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电机与控制学报 2010年第05期杂志 文档列表

脉冲序列控制DCM Buck变换器输出电压纹波研究1-6

摘要：针对脉冲序列控制开关DC-DC变换器的非线性控制特性导致输出电压纹波较大,研究脉冲序列控制方法,并对工作于电感电流断续模式的脉冲序列控制Buck变换器进行分析。该方法通过调整两组预先设定的控制脉冲的组合,实现开关变换器输出电压的调整,针对其控制特性研究存在滤波电容等效串联电阻时变换器在不同工作状态下的脉冲序列组合方式,最后基于现有的纹波分析方法分析其实际情况下输出电压纹波特性,为脉冲序列控制的实际应用提供参考。仿真实验结果表明脉冲组合及纹波分析的结论与实际相吻合。

数字控制DC-DC变换器的延时离散模型及影响分析7-12

摘要：为分析数字控制DC-DC变换器延时对系统性能的量化影响,详细概括和总结不同延时情况,并对其进行重新归纳和对比分析。在DC-DC变换器状态空间模型的基础上,建立包含延时在内的数字控制DC-DC变换器的小信号离散模型,并对各种延时情况的离散模型进行分析。以Buck变换器为例,采用常用的PI补偿器,在系统相位裕度相同时,分析补偿器有解且系统性能最优的情况,得到不同延时情况下系统带宽下降为没有延迟时的30%～80%的结论。实验结果证明所得结论的正确性。建立的数字控制DC-DC变换器延时离散模型和延时影响的量化分析结论,为数字控制延时问题研究以及延时补偿问题分析提供理论依据。

电压偏差条件下笼型感应电机的损耗特性13-19

摘要：为了研究电压偏差条件下笼型感应电机的损耗特性,以一台Y225M-8型22kW电机为例,利用场-路耦合时步有限元法,在额定电压±10%范围内,定量分析电机带轻载及额定负载时各项损耗的变化情况,并进一步针对Y系列3种不同容量电机,得出其在电压偏差条件下带不同负载时总损耗变化的一般规律。经损耗分析发现,无论在欠电压还是过电压下,满载总铁耗均明显高于轻载总铁耗,而铁耗中的附加铁耗通常要高于基本铁耗。对5.5kW和22kW电机进行实验研究,通过对比其在额定电压下满载运行时实测和计算损耗值,验证了所提出的损耗计算方法的正确性。

全数字角度解算芯片误差分析及优化设计20-25

摘要：为了研究高性能磁编码器角度解算芯片优化设计的相关问题,建立了采用数字坐标旋转机（CORDIC）算法和数字Ⅱ型系统实现的全数字跟踪型角度解算芯片的误差模型,在此基础上推导出CORDIC数字算法和Ⅱ型系统的误差表达式,然后根据此表达式对芯片内部的运算字长进行优化,最后采用VerilogHDL硬件描述语言建立了全数字角度解算芯片的验证系统。仿真和实验结果验证了芯片误差模型的正确性以及优化设计的可行性,当采用12Bits的A/D转换器时,其解算精度可以达到±0.042°。

应用超级电容提高风电系统低电压穿越能力26-31

摘要：针对使用背靠背全功率变流器的永磁直驱风电系统，提出应用由超级电容和双向DC／DC变换器组成的储能系统提高风电机组的低电压穿越能力。研究永磁直驱风电系统的结构和控制策略，以及基于超级电容的储能系统平衡系统功率的特点，建立永磁直驱风电系统和基于超级电容的储能系统的模型，并给出控制策略和主要仿真参数。仿真结果显示，储能系统在电网电压发生跌落时，迅速平衡了直流母线两侧的功率变化，使直流母线电压保持稳定，并将风电机组与电网故障相隔离，保证风电机组继续向电网传输能量，从而提高风电系统的低电压穿越能力。

开关磁阻电机的最小二乘支持向量机建模与仿真32-36

摘要：针对开关磁阻电机电磁特性的非线性造成其精确数学模型难以建立的问题,根据样机实测自感特性和矩角特性,采用最小二乘支持向量机（LS-SVM）的方法对开关磁阻电机非线性建模。与几种常用的神经网络建模方法相比,采用LS-SVM方法所建模型学习速度快,模型精确度高。以一台8/6极开关磁阻电机为例,把基于LS-SVM的自感模型和矩角模型应用于开关磁阻电动机调速系统的建模并进行仿真。实验结果表明,相同工作条件下的仿真电流波形与实验电流波形基本一致,误差小于5%,说明该建模方法的正确性,为开关磁阻电动机调速系统的智能控制提供理论和实践参考。

