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电工技术学报 2016年第18期杂志 文档列表

电工技术学报杂志电机与电器

磁力齿轮发展综述1-12

摘要：磁力齿轮具有结构简单、无摩擦、无油污、少维护和自动过载保护等特点，是一种较理想的传动设备。本文综述了国内外有关磁力齿轮的研究，按照时间顺序回顾了其发展历程，总结归纳了其发展脉络和演进过程；横向比较了各种磁力齿轮的结构特点、性能差异及适用领域，阐述了磁力齿轮的关键技术；探讨了磁力齿轮的应用前景，指明了未来的研究重点和发展方向。

无轴承开关磁阻电机质量偏心振动补偿13-20

摘要：由机械不平衡等原因导致的无轴承开关磁阻电机（BSRM）质量偏心问题，造成额外的不平衡径向磁拉力和转子的径向振动，且振动会传递到定子机壳，产生机械噪声的同时影响电机运行性能，限制转速的进一步提升。分析了转子质量偏心对电机悬浮性能的影响，介绍了BSRM转子振动控制原理，设计基于坐标变换和低通滤波器的补偿控制方法，研究传统模拟PID对补偿方法的影响，对该不平衡补偿方法进行仿真，并在一台实验样机上进行实验验证。结果表明，基于坐标变换和低通滤波器的补偿方法能适应不同转子转速并有效补偿转子的同频振动位移，使得转子围绕惯性轴旋转。

基于固态切换开关的感应电机类负荷电源快速切换新策略及参数计算21-28

摘要：舰船、电厂和钢铁等生产中的重要负荷感应电机失电后要求快速地切换至备用电源，但这类动态负荷在不利条件下所带来的瞬态冲击会产生严重的后果。为解决这一问题，提出一种基于固态切换开关（SSTS）的感应电机类负荷电源快速切换控制新策略，其在各种备用电源与主电源间相位差下，既能够快速将关键负荷从主电源切换至备用电源上，又能够有效抑制电源切换中的瞬态冲击；然后，深入分析了备用电源投入控制过程中感应电机的复杂瞬态，重点讨论了影响瞬态冲击抑制的主要因素；此外，还研究计算了已知备用电源与主电源间具有相位差时控制参数与电流峰值之间的关系，并根据电流抑制需求确定控制参数；最后，通过定子电流计算结果和实测波形，验证了所提电源快速切换控制策略及参数计算的正确性和有效性。

基于负载观测的永磁电机驱动系统自抗扰控制29-36

摘要：针对永磁同步电机（PMSM）的车辆驱动系统在负载变化过程中转速受到较大影响的问题，结合自抗扰控制器（ADRC），采用对负载扰动进行观测并补偿来抑制外部扰动的方法，设计了基于负载观测的二阶ADRC速度控制系统。对负载观测ADRC的控制方程进行了推导，并将负载观测控制量作为速度环的补偿控制输入。同时与未加入负载扰动的ADRC系统作对比研究。仿真与实验结果表明，带有负载观测的ADRC调速系统具有更强的抗扰动能力，提高了PMSM变频调速系统的动态稳定性能和响应能力，证明了带有负载观测的ADRC控制系统能够更好地满足电传动履带车辆的控制系统要求。

基于扰动观测器的永磁同步电机预测电流控制37-45

摘要：基于面贴式永磁同步电机（SMPMSM）离散数学模型，提出一种无差拍预测电流控制方法。为补偿模型误差以及电压型逆变器死区时间对电流控制精度的影响，设计两个并行的扰动观测器来实时估计模型不确定项及由死区时间和逆变器非线性所引起的扰动电压，并证明了其稳定性。实验结果表明，基于预测电流控制算法的电流环具有良好的动态性能，观测器通过补偿参数摄动及死区时间的影响，使算法具有很好的鲁棒性并抵制了电流谐波分量。

基于粗糙集理论和生命初态信息的继电器寿命预测方法46-53

摘要：工作寿命是表征产品可靠性的重要特征量。对于继电器这类长寿命产品，以寿命为指标进行产品筛选的方法目前还未得到深入研究。近来通过对继电器寿命试验数据进行分析发现：继电器个体的寿命与其生命初期的性态有关，初期性态较好的个体其寿命也较长，反之则寿命较短。本文基于这一发现提出了继电器的个体寿命预测与筛选方法，即首先通过寿命试验获取一组样本在生命初期的性能参数值与寿命值，然后利用粗糙集理论中的属性约简提取一组与寿命相关的性能参数，并建立一组寿命决策规则。此后对于任一同型产品，只要测出其生命初态信息即可根据这组规则预测其寿命，进而完成以寿命为指标的继电器产品筛选。本文最后进行了实例分析，结果表明了该方法的有效性。

