磁悬浮开关磁阻电机及其关键技术发展综述
摘要：磁悬浮开关磁阻电机结合磁轴承技术与开关磁阻电机优点,通过径向力的主动控制,有效改善了开关磁阻电机因不平衡磁拉力造成的振动和噪声问题,在航空航天、飞轮储能等领域具有非常广阔的发展前景。结合国内外相关文献,介绍了磁悬浮开关磁阻电机的研究现状,总结了目前磁悬浮开关磁阻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。基于改进磁场分割法的开关磁阻电机径向力波抑制能力解析计算
摘要：电磁振动的抑制是开关磁阻电机研究的热点问题之一。因此提出了一种基于抛物线弧改进的磁场分割法,用于复杂定子、转子形状的开关磁阻电机气隙磁导计算。基于改进磁场分割法,提出了一种开关磁阻电机径向力波抑制百分比的解析计算方法,通过转子形状改变带来的气隙磁导的变化,以比值方式计算了径向力波的抑制程度,可以为基于改变定子、转子形状的振动抑制设计提供依据。以转子两侧开槽的开关磁阻电机为例,分别使用基于抛物线弧和椭圆弧的磁场分割法计算了绕组电感和径向力波抑制百分比,并与有限元分析和样机试验结果进行对比验证,结果表明改进的磁场分割法和径向力波抑制百分比计算方法是正确、有效的。考虑发热限制的双余度无刷直流电机定子裂比优化方法
摘要：针对一种航空机电作动器用双余度无刷直流电机在外形尺寸及发热限制下的转矩提升问题,提出一种新型的双余度无刷直流电机定子裂比优化方法。该优化方法通过限定铜耗密度以限制电机整体发热,限定电流密度以限制绕组局部发热,以发热限制为电磁转矩边界,针对单绕组工作冷备份与双绕组工作热备份两种备份方式,通过分析电磁转矩与定子裂比的关系,推导得出两种备份方式使电磁转矩最大的最优定子裂比表达式。利用有限元仿真对最优定子裂比解析值进行了验证,误差小于2%;依照本方法试制出样机,样机电磁转矩测试值与解析值相比误差为9.3%。仿真及测试结果表明,所提出的新型定子裂比优化方法可在双余度无刷直流电机外形尺寸一定、限制发热条件下,使转矩得到充分提升。消弱永磁驱动器齿槽转矩的斜极优化方法
摘要：采用斜极结构消弱永磁驱动器的齿槽转矩,利用解析方法推导出具有斜极结构的永磁驱动器齿槽转矩解析表达式。采用Ansys有限元仿真和中心复合实验设计获取响应值,根据响应值建立斜极结构永磁驱动器的二阶响应面回归模型。并基于该模型,选择永磁驱动器齿槽转矩最小为目标,利用粒子群优化算法对其主要结构参数进行优化,得出最优结构参数组合。对斜极结构永磁驱动器分别进行了解析和优化,结果表明,优化方法可以显著地消弱永磁驱动器的齿槽转矩,避免产生转矩波动,提高了系统的控制准确度,证明所得出的结论是正确、有效的。纵-弯复合旋转式超声波电动机的优化设计与性能分析
摘要：提出一种采用压电叠堆和压电双晶悬臂板构成的新型纵-弯复合旋转式超声波电动机,利用电动机定子的一阶纵振动和二阶弯曲振动模态复合形成接触头的椭圆运动,实现电动机的旋转驱动。分析了电动机的总体结构和运行机理,利用有限元方法建立了电动机定子的机电耦合模型,通过对定子的模态分析和结构优化设计,确定了定子的两个工作模态以及两工作模态频率的调谐。通过对定子振动特性的分析,验证了电动机设计方法和设计思路的正确性。最后,利用冲量定理和能量守恒原理建立了电动机的力传递模型,数值分析了电动机的机械输出特性。研究结果对于改善和优化超声波电动机的输出性能以及电动机的建模具有实践指导作用。电动汽车用IPMSM直接转矩控制系统效率优化
摘要：为提升电动汽车续航里程,提出一种车用内置式永磁同步电动机（IPMSM）直接转矩控制系统的在线效率优化方法。首先分析IPMSM的铜损和铁损,并将控制器损耗归入铜损,以全面考虑IPMSM驱动系统的电磁损耗。同时推导了铜损和总电磁损耗随定子磁链变化规律,并在此基础上,得到一种适用于电动汽车频繁变速运行的分区式效率优化方法。该方法利用离散化思想,根据转速和转矩将电动机运行范围分为不同区间,并在各自区间内单独作寻优搜索。所述方法对寻优算法依赖性小,实验结果验证了该在线效率优化方法的有效性和可行性。利用虚拟阻抗改善电励磁同步发电机弱磁控制性能