逆变器并联系统的新功率算法及实现37-43

摘要：针对数字域下传统功率计算的积分延时影响并联系统的稳定性和动态性能的问题,提出一种无积分单元的功率计算方法。该方法根据正弦信号的三要素复原信号的原理,复现电压电流信号,仅用前后两拍的数值就可以实时计算平均功率。且在负载突变后,仅需一个采样周期即可得到平均功率真实值,动态跟踪好。减小了计算延时,提高了并联系统的稳定性和动态性能,因抛弃了正余弦表,占用DSP资源少,计算量小。仿真和理论计算对比表明该方法稳态误差小于0.04%和负载突变的动态响应快。两台75kVA/50Hz的单相逆变器并联实验验证了该方法的有效性。

大型交流励磁双馈风力发电机的设计44-48

摘要：针对交流励磁双馈风力发电机内部电磁关系既不同于同步电机亦有别于异步电机所带来电磁设计方面差异的问题,对此类电机的电磁设计进行研究,推导出电磁计算公式。运用等效磁路法设计额定功率1.5MW的交流励磁双馈风力发电机,绘制出该电机的运行特性曲线。将设计结果与工厂样机的实验数据进行对比分析。结果表明：电机的极数、定转子槽数的合理选择可以降低电机的材料使用,节省成本,有助于交流励磁双馈风力发电机运行性能的改善。

考虑邻近效应的高速永磁无刷电机交流损耗49-55

摘要：为了准确计算高速永磁无刷电机绕组交流损耗,考虑导体的趋肤效应和邻近效应,分析了槽内导体的涡流损耗的影响因素,并采用2D有限元研究SPWM调制引起的电流谐波、槽口几何尺寸、导体直径和位置以及并绕根数对绕组交流损耗的影响。计算结果表明,通过合理选择槽口尺寸、导体直径、并绕根数以及载波比可以有效降低绕组的交流损耗。针对永磁无刷电机绕组交流损耗难以从定子铁心损耗、转子涡流损耗以及机械损耗中准确分离的特点,采用在电机三相绕组中串入测试线圈的实验方法,验证了绕组交流损耗和SPWM载波比、导体半径以及并绕根数的关系,实验和有限元计算结果误差在5%以内。

面装式永磁同步电机增磁增矩负载角恒定控制56-60

摘要：针对面装式永磁同步电机（SPMSM）常规控制技术下存在的最大输出转矩限制问题,提出一种适于弹翼负载模拟系统特殊运行条件的增磁增矩负载角恒定的新型直接转矩控制策略,在保证系统一定稳定裕量和较优转矩/电流比的前提下增加电机转矩输出能力。分别从空间矢量图和转矩—负载角特性角度对其进行了理论分析,给出了在电压极限圆和电流极限圆限制条件下的电流矢量轨迹及该控制策略的具体实现方式。仿真结果表明：该控制技术动态性能优异,在保证系统一定稳定裕量的前提下,可稳定输出10倍额定转矩,使得弹翼负载模拟系统可以选用容量小和惯量小的电机,从而削弱惯性力矩的负面影响。

基于电流滞环控制的Z源光伏并网系统研究61-67

摘要：Z源光伏并网系统中,对于Z源的控制,必须在控制信号中加入直通时间,结合滞环的特点,提出一种适用于Z源光伏并网系统的定频电流滞环控制算法。设定滞环电流轨迹,固化零电压作用时间,开关周期固定插入直通时间。该算法保留了传统滞环控制动态响应速度快,跟踪精确度高,稳定性高等优点,克服了传统滞环控制开关频率不固定而带来的开关损耗大及滤波器设计困难的缺点。在该算法控制下,直流侧经Z源的升压后,使并网电流大大提升;直流侧电压波动得到有效的抑制;系统能有效地跟踪电网电压,保证并网电流与电网电压保持同相。通过仿真与传统滞环控制比较,并经过实验验证,证明了该算法的可行性。

内埋式永磁同步电机的弱磁控制策略68-72

摘要：针对内埋式永磁同步电机的弱磁控制,提出一种修正电流设定值的方法。该方法由两部分组成：弱磁区域的确定和设定电流修正值的计算。电机运行所在的弱磁区域由恒转矩曲线方向和电流调节器输出电压递减方向之间的夹角来确定,输出电压的递减方向信息通过梯度下降法计算得到;设定电流修正值的大小根据该弱磁区域内转矩、电压变化量的方向信息和电流调节器输出电压与电压设定值的差值来确定。通过实验验证了该控制策略的正确性和可行性,实验结果表明所提出的控制策略控制精确度高、响应速度快、鲁棒性好。

