负序分量预估转子位置,二次正序分量检测磁极极性,并补偿磁场交叉耦合引起的角度偏差。仿真及实验结果表明,采用该方法预估转子初始位置能够保证电机的可靠起动,简单易行并能够得到比较好的预估精度。

新型Halbach次级结构永磁同步直线电机39-45

摘要:提出一种新型Halbach次级结构的无铁心永磁同步直线电机,介绍了该新型直线电机的结构和原理,利用矢量磁位和边界条件对Halbach永磁阵列所产生的磁场进行解析分析,得到气隙磁通密度的表达式,建立直线电机的数学模型。通过研究分析,设计制造一台样机并进行相关实验研究,通过对比实验和仿真结果,来验证解析设计的合理性。

基于磁场能量摄动法的多段永磁直线电机段间电感参数的研究46-55

摘要:铁心连续分段式永磁直线电机的单段定子包括动、定子耦合区域与未耦合区域,其中未耦合区域为半开域磁场。本文从单段定子的区域磁场特征分析入手,分别进行齿槽效应等效、半开域磁场边界确定等求解问题的处理,通过积分获得区域磁场储能并将其函数化,由端部补偿储能等效求取三相互感的不对称分量,进而基于能量摄动法获得分段永磁电机在段间过渡时增量自感及互感的变化规律;同时分析不同定、动子长度比对段间动态电感的影响规律。最后通过有限元及di/(dt)实验法验证解析结果的有效性。

一种新型混合励磁开关磁阻电机56-63

摘要:针对开关磁阻电机功率密度低的缺点,将传统开关磁阻电机与高性能的稀土永磁材料相结合,提出一种新型混合励磁开关磁阻电机方案。文中在分析新型混合励磁开关磁阻电机的结构与工作原理的基础上,利用等效磁网络图解法对电机的永磁磁阻转矩进行分析,指出对其大小影响的因素。应用二维电磁场有限元法分析了传统的开关磁阻电机,并研究了永磁体励磁和电机绕组的电励磁的相互关系,分析永磁体励磁对电机电磁转矩输出的作用,计算永磁体的结构尺寸对新型混合励磁开关磁阻电机性能的影响,总结电机设计和优化规律,比较了这种电机与传统电机性能上的差异。

五相逆变系统的SVPWM实现方法64-72

摘要:分析了五相逆变系统的SVPWM调制机理,提出了一种能同时抑制输出电压电流中3次谐波的NFV-SVPWM具体实现方法。文中对空间电压矢量作用时间、扇区判断、功率开关切换顺序等核心部分进行了推导演算,并分别在Matlab/Simulink和TMS320F28335中建立了NTV和NFV两种SVPWM调制方式的仿真模型和生成代码,对提出的SVPWM生成方法进行了验证。最后对NTV和NFV两种SVPWM调制方式的输出相电流和相邻线电压进行了FFT分析,得出了各自的主要谐波成分和含量。

新型旋转电磁热机热功率的研究73-79

摘要:新型旋转电磁热机,基于传统电机温升与损耗的反问题,将输入的能量完全转化为热能,并对流经内部的水媒质有磁化功能。对电磁热机的热功率进行分析是解析电磁热机内部综合物理场的基础。本文首先简要介绍了该电磁热机的工作原理,详细分析了热机的热功率构成,推导了基于二维时步有限元法的热机各热功率的解析算法。其次,针对一台样机进行了具体的热功率计算,给出了各转速下各类热功率的数值,并分析了其变化规律。最后,搭建了相应的实验平台,提出了两种热机热功率的测试方法,并进行了相关的实验研究。

一种新型结构变速恒频风力发电机组系统及其控制策略80-86

摘要:在变速恒频理论的基础上,将行星齿轮应用于风力发电系统中,提出一种双转子变速恒频风力发电(DRPMSG)系统。在变速条件下,通过机电耦合方式实现并网控制,额定风速下采用基于转速反馈最佳功率给定的最大风能跟踪控制,额定风速以上将转矩与变桨距操作结合实现恒功率控制,在Simulink下对两台同步电机组成的系统进行仿真研究并给出实验结论,验证额定风速下变速恒频控制以及并网控制策略的有效性,相比传统直驱PMSG方式,该系统在降低了电机与变流器容量的同时,也拓宽了调速范围。

电工技术学报杂志电机及其控制
基于解析模型的永磁球形电机永磁体优化设计87-95

摘要:永磁球形电机气隙磁通密度的基波幅值和波形畸变直接影响电机性能。本文采用球谐级数推导了永磁球形电机永磁体阵列气隙磁通密度径向分量的解析模型,分析了弧长系数、永磁体厚度和气隙长度对基波幅值和波形畸变率的影响。利用气隙磁场的解析模型,以基波幅值和波形畸变率为优化目标,采用粒子群算法对六极永磁体阵列进行了多目标优化并对优化结果进行了比较和验证。结果表明,在永磁体体积相同情况下,优化的平行磁化永磁体阵列比全极距平行磁化永磁体阵列和径向磁化永磁体阵列具有更高的基波幅值和更小的波形畸变率。

