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05期杂志 文档列表

磁通切换永磁电机等效模型与控制策略分析631-637

摘要：针对传统转子永磁型电机散热困难导致永磁体发生不可逆退磁、限制电机出力、减少功率密度等问题，提出了一种定子永磁型磁通切换永磁（FSPM）电机，并对该电机结构特点与等效模型进行了分析，比较了定子磁场定向控制（SFOC）、直接转矩控制（DTC）及基于空间矢量调制的直接转矩控制（SVM—DTC）三种控制方法在FSPM电机上的应用效果。运用dSPACE的实验平台，对基于SFOC的FSPM电机驱动系统进行了实验研究。仿真与实验结果表明，采用SFOC的FSPM电机转矩脉动小、电流正弦度好以及低速性能优越，更适合于低速驱动领域的应用。

无速度传感器感应电机改进转子磁链观测器638-642

摘要：针对感应电机无速度传感器磁场定向控制系统，提出一种基于电压模型的改进转子磁链观测方法。为了有效抑制反电动势积分环节所存在的直流偏移和积分饱和问题，采用一个截止频率可根据输出频率进行自调整的低通滤波器来代替传统电压模型磁链观测器中的反电动势积分环节。然而低通滤波器的引入将会产生磁链幅值和相位的观测误差，从而导致在低速运行场合中磁链观测性能显著下降，为了解决这一问题，设计一个可以补偿磁链观测误差的补偿器。通过11kW感应电机无速度传感器矢量控制系统对所提出的改进转子磁链观测器进行了实验验证，结果证明了算法的有效性。

永磁直线电机自构式模糊神经网络控制器设计643-647

摘要：针对永磁直线同步电动机伺服系统中负载扰动和负载质量变化等参数不确定性对伺服系统动态性能的影响，设计自构式反馈模糊神经网络控制器。该控制器在模糊控制的非线性辩识功能和神经网络的自学习功能的基础上，各层神经元的个数可以根据误差状况发生改变，从而在保留了神经网络自学习能力的同时，增强了神经网络的实时性，提高了伺服系统的动态性能。自构反馈机制的引进，增强了神经网络的适应性。仿真结果表明，基于自构式反馈模糊神经网络控制器的永磁直线电机伺服系统对于参数的变化、外部干扰等具有较强的抑制作用，系统具有较强的鲁棒性。

三相直流侧APF补偿性能的频域研究648-653

摘要：三相不可控整流桥装置产生的电流谐波具有谐波含量大，谐波频谱分布宽的特点。直流侧有源电力滤波器是针对不可控整流桥装置提出的谐波治理方案。从频域角度分析直流侧有源电力滤波器电流环带宽与谐波补偿性能的关系，得到不同带宽所对应的补偿后电流THD理论数据。从而对三相直流侧有源电力滤波器的补偿性能进行定量的研究。通过该频域分析方法。将三相直流侧有源电力滤波器与传统交流侧有源电力滤波器进行对比分析。分析表明，在三相不可控整流桥带大电感负载情况下，当电流环带宽取1 kHz时，直流侧有源电力滤波器补偿后电流THD为0．41％，交流侧有源电力滤波器补偿后电流THD为9．63％。采用平均电流控制策略，完成三相直流侧有源电力滤波器的设计。实验测试结果验证当电流环带宽取1 kHz时，三相直流侧有源电力滤波器实现整流桥负载谐波电流的有效补偿？

外加准轴向磁场POS断路过程的粒子模拟654-659

摘要：为了研究外加准轴向磁场同轴内阴极结构等离子体断路开关（POS）的工作特性，采用单元粒子方法对激磁线圈分别放置在内阴极内侧和外阳极外侧的POS断路过程进行研究，模拟分析POS中电场和磁场的时空变化、等离子体电子的动力学行为和特性，重点研究内阴极结构POS的断路过程。结果表明：激磁线圈置于内阴极内侧时，极间磁场为线圈外磁场，在开关区的矢量磁密变化曲率大，有较大径向分量且中心区域值较两侧为小，这种外加磁场对POS的断路过程影响较小；激磁线圈置于外阳极外侧时，极间磁场为线圈内磁场，在开关区的均匀性较好，该准轴向磁场改变了电子运动的轨迹，也改变了原角向磁场的分布，更容易实现POS的断路，实现较高幅值的断路电压，并且电流损失较小，POS的断路效率较高；准轴向磁场和自角向磁场的共同作用使等离子体电子作向下游扩散的锥体螺旋运动。

