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电机与控制学报 2010年第07期杂志 文档列表

电网对称故障时双馈感应发电机低电压穿越控制1-6

摘要：分析电网对称故障时,双馈感应风力发电机定子磁链变化过程、导致定转子过电流的原因、电网故障发生具体时刻及故障程度对双馈感应发电机定转子的影响,提出一种双馈感应风力发电机转子侧变换器低电压穿越控制策略,改善了双馈感应发电机在电网故障时定、转子过电流的情况,实现了双馈感应发电机在电网对称故障时的低电压穿越。在理论分析基础上,建立双馈感应发电机转子侧变换器低电压穿越控制模型和3 kW双馈感应发电机励磁变换器低电压穿越控制实验系统。实验结果表明,所提出的双馈感应发电机低电压穿越控制策略动态响应快、方法行之有效。

飞轮储能系统放电单元无源化控制方法研究7-12

摘要：针对飞轮储能系统放电单元的DC/DC开关变换器非线性控制问题,研究系统中二次电源Boost变换器,给出适于仿真和编程的Boost变换器标幺值平均模型。基于Lyapunov直接方法,分析Boost变换器的稳定性。应用非线性系统的微分几何理论,通过坐标变换和反馈补偿将非线性系统反馈等价为子系统与积分器的串联结构,得到一种使Boost变换器控制系统渐近稳定的无源化控制律,并给出DC-AC逆变器的设计方法。仿真和实验结果表明,系统在输入大范围变化时,控制器具有良好的鲁棒性使输出保持稳定。

直驱永磁同步风力发电机无位置传感器控制13-17

摘要：为了在无位置传感器的情况下,实现对直驱式永磁同步风力发电机的矢量控制,研究用简化卡尔曼滤波器进行电机转子位置和转速估计的方法。选取转子位置和转速作为状态变量,两相定子电流作为输入,建立了基于简化卡尔曼滤波器的永磁同步发电机状态估计离散模型,采用转子磁场定向的控制策略,实现了无位置传感器矢量控制。仿真结果表明：这种方法能够准确估计出电机的转子位置和转速信息,动静态性能良好,并基于此实现了最大功率追踪控制。

分段式永磁直线同步电动机有限元分析18-22

摘要：为了研究提升系统的分段式永磁直线同步电动机（PMLSM）的运行特性,首先建立了其稳态有限元分析模型,分析了不同动子位置时电机的磁场分布,计算了不同动子位置、不同电枢电流时电机的静态力—位移—电流特性,得到电磁参数随动子位移及电枢电流的变化曲线;然后建立了分段式PMLSM的时步有限元分析模型,对分段绕组两两并联供电方式下,起动过程的动态特性进行了计算,得到动态过程中电枢电流、感应电动势、电磁力、动子运行速度、位移等物理量随时间变化过程。经实验测试验证了分析结果的正确性。

PWM整流器虚拟电网磁链振荡性能改善23-28

摘要：针对PWM整流器虚拟磁链定向矢量控制中存在因积分初始值选取不当造成的直流偏移和磁链振荡问题,提出了一种磁链改进控制策略。以分析虚拟磁链振荡产生的因素为基础,建立了虚拟磁链振荡模型,并通过对系统有功、无功电流特性的研究,提出了将虚拟磁链与PWM整流器控制结合起来综合考虑,利用虚拟磁链微分负反馈和有功电流共同作用来抑制虚拟磁链振荡的控制策略。理论分析表明该方法能有效抑制虚拟磁链、直流母线电压的振荡,仿真和实验验证了所提控制策略的正确性和可行性。

水电站主变的直流偏磁的评估与抑制29-35

摘要：对水电站变压器直流偏磁的问题建立了评估模型并开发出软件计算,通过实测与仿真的对比说明模型有效性,并以锦屏二级水电站为例对水电站的建设和运行提出了建议。另外,结合水电站的实际情况分析了不同抑制措施的特点,重点分析了电流注入法的原理和仿真模型,通过监测数据验证了电流注入法模型的有效性,并定量分析了土壤电阻率和补偿距离对中性点注入电流时补偿度的影响。仿真计算和实际应用情况表明：电流注入实质上起补偿变电站间母线电位差的作用,土壤电阻率增大或者补偿距离减少会导致注入电流大小增加,补偿度会降低,在一般情况下补偿度小于0.6。电流注入法不改变中性点状态,节约电站空间,可以安全有效地抑制大型水电站内所有变压器的直流偏磁。