电工技术学报杂志电工理论

径向磁场与环向电流作用的电磁发射模式54-58

摘要：常规线圈型电磁发射器的径向应力远大于轴向加速力，因此构建了径向磁场与环向电流作用的多极矩场电磁发射模式；介绍了多极矩场电磁发射器的系统设计，分析了弹射部分和多级加速部分电磁力的产生，基于抛体电流丝法建立了发射系统的机电方程；采用电磁场有限元与瞬态电路耦合法，仿真分析了单级8极矩场电磁发射的瞬态过程；搭建原理性缩比实验，验证了多极矩场电磁发射模式的可行性。

三芯海底电缆中复合光纤与导体温度关系建模59-65

摘要：三芯光纤复合海底电缆中光纤以内填充层热阻的准确计算是建立光纤与导体温度关系的关键和难点。本文在建立三芯海缆热路模型的基础上，根据虚拟热源和镜像法，利用光纤温度计算出填充层外径处温度，进而计算出铠装层外径处温度；根据傅氏传热学原理计算出光纤处等温面至铠装层外径处等温面的热阻；利用形状因子法计算出填充层内径至铠装层外径的总热阻，再减去光纤处等温面至铠装层外径处等温面的热阻，得到光纤以内填充层的热阻；根据热路模型建立了光纤与导体的温度关系方程，并用有限元求解结果验证了方程的正确性。结果表明，三芯海缆的光纤与导体温度呈线性关系，导体温度每上升1.15℃，光纤温度上升1℃；相同导体温度下，环境温度每上升7.7℃，光纤温度上升1℃。根据光纤温度和环境温度可计算出导体温度，作为三芯海缆导体温度监测和载流量计算的理论依据。

基于散射参数法的EMI滤波器电磁噪声抑制效果预测66-74

摘要：EMI滤波器是抑制传导噪声的重要手段之一，尤其是高性能的EMI滤波器的应用，对电力电子设备的干扰具有很好的抑制作用。基于传输线理论得到并联传输线的共模及差模参数，通过推导和测试得到噪声源阻抗、负载阻抗及其等效结构，求解得到基于阻抗法的插入损耗（IL）。但是，在高频条件下，EMI滤波器及传输线不仅存在自寄生参数，还存在互寄生参数，这些互寄生参数很难通过阻抗法来等效。本文在传输线等效共模与差模参数频率特性的基础上，根据传输线理论得到噪声源阻抗及负载阻抗；以共模滤波器为例，基于阻抗法预测滤波器对噪声的衰减能力，并与实际测试值进行比较。然而，由于阻抗法不能很好地预测高频条件下的噪声衰减，本文以波的“入射与反射”为核心，进一步提出一种利用S参数来预测阻抗不匹配条件下噪声衰减的方法，研究表明，散射参数法由于考虑了元件间的互寄生参数，具有更好的高频性能。

电工技术学报杂志电力电子

一种单级隔离型Sepic逆变器75-82

摘要：提出了一种新型单级隔离型Sepic逆变器。该逆变器只需三个有源开关和一个高频变压器，结构简单、易于实现。该逆变器由直流Sepic变换器扩展而来，因而具有升降压能力，适于直流侧电压宽范围波动的可再生能源发电系统。介绍了所提逆变器的电路结构和工作原理，采用单周期控制实现了系统的闭环控制；给出了该逆变器的磁集成设计方案；在理论分析的基础上，进行了仿真和实验验证。仿真和实验结果表明，该逆变器具有良好的动、静态性能。

单一直流源的七电平混合级联逆变器83-91

摘要：针对传统的两单元H桥混合级联逆变器需要两个独立的直流源问题，采用电容来代替低压单元直流源，只需高压单元直流源就可实现级联逆变器七电平输出。在载波层叠PWM调制方式下，可以通过选择输出电平的不同组合方式来控制电容充放电，分析了电容电压稳定到高压单元直流源二分之一电压所需满足的条件，得到决定电容电压能否稳定到目标值的两个因素。通过损耗分析比较，得到电容电压稳定控制的最优方案。最后系统仿真与实验结果验证了理论分析的正确性。

对称控制全桥谐振PWM软开关变换器92-99

摘要：针对传统对称控制全桥变换器不能实现软开关而导致变换器效率较低的现状，提出了对称控制全桥谐振PWM(FB-RPWM)变换器，详细分析了FB-RPWM变换器的工作模式及其稳态特性。分析结果表明：FB-RPWM变换器虽然采用对称控制，却仍在全负载范围内实现了所有桥臂开关管的零电压开通（ZVS）和输出二极管的零电流关断（ZCS），且其输入输出电压传输比与负载、开关频率和占空比无关，呈现出直-直变压器（DCX）的工作特性。与移相全桥（PSFB）变换器相比，FB-RPWM变换器减小了两个开关管的关断电流，且变压器一次侧采用隔直电容，实现了励磁电感电流的零直流偏量，降低了变压器损耗，进一步提高了变换器的效率。最后，搭建了一台400V输入、50V/10A输出的实验装置，验证了理论分析的正确性。