飞行模拟机电动操纵负荷系统控制与仿真73-78

摘要：针对单一PID方法控制飞行模拟机电动操纵负荷系统时存在非线性、外力干扰、多余力及外环震荡等问题,根据FCMAC可学习任意多维非线性映射,FCMAC与PID并行控制器鲁棒性强和BP神经网络前馈补偿器具有自适应性、可有效降低多余力影响的特点,采用了由FCMAC与PID并行控制器和BP神经网络前馈补偿器组成的复合神经网络控制方法,解决了单一PID控制方法中存在的问题。对基于复合神经网络控制方法的系统进行了建模与仿真,仿真结果表明该方法使模型力与输出力偏差由1.1N降低到0.1N,干扰信号作用下力偏差保持在1.5%以内,将超调量由35%降低到2%,稳定时间由0.7s缩短到0.05s。

基于模糊集理论的传感器健康度评价方法79-83

摘要：针对测量系统中传感器故障诊断和故障预测的问题,研究基于模糊集理论的传感器健康评价方法,给出了传感器健康状态的定量综合评价指标——传感器健康度。该方法将模糊数据融合方法用于传感器健康度计算,利用隶属度函数计算传感器在各个时序点的隶属度,应用二级指标评判融合策略计算传感器多时序点融合隶属度,最后由隶属度到健康度的映射关系得到传感器的健康度。确定了传感器健康状况等级,并给出了传感器健康评价结果。实验结果表明该方法既可对传感器故障进行在线诊断,又可对传感器自身状况进行故障预测。

脉冲电场作用下细菌细胞膜跨膜电压分析84-90

摘要：为了研究脉冲电场作用下细菌细胞膜响应,建立了单个细菌的球状模型,通过求解拉普拉斯方程推导跨膜电压表达式。根据表达式进行了跨膜电压的频域和时域分析。通过分析表达式中跨膜电压与外电场间的传递函数,得到跨膜电压的频域特性;通过对表达式进行拉普拉斯变换与反变换,求解出跨膜电压的时域特性。频域分析结果表明,外电场作用下的细菌细胞膜体现出低通滤波器的特性。时域分析结果表明,方波脉冲作用下的跨膜电压幅值与脉宽有关;单指数衰减波脉冲作用下的跨膜电压幅值与衰减时间常数有关;振荡衰减波脉冲作用下的跨膜电压幅值与振荡频率有关。

轧机液压伺服位置系统多模型切换滑模变结构控制91-96

摘要：针对轧机液压伺服系统随工况变化而引起的弹性负载刚度系数发生跳变的问题,建立了轧机液压伺服位置系统在不同工况下的非线性多模型集。通过选择系统共同的稳定滑模面,设计了各子模型对应的自适应滑模变结构控制器,并应用Lyapunov稳定性理论证明了整个系统可从任意初始状态趋向于系统的共同滑模面,进而保证了整个变结构切换控制系统的渐近稳定性。为有效削弱系统参数跳变的不良影响,采用模型最佳匹配性能指标作为各子模型切换控制的依据,实现了各子模型控制器之间的切换。仿真研究结果表明：所设计的多模型切换自适应滑模变结构控制器能够保证轧机液压伺服系统具有良好的动静态性能,对系统参数跳变具有良好的鲁棒性。

交流伺服系统振动鲁棒M/T测速算法97-103

摘要：针对使用增量式正交脉冲编码器进行测速的交流伺服系统中M/T测速算法易受电机转子机械振动干扰的问题,提出一种基于假脉冲剔除的M/T测速算法。分析M/T测速算法的实现机理,将机械振动条件下导致速度测量误差的主要原因归结为引起位置量化误差的假脉冲信号。分别采用数字滤波器和方向信号鉴别器对高频和低频假脉冲信号进行抑制,并给出改进后的M/T测速算法实现方案。仿真和实验结果表明：基于数字滤波器和方向信号鉴别器的假脉冲剔除法能够消除机械振动引起的位置量化误差。改进后的M/T测速算法对机械振动具有鲁棒性,且能够在电机整个运行速度范围内给出准确的速度测量值,从而提高了交流伺服系统的速度控制性能。

带有特殊不确定性的导弹非线性自适应控制104-108

摘要：针对一类带有特殊气动参数不确定性的导弹,研究其自动驾驶仪的设计问题。根据导弹俯仰面动力学方程和多项式形式的气动参数,建立系统控制模型。采用基于Nussbaum增益的非线性自适应控制理论,设计导弹俯仰通道的控制器,控制律无需不确定参数的上下界信息,增强了系统的适应性和鲁棒性。该算法使闭环系统所有信号有界,同时保证了跟踪误差收敛于零。数字仿真结果表明,在考虑了各种不确定性的情况下,攻角仍能很好的跟踪指令信号,验证了控制律的正确性和有效性。