基于环形绕组的异步电机极-相调制方法36-40

摘要：针对异步电机变频调速时铁心损耗偏大、匝间绝缘易老化而变极调速中绕组浪费、需断电变极等问题,提出基于环形绕组的异步电机极相调制方法。对环形绕组电机和极相调制方法进行分析,并对环形绕组电机在采用极相调制时的定子磁场进行解析计算与有限元仿真,以证明其定子磁场建立的可行性。仿真结果表明：该方法能够克服变频与变极调速系统的各自缺点,可使电机在不断电的情况下实现极数与相数的改变,使得电机能够提供更大的输出转矩,并减少了在极对数较少时电机的振动和定子磁场谐波。同时,环形绕组异步电机的结构较笼型异步电机的结构具有更好的散热性及较低的维修成本。

电力系统综合节能的有功与无功功率协调优化41-47

摘要：针对将有功功率与无功功率分开优化的不合理性,将网损以发电费用最小的原则分摊到各个发电机上,建立电力系统综合节能的有功与无功功率协调优化模型。在求解模型时,首先利用梯度法初始收敛速度快的特点将控制变量迅速收敛至最优解域,同时通过节点和支路类型转换处理节点电压和支路潮流越限问题;在最优解附近系统起作用不等式约束集基本确定的情况下,再利用牛顿法的二次收敛特性,求解精确最优解,提高了牛顿法的计算效率。研究结果可以为自动发电控制和自动电压控制系统的协调优化控制提供参考。在IEEE-30节点系统上的仿真结果验证了所建模型和算法的有效性。

一种改进型两相交错并联Boost变换器48-52

摘要：提出一种改进型两相交错并联Boost变换器。与传统的两相交错并联Boost变换器相比,该电路比传统的两相交错并联Boost变换器多了一个开关电容,保持了传统两相交错并联Boost变换器结构简单的优点。由于开关电容的存在,改进型拓扑不仅提高了电压增益,同时还降低了开关器件的电压应力,有利于电路选择低耐压、高性能的开关器件,从而降低电路的损耗。开关电容的充放电平衡,使得电路工作在占空比0.5≤D〈1时无需采取任何均流措施就可以自动均衡各相的电感电流。分析占空比0〈D〈0.5与0.5≤D〈1两种工作状态下的工作原理,研制了一台输出功率为72 W的小功率改进型两相交错并联Boost变换器原理样机,通过实验验证了理论分析的正确性和可行性。

大型发电机定子主绝缘温度场数值研究53-58

摘要：为了研究大型汽轮发电机定子温度场以及主绝缘温降分布规律,以一台具有异结构股线的特殊大型汽轮发电机为例,根据发电机的通风性能和结构特点,建立了发电机定子径向通风沟内二维流体场模型。并采用有限体积元法对其进行了数值计算。同时建立了发电机定子三维温度场的数学模型和物理模型,基于获得的各个散热表面的散热系数,利用有限元法对其进行了数值研究。研究表明温度场的计算结果与实测结果相吻合,最高温度位于定子上层线棒靠近槽口的股线上,上下层线棒主绝缘温降的最高值以及平均值都存在差异,且上层线棒的主绝缘温降较大。本研究可为大型发电机股线结构优化提供参考。

矩阵变换器驱动感应电机转矩和转子磁链控制59-65

摘要：提出了一种新型的基于感应电机状态方程的矩阵变换器驱动感应电机直接转矩和转子磁链控制方法,将传统直接转矩中的定子磁链控制替换为转子磁链控制,可以得到比传统直接转矩更高的输出转矩。将滑模变结构控制策略引入到矩阵变换器驱动感应电机直接转矩和转子磁链控制中,设计了基于加速度型趋近律的控制律,并直接在静止坐标系下进行运算,不需要传统控制中的坐标变换,采用光滑函数代替常规符号函数,从而达到快速趋近滑模面且具有低抖动的效果。结合矩阵变换器双空间矢量调制方法,并将矩阵变换器过调制方法用于感应电机直接转矩控制中,达到矩阵变换器开关频率恒定和电机快速转矩响应的目的。实验结果验证了该方法的正确性和有效性。

