电机与控制学报杂志 北大期刊 CSCD期刊 统计源期刊

电机与控制学报 2009年第01期杂志 文档列表

电压瞬时跌落时双级矩阵变换器的控制策略1-5

摘要：双级矩阵变换器是一种新的矩阵变换器拓扑，存在中间直流环节，因此其整流级和逆变级可以分别采用空间矢量PWM调制策略。但是由于中间直流环节没有储能的电容或者电感，输入侧电压瞬时跌落直接影响输出电压和电流，降低双级矩阵变换器的性能。为了抑制输入电压瞬时跌落对双级矩阵变换器性能的影响，提出了一种整流级电路多种调制模式切换的控制策略，根据不同调制模式下电压利用率的不同，实现整流级电路各调制模式的平滑切换，提高整流级电路电压利用率，从而保证输出性能的稳定。该方法可以将整流级电路的电压利用率由SVM调制的0．866提高到0．955。在基于逆阻式IGBT的双级矩阵变换器样机上的实验验证了提出的方法的有效性。

发电机旋转整流器故障的分形和动态测度诊断6-10

摘要：针对励磁机励磁电流频谱存在的故障频率成分随机偏移、不便于在线提取的问题，结合分形理论与动态测度的概念提出了一种无刷发电机旋转整流器故障诊断方法。根据励磁机励磁电流采样信号的特点，确定了分形无标度区，给出了盒维数算法。分析了噪声环境下信号极值点和动态测度的关系，得到了励磁机励磁电流信号波动幅度的算法。最后通过盒维数——波动幅度的平面投影图来检测和识别故障。对实验波形的计算结果表明，盒维数能够定量描述波形的复杂度和不规则度。运用动态测度可以快速准确地得到波形的波动幅度。盒维数和波动幅度相结合能够识别不同故障情况下励磁机励磁电流的时域波形特征，且诊断结果对发电机转速的随机偏移不敏感，算法计算量小，克服了传统谐波分析方法的不足。

永磁电动机不同运行条件下的损耗研究11-16

摘要：自起动永磁同步电动机，由于其运行条件经常发生变化，致使电机内部的损耗随之改变，为了研究影响其损耗的主要因素及其在不同运行条件的变化规律，在充分考虑谐波磁场与电流的情况下，利用时步有限元方法对电机各部分损耗密度进行了准确计算，从而得到不同电压及负载条件下的定、转子铜耗与铁耗。通过对定子电流、导条电流密度以及铁心磁密的谐波分析，研究了损耗的谐波含量，进而得出了影响永磁电机损耗的主要因素及其在不同运行条件的变化规律，揭示了空间齿谐波磁场对转子损耗的重要影响。通过仿真结果与实测数据进行对比，验证了损耗计算的合理性。

能量变换器进相运行时的建模与仿真17-21

摘要：为了研究能量变换器进相运行性能，依据其数学模型，采用SIMULINK／SPS软件建立了能量变换器的仿真模型。给出了单机无穷大系统中能量变换器由迟相转为进相运行时定子电压、电流、功角等主要物理量的变化规律，然后对能量变换器的进相深度进行了分析。最后利用实验对能量变换器样机进相运行时的参数进行了测定。实验证明了仿真分析结论的正确性，为能量变换器的设计和运行提供了参考。

开关磁阻电机平面运动控制系统的分析与控制22-27

摘要：提出了基于开关磁阻电机原理的平面电机设计方案，构建了平面开关磁阻电机运动控制系统平台。与传统的X-Y工作平台不同，该平面电机无须将两个方向的运动方式进行叠加，而是在两个垂直运动方向上构造直接驱动式运动控制系统。采用三维有限元分析方法对电机的特性进行分析，仿真和实验的结果表明，电机在各相不存在耦合效应，从而每一相可以单独进行控制，简化控制算法。在分析电机特性的基础上，提出了一种双环PID控制方案。双环PID控制方法与传统PID控制方式相比，具有动态误差随频率增高而降低的特点，从而使电机适用于运行在频率变化的输入指令环境下.

