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电机与控制学报 2010年第11期杂志 文档列表

自起动永磁电动机的稳态转矩波动研究1-6

摘要：由于自起动永磁电动机定转子双侧开槽、转子带有铸铝鼠笼,所以其谐波磁场比直流无刷电动机复杂。采用场-路-运动耦合的时步有限元方法对其稳态转矩波动现象进行研究,建立两种时步有限元计算模型对稳态转矩曲线进行分析。第一种模型包括转子运动方程,第二种模型不包括转子运动方程。分析表明采用两种模型计算谐波转矩的结果一致。采用第二种模型,通过加载基波或谐波电流,揭示了齿槽转矩、源于定子基波电流的谐波转矩及源于谐波电流的谐波转矩对稳态转矩波动的影响。通过与实测转矩对比验证了计算结果的正确性。

感应电机参数辨识三种智能算法的比较7-12

摘要：针对感应电机参数辨识,采用3种智能优化算法,即遗传算法、蚁群算法、微粒群算法。感应电机的实际输出电流和电气模型的观测电流之间的差值被作为目标函数不断对电气模型中的参数进行更新,从而辨识全部的感应电机参数。变速运行实验是在电机不带负载的情况下进行的。通过实验,对感应电机参数辨识3种智能优化算法进行比较,并得出结论。遗传算法可以得到最准确的电机参数,微粒群算法次之,蚁群算法最差。蚁群算法所需时间最短,遗传算法次之,微粒群算法最长。

差动Buck-Boost直流变换器型高频环节逆变器13-19

摘要：从差动结构的角度提出了差动Buck-Boost直流变换器型高频环节逆变器电路拓扑,该逆变器是由2个相同的、输出反相低频正弦脉动直流电压的高频电气隔离双向Buck-Boost直流变换器以差动电路构成。针对该逆变器的特点采用电压瞬时值反馈互补双向控制策略。给出了逆变器稳态工作时的4种工作模式,根据4种工作模式分析逆变器在一个低频输出电压周期内阻性、感性和容性负载下的稳态工作原理。利用开关状态等效电路进行分析计算得到了不同占空比下的逆变器标幺外特性,给出了关键电路参数的设计。实验结果证实了此逆变器及其控制策略的正确性与可行性。

三电平高频链电流源DC/AC逆变器研究20-26

摘要：提出全桥三电平高频链电流谐振型DC/AC逆变器电路拓扑,利用电流串联谐振技术来实现所有开关管的零电流开关状态,且DC/AC/AC变换结构没有储能母线。给出电路拓扑结构并详细分析了谐振过程,波形最优控制方案每个象限内都采用5个谐振状态,效率最优控制方案每个象限只选择3个谐振状态来参与工作。针对全桥三电平电流隔离型DC/AC逆变器开关管比较多,逻辑合成比较复杂的状况,给出了利用卡诺图来得到开关管驱动信号逻辑合成的方法。实验结果验证了理论分析的正确性。

极性反转电压下油纸绝缘系统中电场分布27-30

摘要：针对极性反转电压下油纸绝缘系统电场分布特点,分析油纸绝缘界面空间电荷积聚条件。建立油纸复合绝缘结构模型,利用有限元分析法计算不同参数极性反转电压下的电场分布。结果表明：在油纸绝缘系统中,如果油和纸的电容率之比与电导率之比相等,则在反转后瞬间就进入稳态,电场没有发生畸变;如果油和纸的电容率之比与电导率之比不相等,则在反转后瞬间,等位线的形状发生严重的扭曲和回环,并且用中的等位线突然变密,电场发生了严重的畸变,油中场强骤然增大。这是由于在油、纸交界面上存在界面空间电荷,且分布情况复杂。

级联STATCOM直流侧电压平衡控制方法31-36

摘要：针对级联静止同步补偿器直流侧电容电压不平衡的问题,提出一种基于相移载波调制的直流侧电压平衡方法。该方法根据各个直流侧电压变化趋势来进行有选择的交换脉冲,将直流电压高于平均值且变高的模块的驱动信号与直流电压低于平均值且变低的模块的驱动信号交换,以载波相位差造成的直流侧不平衡来补偿开关损耗等造成的不平衡。该方法将直流侧平衡和静止同步补偿系统控制分开,算法简单,省略了直流侧辅助直流电源,使H桥模块更加简单,节省了成本。通过仿真分析和实验结果证实了该方法的正确性、有效性和实用性。