三电平直接功率拓展控制的最优向量通用判据660-666

摘要：针对多电平逆变器的控制策略向量选择的问题，分析三电平逆变器的工作原理，提出一种可应用于三电平逆变器的基于直接功率控制的算法，通过三个滞环控制器来实现算法的控制。为协调控制系统的有功功率、无功功率和中点电压，提出一种基于直接功率控制的最优向量通用判据算法，通过分析各个逆变器电压矢量作用后产生的有功、无功、中点电压变化，选择合适的逆变器电压矢量来控制各个IGBT的关断。仿真结果证实了基于此算法的三电平逆变器直流母线电压稳定，交流侧电流和逆变器输出电压波形良好，同时中点电压滞环控制器抑制了中点电压的波动。

三相电压型PWM整流器的二自由度I-PD电压控制667-672

摘要：伺服电机为负载的三相PWM整流器系统中，传统PI级联控制结构不能兼顾定点跟踪和抗负载扰动。结合二自由度控制理论和整流器运行特点，提出基于I-PD电压控制器的二自由度控制策略。根据整流器dq坐标系下的数学模型，推导出控制器参数选取的步骤和原则。对控制器抗负载扰动性能，以及网侧电压波动对系统的影响进行分析，得出不同参数下的系统稳定界限。给出系统静动态的仿真和实验结果，并与传统控制结构进行静动态性能的对比分析。仿真和实验结果验证理论分析的正确性，表明该控制策略能够有效抑制初始母线电压超调和电流浪涌，加快电流对负载扰动的动态响应速度，提高系统的稳定性，尤其适合在低压大功率的伺服系统中应用。

Z源逆变器的状态反馈控制策略673-678

摘要：为研究针对于Z源逆变器的直通零矢量和调制因子的统一控制方法，应用状态空间平均法在不忽略Z网络电感电阻的情况下对带感性负载的Z源逆变器进行统一的建模分析，并给出完整的数学模型。在此数学模型的基础上，依据非线性控制理论，结合状态反馈控制方法设计完整的控制模型，并且给出具体的控制矩阵参数和对系统的硬件平台进行简单介绍。这种控制方法直接对直通零矢量和调制度进行统一的计算控制，仿真与实验结果表明通过对直通零矢量和调制度的统一控制，使系统具有跟踪快速准确，超调量小的特点。

参数在线辨识的大功率开关磁阻电机可逆控制679-683

摘要：为了减小开关磁阻电机模型参数变化对电机性能的不利影响，采用最小二乘法对磁链模型参数进行在线辨识，建立了以参数在线辨识模型为基础的磁链控制器，实现了对大功率开关磁阻电机的可逆运行控制。三相12／8极100kw开关磁阻电机的实验结果证实了参数在线辨识算法对于磁链的估算误差小于3％，并且在开关频率10kHz的条件下，理想方波电流给定下误差小于5％。采用参数在线辨识模型的大功率开关磁阻电机调速系统在煤矿生产现场的运行结果证实了方案的可行性和有效性。

低频线振动台系统的鲁棒自适应重复学习控制684-689

摘要：由于没有传动机构，永磁直线同步电机（PMLSM）作为低频线振动台的驱动部件对扰动和参数不确定性很敏感，摩擦力及纹波推力扰动等非线性因素严重影响了PMLSM的运动精确度。针对上述问题，提出一种鲁棒自适应重复学习控制方法，用于提高低频线振动台系统的精度。所设计的控制律由参数自适应控制、积分滑模控制、重复学习控制组成。参数自适应控制用来估计未知的模型参数并予以补偿；积分滑模控制用来镇定低频线振动台系统，抑制非周期扰动；重复学习控制用来抑制周期性扰动，提高对周期性位置信号的跟踪性能.采用Lyapunov理论设计的鲁棒自适应重复学习控制律能够保证闭环系统的渐近稳定性和位置跟踪性能。仿真结果表明，鲁棒自适应重复学习控制方法明显提高了系统的跟踪性能，改善了加速度失真度。

永磁同步电机转子位置与速度预估690-694

摘要：针对永磁同步电机（PMSM）无位置估算算法复杂，易受干扰的问题，提出一种基于滑模观测器（SMO）来预估转子位置和速度的新方法。通过对静止坐标系下反电势（EMF）分量的估算，提取了转子位置信息，采用锁相环（PLL）的方法得到转子位置和速度，补偿了角度预估中产生的相位滞后，构建了Lyapunov函数证明滑模观测器的收敛性，解决了无位置预估算法中鲁棒性差、算法复杂的问题。通过建立PMSM全数字无位置传感的矢量控制系统平台，对该方法做了详细验证。实验结果表明：该方法解决了系统在暂态下估算转子位置不准确且容易受到干扰的问题，具有很好的鲁棒性，预估转子位置准确且易于工程实现。