潜油电泵机组及井下传感器状态监测技术研究28-33

摘要：建立了基于电力线载波通信的井下多参数状态监测系统结构，提了基于RBF网络时序预测的传感器状态监测方法，引入最近邻聚类算法的思想，提出了一种K-均值聚类算法初始中心选取方法。该方法能够根据样本序列的变化，自动调整初始聚类中心半径的大小，保证精确度的同时可提高计算速度，提出了一种根据故障传感器输出特性参数的变化对井下传感器故障类型进行分类的新方法，对提出的状态监测系统及传感器监测方法及技术的有效性进行了实验研究。实验结果验证了所提出方法的有效性。

多孔算法谐波功率测量带内误差分析与消除34-39

摘要：针对小波变换多孔算法分频带测量谐波功率时误差较大的问题，从理论上分析了测量误差的产生原因。推导的功率分频带测量误差的频域表达式揭示了误差的产生原因和构成，指出子带内泄漏误差的存在且其为主要误差。研究了谐波频率、功率因数和小波滤波器组频率特性对带内泄漏误差的影响。根据交迭窗函数构造理论，利用整系数交迭窗和小波滤波器组抗混迭技术，提出了一种抗子带内泄漏误差的多孔算法谐波功率分频带测量方法。仿真表明，抗带内泄漏算法可将谐波功率分频带测量过程的带内泄漏产生的相对误差从5×101^2减小到1．3×10^-4，减小了两个数量级。

采用预期电压矢量调制的PMSM直接转矩控制40-46

摘要：为了解决永磁同步电机传统直接转矩控制中存在转矩和磁链脉动大的问题，设计了基于空间电压矢量调制（SVM）策略的直接转矩控制，通过SVM产生定子的预期电压，并且采用PI控制器代替传统直接转矩控制中的滞环比较器。同时在定子磁链观测中采用基于转子位置和定子电流的定子磁链估计方法。实验结果表明，与传统直接转矩控制项相比，所提出的方法能够可靠而有效地估计定子磁链，改善了电磁转矩和定子磁链的脉动，同时减小了电流和转速波动，并具有很好的动态、静态性能。

三相电压型PWM整流器功率控制方法47-51

摘要：针对三相电压型PWM整流器，提出了一种改进的功率控制方法。以三相整流器在d-q同步旋转坐标系中的数学模型为基础，建立了系统功率关系模型，并通过对系统功率关系的分析，提出了改进的功率控制方法。分别控制瞬时有功功率跟踪动态参考有功功率和控制瞬时无功功率收敛于零，实现了输出电压稳定和高功率因数的目标。根据整流器交直流两侧功率关系，基于系统稳定性分析，设计负载电流补偿，构造出了动态参考有功功率。理论分析表明改进的功率控制方法能够消除直接功率控制策略中构造参考有功功率方法所引入的稳态误差。仿真结果验证了所提出的方法的有效性和实用性。

快速定位伺服系统的控制器设计52-56

摘要：提出一个用于实现快速和准确的伺服定位的控制方案。此控制方案是在近似时间最优控制（PTOC）的框架中嵌入了一种复合非线性反馈（CNF）控制律，并引入一个扩展状态观测器（ESO）。其中，CNF控制律包含线性和非线性反馈两部分，分别实现快速的响应和抑制超调，从而提高短距离定位时的瞬态性能；而PTOC控制律则用于在定位误差较大的时候进行最大的加速和减速；通过ESO对伺服系统中的未知速度和扰动进行估计及补偿，以消除稳态误差。针对双积分模型的伺服系统，设计了一个参数化控制器，并用于球杆系统的定位控制。实验结果表明控制系统可以实现对目标位置的快速和准确的定位，并具有较强的性能鲁棒性。

双馈风力发电机的精确线性化解耦控制57-62

摘要：针对基于近似线性化模型的双闲环矢量控制稳定性差、抗扰能力弱的缺点，应用多变量非线性控制理论，对并网型双馈风力发电机进行了精确线性化解耦控制研究。在建立双馈发电机空间状态方程的基础上，运用逆系统方法将双馈发电机精确线性化成有功功率和无功功率两个一阶线性子系统，并运用内模控制理论对其进行综合以提高系统的鲁棒性，提出了并网型双馈风力发电机的逆系统内模控制策略，并进行了实验验证。结果表明，该控制策略可以实现双馈发电机有功功率和无功功率的完全解耦，并具有更高的控制精确度和稳定性。

表贴式永磁同步电机转子涡流损耗解析计算63-66

摘要：针对谐波电流引起的转子涡流损耗在某些表贴式永磁同步电机中可能会引起很高的温升的问题，研究了一种永磁同步电机转子涡流损耗的解析计算方法，该方法考虑了转子电枢反应和电机有限长的影响。在二维直角坐标系下，建立电磁场方程，通过对电磁场方程的解析求解得到转子涡流损耗的解析表达式。通过一个端部系数来等效电机有限长的影响。针对转子涡流损耗测量困难的问题，采用了一种能准确分离出转子涡流损耗的间接测量方法。实验结果表明所提出的解析计算方法可行。