横向磁场永磁直线电机结构及电感参数分析37-43

摘要：针对目前大多数横向磁场电机存在定子分离元件数较多、结构复杂等不足,在采用脉振磁场理论对横向磁场电机电磁机理进行分析的基础上,提出一种结构简单的横向磁场永磁直线电机。由于在结构中相邻两相绕组存在共槽边,因而带来了各相绕组的耦合问题;为此,分别采用磁路法和三维有限元法对横向磁场永磁直线电机的绕组电感进行计算和分析,通过比较绕组自感和互感的大小对相磁耦合问题进行判断和分析,并制作样机进行实验研究。研究结果表明,提出的横向磁场永磁直线电机结构简单,且各相基本解耦,使控制方法大大简化。

PWM多驱动系统中的共模电压及其抑制44-48

摘要：针对PWM多驱动系统中存在着共模电压并产生电磁干扰等负面效应降低系统可靠性的问题,首先分析了多驱动系统中的共模电压问题,明确了多驱动系统中共模电压与单驱动系统中的共模电压的关系,然后分析了多驱动系统中共模电压的抑制原理,提出一个以RLC滤波器和改进的空间矢量脉宽调制控制策略相结合的方案来消除共模电压及其负面影响,最后通过实验验证了该方案的有效性。这种硬、软件相结合的方案不仅可以消除共模电压,进而减弱或消除电磁干扰,还可以使所采用的RLC滤波器的参数值大为减小,从而降低系统的损耗、体积和成本。

大容量混合有源滤波器多目标优化设计49-57

摘要：针对混合有源滤波器参数设计问题,提出基于粒子群优化算法的混合滤波装置的多目标优化设计方法。建立混合有源滤波器的多目标满意优化模型,综合考虑系统成本、无功补偿容量及滤波效果等因素,并将滤波器对于失谐因素影响的鲁棒性测试作为一个约束条件放在优化过程中进行判决,以提高设计结果的实用性。通过将各个子目标函数模糊化,并选择最大关联满意度作为最后的寻优变量,解决了多目标优化问题。仿真与模拟实验结果表明：采用该优化设计方法设计的混合有源滤波器可以同时满足成本、谐波抑制以及无功补偿多方面要求,而且该优化设计方法算法简单、操作方便。

定子通风槽钢对通风沟内流体流动形态的影响58-62

摘要：为了研究通风槽钢近轴端的径向位置对通风沟内流体流动形态的影响,依据计算流体力学理论,以YKK400-6、690kW中型高压异步电机为例,建立高压异步电机三维定转子径向通风沟物理模型和数学模型,给出相应的基本假设和边界条件,并进行数值计算和分析,得到了径向通风沟内三维流体场分布。在定子通风槽钢长度不变的基础上,改变定子通风槽钢近轴端的径向位置,通过分析定子通风沟绕组两侧流体的流动特性,得到定子通风槽钢近轴端的径向位置对流体流动形态的影响。计算结果表明,通风槽钢的径向位置直接影响定子绕组的冷却效果。研究结果为电机通风结构优化设计提供了理论依据,并为基于耦合场求解温度场奠定了基础。

采用分数槽的磁浮列车电磁力波动抑制方法63-68

摘要：针对常导型高速磁浮列车用直线同步电机的电磁力波动问题,分析导致电磁力波动的原因,提出一种基于分数槽理论来抑制电磁力波动的方法,分析直线同步电机不等极距结构设计对谐波电动势和齿槽力的影响。分析结果表明：采用合适的不等极距设计可以抑制谐波电动势和齿槽力,从而达到抑制电磁力波动的目的。给出一个基于等效极对数的定子和动子极距最优化选择公式,采用有限元仿真方法对不等极距直线同步电机电磁力波动进行了仿真研究。仿真结果表明：电磁力波动得到了较好的抑制效果,推力最大波动从35%减小到5%,悬浮力最大波动从6%减小到0.13%。