摘要：由于阵风的影响,电励磁直驱风力发电机可能存在超速引起的定子过电压问题,本文通过电流矢量图分析了电励磁同步发电机（EESG）的弱磁控制范围。在EESG控制系统中可以通过降低转子侧励磁电流来实现弱磁控制,但由于转子侧电感值过大导致弱磁控制响应较慢。提出一种利用虚拟电感实现快速弱磁的方法,仿真和实验结果表明基于“虚拟电感”的EESG弱磁控制方案具有较快的动态响应。4700V碳化硅PiN整流二极管
摘要：碳化硅Pi N二极管是一种理想的高压二极管器件,具有高阻断电压以及高电流导通密度的特点。通过使用有限元分析的方法对器件外延层参数以及终端结构进行了仿真,提出了优化的器件原胞和终端设计。基于50μm厚、掺杂浓度为1.5×10~（15）cm~（-3）的N型低掺杂外延,制备了电压阻断能力达到4 700V的高压碳化硅整流二极管。制备的器件具有较低的漏电流以及良好的正向导通能力,在100A/cm~2的电流导通密度条件下,器件的最低正向导通压降为3.6V。为进一步研制高压大功率碳化硅二极管器件模块提供了良好的基础。断续模式单电感双输出Buck功率因数校正变换器
摘要：传统多路输出功率因数校正（PFC）变换器多由前级PFC变换器级联多个DC-DC变换器的两级变换组成,成本高、体积大。提出了一种单级变换的单电感双输出（SIDO）Buck PFC变换器及其控制策略,并分析了其工作特性。通过对电感的分时复用控制,实现了两个输出支路的独立控制。电感电流工作在断续模式（DCM）,消除了各路的交叉影响,相对于传统两级变换的多路输出PFC变换器,减少了控制器与电感的数量,降低了变换器的体积与成本,并提高了变换器的效率。实验结果验证了此变换器高效率、高功率因数以及两个输出支路的高输出准确度控制特性。一种低环流损耗的宽范围ZVS移相全桥变换器
摘要：传统移相全桥变换器广泛应用于中、大功率DC-DC变换场合,但掉电保持要求限制了它在正常工作时的占空比,增加了一次侧环流损耗。针对该问题,提出一种减小环流损耗的新型软开关全桥变换器。通过在一次侧引入辅助耦合电感和辅助电容,二次侧引入辅助绕组和辅助开关管,该变换器不仅一次侧环流损耗得到大大的降低,而且一次侧开关管在全负载范围内也能够实现零电压开关（ZVS）,进一步提高了变换器的变换效率。文中阐述了该变换器的工作原理和特性分析,并通过一台120W/24V、开关频率为100k Hz的原理样机验证了该变换器的优点。带耦合电容型桥式ZVS直流-直流变换器
摘要：提出一种零电压开通（ZVS）的直流-直流变换器。在一种桥式开关管结构的基础上,通过在串接的两个变压器一次绕组两端并联一个耦合电容Cb,为电路的正常工作构造两个一次绕组共同导通的条件,使得两个绕组能够实现均流。变流器采用移相控制技术,不含输出侧滤波电感,而是利用变压器漏感传递能量,使得四个开关管都能获得宽负载范围的ZVS。二次侧采用开关电容倍压技术,提高了输出电压增益。详细分析了变换器各阶段工作原理、电压增益特性、ZVS实现条件以及Cb的设计。制作了一台开关频率50k Hz、负载600W、42V输入/250V输出的实验样机,该样机在轻载下就能达到92%以上的效率,实验波形验证了理论分析的正确性。ZVS全桥变换器辅助网络技术的比较研究
摘要：ZVS全桥变换器在中大功率变换场合得到了广泛的应用,但传统的移相全桥变换器同时也存在一些缺点,如软开关范围窄、占空比丢失、二次侧寄生振荡和环流损耗大等。针对这些缺点,国内外学者相继提出了许多改进方法。该文针对一些具有代表性的辅助网络技术进行了归类,结合特性分析比较了各方案的优势与不足,并提出了一种将自适应网络与并联型无源辅助网络结合后的新型自适应辅助网络。根据所提出的新型变换器拓扑,搭建了一台原理样机验证理论分析的正确性。最后对各加辅助网络的变换器优缺点进行了归纳总结。功率解耦后三相-单相矩阵变换器的闭环控制策略