无速度传感器控制永磁直驱风电变流器的研制67-72

摘要：常规数字式编码器在风力发电中的应用存在容易受干扰等问题。在分析直驱型变速恒频风电系统背靠背变流器工作原理的基础上，采用锁相环无速度传感器控制策略对永磁同步发电机的速度和相位进行观测，对其工作原理和实现方法进行了分析。建立了永磁直驱风电系统仿真模型和实验样机，并对所提控制策略进行了仿真和实验验证。仿真与实验结果表明，锁相环无速度传感器控制能够准确获取电机转速与角度信息，响应速度快、电流控制效果好，具有较好的稳态与动态性能，经过进一步优化，特别是提高低速段性能后，可以在直驱风电系统中替代常规编码器实现对永磁同步发电机的控制。

并联型APF死区效应分析及对策73-77

摘要：针对并联型APF中逆变器存在的死区问题，从基波域和谐波域两方面开展定量分析，运用死区效应的影响指数，对不同死区时间及开关频率等条件下的死区效应进行仿真估计。通过分析逆变器上下桥臂的换流与输出电流流向的关系，结合并联型APF补偿输出为基波和谐波叠加的特点，提出在输出电流过零点附近设置正负对等的判断区间，仅在区间内的输出电流换向阶段加入死区，其他时间通过判断电流方向以封锁相应桥臂触发脉冲的死区处理方法，使得由于死区导致的误差脉冲仅存在于电流过零点附近，降低了死区效应的影响。仿真和实验表明，该方法适用于同时进行谐波和无功补偿的并联型APF。

直驱式永磁同步风力发电机性能研究78-82

摘要：通过等效磁路法设计了额定功率1．5MW的直驱式永磁风力发电机；为了深入研究额定功率1．5MW的直驱式永磁风力发电机的运行特性，采用场路结合法分析了永磁风力发电机在空载、额定负载和短路情况下的运行特点，并验证了所设计永磁风力发电机的可行性；在此基础上，将极弧系数、负载变化对永磁同步发电机输出功率的影响进行了仿真；对比研究了每极每相槽数对永磁同步发电机性能的影响。结果表明：极槽匹配对直驱式风力永磁发电机性能有很大影响；通过合理选择极数、槽数以及极弧系数，可以减少输出电压谐波分量的影响，降低永磁材料的使用，节省成本，有助于直驱式风力永磁发电机获得良好的性能。

车用永磁同步电机的铁耗与瞬态温升分析83-87

摘要：为了提高车用永磁同步电机的短时过载能力和功率密度，利用有限元方法进行了综合考虑电磁、热和控制策略的损耗和瞬态温升的非线性仿真分析。损耗分析指出了铁耗由于弱磁的原因在基速附近就达到了最大；峰值工况下的铜耗在整个速度范围内基本不变；连续工况下的铜耗最大值也同样因弱磁的需要而出现在最大工作转速。瞬态温升分析表明绕组端部温度最高而成为薄弱环节；短时工作时永磁体的温度比绕组低但连续或循环工作时两者温度相差不大；增加水流量对绕组温升的影响有限，特别是短时峰值工作的影响就更小，水冷电机加强散热能力的方法在千枷强材料应用和工艺改进。

一种非接地配电系统潮流计算的改进方法88-92

摘要：针对配电网潮流计算中采用相电压分量作为计算变量引起的变压器导纳矩阵出现奇异等问题，提出了一种非接地配电系统潮流计算的改进方法。该方法采用线电压分量作为计算变量，基于此建立了相应的传输线、变压器、感应电动机等元件模型，并将这些模型应用于回推-前推潮流算法中。该方法解决了非接地配电网潮流计算中变压器导纳矩阵出现奇异的问题，克服了非接地系统中参考点的任意选取导致潮流计算结果出现不唯一的情况，更加符合实际物理情形，同时减小了计算量。理论分析和实例计算表明，该方法是一种有效的非接地配电系统潮流计算方法。

无轴承电机绕组轴线及控制系统刚度系数测定93-98

摘要：针对无轴承电机悬浮控制系统模型中，两套绕组轴线坐标角度与模型刚度的确定均建立在一系列假设条件下，使实际数值与理论数值之间存在较大误差，且目前尚无对两套绕组轴线坐标关系及控制系统模型系数的精确测定方法，根据感应型无轴承电机气隙磁场的固有特性，建立了含两套绕组轴线坐标关系与转子偏心的磁悬浮力数学模型，提出了直接测定两套绕组轴线坐标关系及悬浮力模型系数的实验方法，精确测定出两套绕组坐标关系及控制系统的模型系数，可使无轴承电机实现精确控制。