双绕组无刷直流电机容错控制系统的实现69-75

摘要：针对空间机械臂关节电机伺服系统的可靠性和关节体积重量的矛盾,分析了3种典型空间机械臂关节电机驱动系统的可靠性,确定了机械臂关节电机采用双绕组无刷直流电机结构的方案,建立了双绕组结构无刷直流电机数学模型,设计了双绕组结构无刷直流电机驱动控制系统和容错控制策略,研制了双绕组结构电机关节伺服系统控制平台,进行了容错控制实验和关节位置伺服控制实验。实验结果表明：在重量和体积要求苛刻条件下,采用双绕组结构无刷直流电机伺服系统设计方案,不仅可提高关节的集成度和可靠性,而且没有降低关节位置伺服跟踪性能。

双Buck型逆变器高阶系统二阶滑模控制76-81

摘要：在双Buck逆变器（DC-AC）基础上,为了进一步提高滑模控制的稳态精度和电流动态性能,提出了一种新颖的四阶系统二阶滑模控制策略。文中给出了其电路动态模型、工作原理和控制器的设计。仿真和实验结果表明：该双Buck逆变器带有积分环节和电流环节的二阶滑模控制器能减小稳态终值误差,且输出电压和电流同时具有强鲁棒性和良好动态性能,可以减弱控制系统的干扰和漂移。

悬吊减重系统的力控制82-87

摘要：针对采用钢丝绳的力控制系统的设计问题,探讨了悬吊减重系统的对象模型和控制律。所研究的系统是一种用来减轻部分体重的系统,应用于进行行走训练的病人。分析指出钢丝绳系统对象的传递函数在所用的频段内就是一个比例项。所以该系统宜采用积分控制,或者对钢丝绳采用速率控制。讨论了这种积分控制系统的调试方法,由于系统的带宽相对较窄,所以一般还需要用扰动观测器来对扰动进行补偿。给出了包含有三次谐波扰动的观测器设计,观测器设计中钢丝绳对象仍是基于一阶的假设。仿真实验中采用了实际的系统模型,仿真还给出了扰动中高次谐波对系统性能的影响。

Fal函数滤波器的分析及应用88-91

摘要：Fal函数是一种特殊的非线性结构,是自抗扰控制器中扩张状态观测器（ESO）的核心部分。提出了Fal函数滤波器,对于噪声有较好的滤波效果,并分析了Fal函数滤波器的滤波特性。提出了一种基于Fal函数滤波器的新型ESO,用于处理量测环节带有噪声干扰的情况。与扩展一阶状态到ESO的方法以及扩展滤波器方程到ESO的方法相比,该新型ESO无须扩展ESO的阶数,避免了因阶数增加带来的观测误差增大以及参数整定问题。数值仿真表明,该新型ESO对于带有量测噪声的系统具有较好的状态跟踪效果。

三相有源电力滤波器的T-S模糊建模与控制92-99

摘要：针对传统的PI调节器难以有效地控制三相并联型有源电力滤波器非线性的问题,基于T-S模糊控制的方法,对三相并联型有源电力滤波器进行数学模型分析,并建立T-S模糊控制模型。采用并行分布补偿的方法设计仅用4条模糊规则的模糊控制器T-S模糊控制器,将非线性问题线性化,通过稳定性的分析与证明,求解线性矩阵不等式,获得统一功率因数及谐波补偿控制器的状态反馈增益。仿真结果验证所建模型及所设计控制器的正确性和有效性。

改进的平方根UKF及其在交会对接中的应用100-104

摘要：针对传统滤波方法容易受系统动态模型不确定性和噪声协方差不准确限制的问题,将高斯过程回归融入平方根无迹卡尔曼滤波算法中,提出一种滤波方法。该算法在估计过程中采用标准的平方根无迹卡尔曼滤波算法,整个估计过程分为时间更新和状态更新两部分,采用矩阵QR分解、Cholesky分解的形式直接传播和更新协方差阵的平方根;系统状态方程和观测方程由高斯回归模型分别代替分代,过程噪声的协方差和观测噪声的协方差自适应调整。将其应用于航天器人交会对接过程中,仿真仿结果满足系统导航精确度要求,校验了算法的有效性。