一种改进的内埋式永磁同步电机-脉动负载调速系统转子转速估算方法96-102

摘要:在采用无速度传感器控制的内埋式永磁同步电机(IPMSM)驱动周期性脉动负载调速系统中,为了精确地估算转子转速的脉动,提出了一种改进的转子转速估算方法。驱动系统采用转子磁场定向矢量控制和基于模型参考自适应系统(MRAS)的转子位置估算作为其基本的控制策略。通过JMAG软件对电机进行电磁场分析,得到了基于有限元方法的变参数电机模型,进而确定了随电机相电流和转子位置变化的电机参数值,将这些变化的参数嵌入到模型参考自适应系统(MRAS)中以提高转速估算的精度。同时,本文对电机输出转矩还采用了前馈补偿策略以匹配周期性脉动负载来减小转速脉动。通过实验验证了所提出方法的可行性与有效性,实验结果表明,在脉动负载条件下该改进方法能够大幅降低转子实际转速与估算转速之间的误差。

基于变流器控制策略的直驱永磁风力发电机优化设计103-109

摘要:直驱永磁风力发电机通过一个背靠背全功率变流器与电网相连,因此传统基于电网电压的直接并网同步发电机设计与分析模型不再适用于直驱永磁风力发电机。本文提出了一种新的直驱永磁风力发电机的设计分析模型,该模型综合考虑了变流器电流矢量控制策略对发电机特性和性能的影响,能更准确地反映直驱永磁风力发电机的实际运行状况。基于该模型,运用遗传算法对1.5MW、3MW、5MW、7MW和10MW五种功率等级的永磁直驱风力发电机进行了以材料成本最低为目标的优化设计,设计结果表明电机的重量和成本都得到了下降。最后运用有限元方法,对10MW永磁直驱风力发电机进行了空载、负载的性能仿真分析,仿真结果验证了本文提出的设计模型和优化设计方法的正确性。

一种海浪发电用永磁单相直线电机的工作特性与实验分析110-116

摘要:提出了一种直驱海浪发电用圆筒型单相永磁直线发电机(PMSPLG)设计方案,该电机具有初级结构简单、体积小、定位力波动幅值小的特点。首先,论文给出发电机的结构和工作原理,分析了采用Halbach永磁阵列的电机气隙磁场。其次,在旋转电机磁场能量计算方法的基础上对直线电机齿槽定位力的计算公式进行推导,得到圆筒型直线电机的齿槽定位力波动统一公式;并采用有限元方法(FEM)对电机在不同槽距和极距的匹配情况下,对电机的定位力进行仿真分析,得到电机的槽距和极距的最优尺寸。最后,分析了PMSPLG在恒速和正弦变化速度下的空载电动势变化曲线。论文给出单相永磁直线发电机同尺寸样机,实验验证了电机的电磁特性。计算与实验结果表明该直线发电机具有定位力波动幅值小、后续整流电路简单的特点;与其他采用旋转电机的波能发电装置相比,具有能量转换效率高、系统结构简单、应用成本低等特点,在海浪发电领域具有较好的应用前景。

变速往复周期运动模式下横向磁通圆筒型永磁直线电机损耗117-123

摘要:作为一种新型的圆筒型直线电机,横向磁通圆筒型永磁直线电机与传统永磁直线电机相比,定子齿槽与电枢绕组空间上相互垂直,实现了电负荷与磁负荷的解耦,易于实现高力密度,在高推力密度领域具有广泛的应用前景。本文针对在变速往复周期运动模式下横向磁通圆筒型永磁直线电机的铜耗、定子铁心损耗以及动子侧永磁体内涡流损耗展开研究。首先,研究电机按正弦规律往复运动即推力正弦变化时的铜耗计算方法。其次,计算其在变速往复周期运动模式下的定子铁心损耗,为了验证计算方法的准确性,设计了铁心损耗测试方法,并对测试结果和计算结果进行了对比分析。最后,计算其在变速往复周期运动模式下的永磁体内涡流损耗。

基于分步续流法的开关磁阻电机无位置传感器控制124-130

摘要:提出了一种开关磁阻电机(Switched Reluctance Motor,SRM)无位置控制新方案,通过调整不对称半桥型功率变换器控制逻辑,使续流分步进行:首先执行负电压续流,释放绝大部分磁场储能;后执行零电压续流,构建微检测电流。对零电压续流过程呈现的续流特征进行分析并提取特征量,可获取单相最小电感始端位置信号,实现无位置传感器控制。实验结果表明,基于此方案的PI调速控制具有良好的动态响应性能和稳定性;同时,所提方案可实现PWM、电流斩波控制(CCC)及变角度控制(APC)等多种控制方式,对实现无位置传感器条件下的SRM高性能控制具有重要意义。

12/8极单绕组无轴承开关磁阻电机绕组开路故障有限元分析131-137

摘要:由于各齿极绕组均独立控制,单绕组无轴承开关磁阻电机(SWBSRM)的容错控制更加灵活,其转矩和悬浮力在故障运行时的补偿方式具有多样化特点。为探究12/8极SWBSRM绕组开路故障下运行性能,本文针对其典型的故障类型提出不同补偿方式,运用ANSYS建模分析其电磁特性。基于有限元分析结果,优化了不同故障类型下的悬浮力补偿方式,为SWBSRM容错技术的理论与实验研究提供参考。