开关DC-DC变换器电容电流脉冲序列控制100-107

摘要：提出一种电容电流脉冲序列（CC-PT）控制技术。与传统脉冲序列（PT）控制技术不同，CC-PT控制技术通过采样电容电流与预设高、低基准电流比较，得到两组频率相同、占空比变化的高、低功率控制脉冲。以CC-PT控制Buck变换器为例，阐述了其工作原理，分析了其控制特性。理论分析与实验结果表明，CC-PT控制技术采用电容电流作为内环反馈，限制了电感电流纹波的变化范围，有效抑制了低频振荡，减小了变换器输出电压纹波。实验结果表明，CC-PT控制连续导电模式（CCM）开关变换器同样具有PT控制瞬态响应速度快的优点，且具有比PT优越的稳态特性。

基于模块化多电平矩阵变换器的电力电子变压器控制策略108-115

摘要：为实现机车牵引电力电子变压器（PET）小型轻量化的目标，对基于模块化多电平矩阵变换器（M3C）的PET新型拓扑结构进行研究。该拓扑结构的核心M3C的易扩展性及输出任意波形的灵活性使该拓扑结构特别适用于中/高电压大功率的场合，尤其是高速动车机组中。该拓扑结构只需要一个中频变压器，在体积和重量上较已存在的拓扑具有明显优势。本文介绍了基于M3C的PET拓扑基本结构，通过建立该拓扑的数学模型，提出了一套M3C和二次侧全桥独立控制策略，用Matlab搭建了该拓扑结构的Simulink模型，并在实时仿真器RT-lab上进行了实时仿真验证，实验结果验证了提出控制策略的可行性和有效性，并具有优良的动静态特性。

光伏并网逆变器非线性离散最速误差反馈控制策略116-123

摘要：基于LC滤波器的光伏并网逆变器输出电流通常采用dq或αβ坐标系下的线性控制策略，难以克服内外扰动等不确定因素对系统的不利影响，因而系统鲁棒性较差。在重新建立光伏并网逆变器非线性数学模型的基础上，提出一种基于非线性离散最速函数的控制策略，通过误差反馈实现逆变器输出电流的快速无差跟踪，提高系统抗干扰能力。搭建以TI公司DSP2812为控制核心的4.5kW三相光伏并网逆变器样机，实验证明了该方法的优越性。

一种在线计算多模式空间矢量调制算法及其FPGA实现124-133

摘要：针对大功率牵引传动系统中开关频率低的特点，在列车运行全速度范围内，牵引逆变器广泛采用多模式调制算法。为此，给出了一种新颖的在线计算多模式空间矢量脉宽调制（SVPWM）算法并研究了不同调制模式间的切换方法。给出了该算法基于现场可编程逻辑门阵列（FPGA）的详细设计方案，通过简化乘法器、高效率开方器、除法器等关键性设计使核心数字信号处理器（DSP）避免了大量运算，同时兼具FPGA速度快、可靠度高、可移植性好等优点。最后，采用DSP-FPGA的控制系统，基于RT-LAB的半实物（HIL）实验平台对该在线计算多模式SVPWM算法的正确性和基于FPGA设计方案的可行性进行了验证。

IGBT模块栅极电压米勒平台时延与结温的关系134-141

摘要：通过对IGBT模块栅极电压米勒平台的时延与结温Tj的关系进行研究，首先从理论角度分析了米勒平台时延温度特性；其次设计了稳定可靠的米勒时延测量系统实现栅极米勒平台时间延迟的精确测量；最后，在一定条件（恒定电压、恒定电流）下对米勒平台的时延与结温的关系进行了实验验证。理论与实验均证实，米勒平台的时间延迟随结温的变化而变化，且二者呈现非常好的线性比例关系，结温Tj每升高1℃，栅极电压米勒平台时间延长0.74ns左右。

电工技术学报杂志电力系统

考虑充电需求与随机事件的光伏充电站实时运行策略142-150

摘要：电动汽车光伏充电站是将充电设施与光伏发电系统进行结合的有效形式，能有效地减少电动汽车的间接碳排放，降低充电行为对配电网的影响。针对电动汽车光伏充电站，提出了一种实时运行策略。该策略将电动汽车按充电行为分为刚性充电和柔性充电两类，以满足电动汽车充电需求、提高光伏就地消纳和降低充电行为对配电网的影响为原则。该策略包含4个部分：电动汽车交互分类，电动汽车充电可行域，动态事件触发机制和电动汽车实时功率分配算法。此外，该策略是基于非预测机制，避免了因预测算法精度问题而引入的不确定误差。通过仿真实验结果综合分析可知，该策略能有效发挥光伏充电站的优势并且实现预期目标，对于光伏充电站的推广具有一定的价值和意义。