摘要：三相-单相矩阵变换器（3-1 MC）不含母线电容,单相脉动功率直接耦合到输入侧,导致三相输入电流谐波含量高、输入源容量要求大。因此,文章研究了含功率解耦电路的3-1 MC拓扑,该拓扑下单相脉动功率流入功率解耦电路并构成能量流通回路,根本上解决了脉动功率对输入侧的影响。但是,3-1 MC功率解耦拓扑中增加了功率开关,影响变换器的闭环设计。于是,文章利用开关器件平均模型法逐步简化3-1 MC功率解耦拓扑的数学模型,建立变换器dq轴坐标系下的小信号模型,结合小信号模型的特点和传递函数,提出一种虚拟直流母线电压反馈的闭环控制策略并研究控制参数设计方法。最后,实验结果表明该种闭环策略能有效控制3-1 MC功率解耦拓扑,具有良好的动静态特性。分布式输入串联输出并联逆变器系统的复合式控制策略
摘要：输入串联输出并联逆变器系统适于高压直流输入、大电流交流输出的应用场合。为实现该系统的控制目标——输入均压和输出均流,提出了复合式控制的两种具体实现方案——输入均压/输出电感电流同相位控制和输入均压/输出电感电流同幅值控制。为实现系统的完全模块化,提出了一种新的分布式架构,各模块间仅通过输出电压基准同步母线、输入均压母线和平均电流母线进行相互通信。研制了样机,仿真和实验结果验证了所提方案的正确性与有效性。微网逆变器的改进鲁棒下垂多环控制
摘要：对于孤岛模式下的逆变器,其等效输出阻抗和连线阻抗差异对功率分配和环流抑制的影响较大。鲁棒下垂控制虽然可以减小阻抗差异对功率精确分配的影响,但在逆变器投入并联运行过程,存在冲击电流大、过渡时间长的不足,影响鲁棒下垂控制的实用化。为此,以阻性线路阻抗为例,提出一种改进的鲁棒下垂多环控制方法,其由功率外环和电压、电流双环构成。电压、电流双环设计中,采用考虑负载影响的控制器参数设计方法,抑制负载变化对电容电流内环跟踪性能的不利影响。功率外环通过引入阻性虚拟阻抗将逆变器的等效输出阻抗设计成阻性,提出一种改进的鲁棒下垂控制方法,与常规鲁棒下垂控制相比,可以改善逆变器的并机过程,减小并机冲击电流,加快并机过渡过程,实现平滑快速并机过渡。仿真与实验结果表明了所提理论的正确性和有效性。基于内置重复控制器改进无差拍的有源滤波器双滞环控制方法
摘要：采用内置重复控制器的方法弥补无差拍算法和离散控制系统中的周期性误差,通过对内置重复控制器的设计保证了系统的稳定裕度和稳态准确度。针对内置重复控制器动态性能差的缺点,采用基于空间矢量的滞环控制策略,结合双滞环控制思想,当误差电流落入内环时,使用最优矢量调制得到精确的开关状态;当误差电流落入外环时,使用最快矢量控制迅速减小误差电流到达新的稳态。仿真和实验皆验证了所提出的控制方法具有良好的稳态控制准确度和暂态响应速度。民用低压直流供电系统保护综述
摘要：节能环保的低压直流供电方式在民用建筑等常规领域具有很大的应用潜能,保护与安全问题的解决是其推广的关键。相较传统交流系统而言,直流系统的保护面临着更多挑战,目前该方面的研究综述鲜见。本文尝试根据国内外已有的文献资料,从民用的角度出发,对低压直流供电系统中涉及电气安全的保护策略、短路电流计算、直流灭弧问题、电容放电问题、电击防护、末端过电流保护和负载保护的特殊要求等方面的研究现状做了一个较为全面的阐述。同时,提出了低压直流供电系统保护需要进一步解决的问题。一种新型的高压直流输电系统直流侧谐波电压测量方法
摘要：提出了一种新颖的高压直流输电系统直流侧谐波电压的测量方案。该方案测量流过直流侧滤波器的电流,根据对该电流的谐波分析结果,结合滤波器的元件参数或已知的阻抗-频率特性,即可简单方便地计算得到直流侧的谐波电压。该方法仅需在传统直流滤波器的基础上进行简单改造即可实现,测量电压谐波准确度高,扩展了直流滤波器的功能。并且给出了该方案的原理和谐波电压的计算方法,分析了利用不同滤波器进行谐波电压测量的优劣,研究了滤波器参数变化对谐波电压测量结果的影响,并考虑了不同谐波源叠加的情况。通过仿真计算和实验验证了所提出方法的正确性和有效性。该方法易于实现,计算简单,能够在进行谐波滤除的同时提供高准确度的高压直流谐波电压测量,具有较好的实用价值和应用前景。