高精度电机伺服系统控制综合方法66-74

摘要：针对高精度电机伺服系统控制器设计中的关键问题进行了研究。依据非线性跟踪-微分器的基本思想提出一种等效微分估计方法并给出其最简形式的离散实现。依据小增益定理讨论干扰观测器综合时低通滤波器阶数的影响并提出其综合准则。论述零相差前馈和完全跟踪控制器的设计方法及其适用范围。利用微分估计对信号畸变不敏感的特性设计一种等效速度＋加速度前馈方案。数值分析和仿真实验表明：与传统差分方法相比,微分估计能在信号存在噪声和畸变的情况下获得有效的微分值;通过设计低通滤波器阶数可以提高干扰观测器的截止频率;提出的前馈与零相差前馈和完全跟踪控制器相比,跟踪5 Hz正弦指令的误差减至0.02°,且对指令畸变不敏感。

一种基于模糊控制的两步法预测控制方法75-80

摘要：应用于工业的预测控制系统往往局限于线性系统,而针对实际生产中绝大多数的非线性系统却不能实现输出量跟踪。为了实现非线性系统的实际输出值能够跟随期望输出值,研究一种基于模糊控制的两步法预测控制方法。根据预测控制求解的中间变量ν与为了跟随期望输出实际作用于系统的控制量u之间的对应关系,设计相应的模糊规则,确立模糊输入、输出及相应隶属度函数,从而建立模糊控制器,解决了采用Hammerstein模型时,由于静态非线性环节的难于求解实际控制量的弊端。通过仿真实例与传统求解非线性方程组算法对比突出说明了该方法在稳定性与鲁棒性上的控制优势。

用于拦截高超速随机机动目标的自适应两步算法81-86

摘要：针对高超速随机机动目标拦截的末制导问题,将改进的自适应两步时变噪声统计估值器和经典的不敏卡尔曼滤波器融入静态多模型滤波器,提出一种自适应两步-快速多模型算法。和传统成型滤波器/扩展卡尔曼滤波器算法相比,该算法估计精确度高,收敛速度快,并对测量噪声波动具有一定的鲁棒性。对传统部分信息微分对策导引律加以改进,提出一种基于逻辑判断的微分对策导引律。将滤波算法融入该导引律,实现了滤波/制导一体化的设计方法。所提出的设计方法较比例导引律和传统微分对策导引律具有更好的寻的性能。蒙特卡洛仿真研究验证了结论的正确性。

一种XLPE电缆料中杂质颗粒高分辨力测量的方法87-90

摘要：通过分析透镜的成像规律,提出了一种利用光学系统的小孔对光的衍射作用,使像函数的特定部分进行了展宽,在不损失测量速度的情况下进一步提高交联聚乙烯（XLPE）电缆绝缘中杂质颗粒测量分辨力的新方法。在尺寸测量解算中利用三次样条函数对CCD像元输出进行插值,计算出阈值对应的位置,再由测量阈值计算出该值对应的像元位置。基于该原理工作的测量系统可获得分辨力为20μm,准确度为±5μm的实际测量结果,并且测量速度约每小时1 kg。该方法能够实现对高压交联聚乙烯（XLPE）电缆绝缘料和电缆超净生产中的杂质颗粒高速、高分辨力自动检测。

低频线振动台加速度失真非线性补偿控制方法91-98

摘要：为了抑制低频线振动台中存在的模型不确定性及外部扰动,基于模糊基函数网络（FBFN）提出了一种自适应重复学习控制方法。利用FBFN逼近低频线振动台的模型不确定性及外部扰动,将对模型不确定性和扰动的辨识问题转化为对FBFN权系数的辨识问题。所提出的控制律由自适应控制和重复学习控制组成。自适应律用来估计FBFN权系数;为了有效地减弱抖振,使用自适应PI控制结构逼近非连续控制。由于非连续控制的界是未知的,利用自适应律估计这个未知的界。重复学习控制用来提高系统对周期性输入信号的跟踪性能。采用Lyapunov理论设计的自适应重复学习控制律保证了低频线振动台的渐近稳定性和位置跟踪性能。仿真结果表明,自适应重复学习控制律改善了系统的跟踪性能和加速度失真度。

水下机器人T-S型模糊神经网络控制99-104

摘要：针对水下机器人模糊神经网络控制器运算量大和对强外界扰动的鲁棒性差及存在滞后性的问题,提出基于混合学习算法的水下机器人T-S型模糊神经网络控制方法。采用免疫遗传算法离线优化和神经网络自学习在线调整隶属函数的参数,从而减少神经网络的运算量,增强水下机器人对环境变化的反应能力。采用T-S模型,由后件网络动态调整模糊规则,提高控制系统的适应性。通过某微小型水下机器人的仿真和外场实验验证方法的可行性和优越性。实验结果表明,控制器对外界扰动具有较强的鲁棒性,保证即使在恶劣情况下,控制性能仍保持在较高水平。