数字化DC—DC变换器的控制器结构优化695-701

摘要：针对现有的数字化DC—DC变换器的控制器结构，基于FPGA从DPWM控制策略、采样控制策略和计算控制策略方面对系统进行优化。控制器运算单元采用浮点乘累加器实现，保证了运算精度，同时提出实时运算控制策略和基于查表法的整型转浮点和浮点转整型转换器，从而减少了开关管导通时间的计算时间；提出优化的采样和PWM策略，能够消除采样保持和计算过程所带来的控制器输出延迟；采用基于二阶∑-△的DPWM和双模式补偿算法，消除极限环的同时保证了控制器的快速的动态响应能力。实验证明：利用上述方法能够得到具有快速动态响应而又无极限环现象的稳定输出。

电网不平衡条件下PWM整流器的并联控制方法702-707

摘要：针对电网不平衡的情况下三相电压型PWM整流器易产生交流电流和直流电压谐波的问题，提出采用两组PWM整流器并联形式的解决方案。一组作为主整流器，用以产生正序电流，另一组作为辅助整流器，用以产生负序电流，同时保证主、辅整流器输出到直流侧的瞬时功率之和不含交流分量。推导正、负序电流与电网正、负序电压及直流功率的关系，并设计出控制系统。建立基于Matlab的三相电压型PWM整流器的仿真平台对三相电压型PWM整流器在电网电压不平衡时不同负载工况的条件下进行充分仿真研究。仿真结果表明，本文所提出的方法能够将三相电压型PWM整流器的谐波抑制到电网平衡条件下的水平。

三维有限元法求解无轴承开关磁阻电机电感708-714

摘要：以一台12／8结构的无轴承开关磁阻电机为研究对象，选用不同未知量作为自由度，分别采用双标量磁位法、矢量磁位法和棱边有限元法对电机进行建模及计算，分析端部效应对电机磁场特性的影响；利用增强型能量增量法计算电机主、悬浮绕组的静态电感，研究无轴承开关磁阻电机的电感特性。通过与电感二维计算值和测量值的比较得到：无轴承开关磁阻电机端部效应严重，在不对齐位置处2D计算误差较大；棱边有限元法相对于另两种三维方法在求解高度非线性磁场问题时具有较高的计算精确度。

多机电力系统附加励磁控制器的优化配置715-720

摘要：针对多机电力系统附加励磁控制器安装位置选择问题，基于奇异值分解的相关理论，利用传递函数矩阵给出附加励磁控制器安装地点的评价指标。该评价指标不需要系统状态矩阵的QR分解和传递函数留数的计算，通过求解系统输入-输出的传递函数矩阵的最大奇异值及其奇异向量来识别每台发电机对振荡模态的贡献程度，从而简化了计算过程和运算量。将该方法应用于多机电力系统，找出了影响每个振荡模态的最小数目的机组及附加阻尼控制器的最佳配置点，验证了该方法的正确性。

直线电机齿槽推力波动的标定与补偿方法721-727

摘要：为减小直线电机齿槽推力波动对运动性能的影响，依据齿槽推力波动固有特性，提出基于PID位置控制的齿槽推力波动标定方法及其位置函数构造方法。采用线性插值计算方法建立齿槽推力波动的前馈补偿控制模型，并给出齿槽推力波动的标定结果，对比齿槽推力前馈补偿前后的位置跟踪误差。实验获得的齿槽推力波动幅值为±12N，前馈补偿前后的位置跟踪误差分别为±48μm和±10μm。实际结果表明采用所提方法可提高电机的运动精度和性能。

电液比例系统变论域自适应模糊滑模控制728-733

摘要：针对具有未知死区的电液比例系统，提出了一种带有死区补偿的变论域自适应模糊滑模控制方法。根据比例换向阀的死区特性，采用模糊逻辑系统设计死区预补偿器；将变论域的思想引入到自适应模糊滑模控制中，在线调节输入输出变量论域和隶属度函数，从而提高传统模糊滑模控制的精度；依据Lyapunov稳定性理论，构造变论域伸缩因子的自适应律，并对模糊逼近误差的上界进行实时估算，无需假设逼近误差上界已知。实验结果表明：采用变论域方法能有效地提高自适应模糊控制器的性能，在电液比例系统的位置跟踪控制中能克服系统固有的非线性特性、参数不确定性及外界干扰的影响，并且死区预补偿器消除了未知死区对跟踪精确度的影响，该方法具有响应快、精确度高、自适应鲁棒性强的特点。

无位置传感器直流无刷电机软件起动734-738

摘要：为了解决无位置传感器直流无刷电机在起动时基于反电动势的位置检测方法无法提取出位置信息的问题，分析了无位置传感器直流无刷电机的起动方法，针对电动车这一特殊的应用场合进行了相应的改进，电动车在起动时有负载且负载情况复杂，对传统的三段式起动法进行改进，设计了无需附加任何起动控制电路的起动控制策略，由软件程序控制电机正常起动，其控制步骤为两次定位、分段加速、调压切换的三段式起动方案。实验结果研究表明此起动控制方法有良好的起动性能，在电动车不同的负载情况下具有很好的控制效果。