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 2010年第12期杂志 文档列表

电网不平衡时采用串联网侧变换器的DFIG风电系统协调控制1-8

摘要：针对采用串联网侧变换器的双馈感应发电机（doubly fed induction generators,DFIG）风电系统,详细分析电网电压不平衡条件下该系统的运行情况,从抑制不平衡定子电压及维持系统有功功率平衡的角度出发,分别提出电网不平衡时串联网侧变换器和并联网侧变换器的控制策略。与电网不平衡下DFIG系统的传统运行控制方案相比,所提系统协调控制策略无需改变电网不平衡下转子侧变换器的控制策略,简化转子侧变换器的控制并有效提高其运行可靠性;所提方案在实现DFIG系统电磁转矩、直流链电压及系统总输出有功功率无二倍频波动的同时,实现电网不平衡下DFIG定、转子三相电流平衡,进一步提高了DFIG系统运行的稳定性和可靠性。通过对电网不平衡下采用串联网侧变换器的DFIG风电系统和采用传统控制策略的DFIG系统进行了仿真计算和对比分析,验证所提协调控制策略的正确性和有效性。

开关变换器双频率控制技术9-14

摘要：提出并研究一种开关变换器非线性控制策略,双频率控制技术。研究电压型和电流型双频率控制开关变换器的实现方式及特点,对比分析电压型和电流型双频率控制开关变换器的工作特性和控制规律。理论分析、仿真及实验结果表明：电压型和电流型双频率控制具有相同的稳态工作特性;而在动态响应方面,电流型双频率控制具有比电压型双频率控制更为优越的性能。此外,与电压型双频率控制相比,电流型双频率控制具有自动限流功能和更为平稳的启动特性。

提高双馈式风电系统故障穿越能力的控制策略15-22

摘要：针对基于旁路电阻Crowbar装置的双馈风电系统故障穿越技术的一系列问题：Crowbar装置短接转子,无功功率消耗过多;Crowbar电阻产生高压威胁直流母线电容的安全;母线电容的过储能难以释放并威胁变频器的安全运行,而采用一种新型故障穿越技术。该技术采用双PWM变频器线路暂态优化控制,实现逆变器并联无环流运行。暂态优化控制包含双PWM变频器线路重构、Crowbar装置、无功电流给定和无功电流优先原则4个部分。通过与基于Crowbar装置的故障穿越技术对比仿真,验证新型故障穿越技术能够提高系统无功补偿能力、支持公共连接点电压、及时释放母线电容过储能以及保护变频器安全运行。新型故障穿越技术的设计参考德国E.ON公司电网标准,对我国今后制定并完善风力发电并网标准有着现实意义。

定子双馈电双凸极电机的高速弱磁控制23-28

摘要：研究分析了电动车用定子双馈电双凸极（SDFDS）电机在高速运行时的弱磁控制原理,充分利用了SDFDS电机具有励磁磁场可独立调节的优点,提出了相应的弱磁调速策略,使得SDFDS电机调速系统在高速运行时获得了较高的控制性能。并基于Matlab/SIMULINK和实验平台进行了仿真和实验,实现了SDFDS电机高速弱磁控制,电机转速控制性能良好,证明了所设计SDFDS电机高速弱磁控制策略的有效性。

交流伺服系统控制器参数自整定及优化29-34

摘要：以交流永磁同步电机系统的速度控制器为研究对象,提出一种新颖、准确、易于实现的转动惯量辨识方法,并在此基础上提出一种参数自整定控制策略。这种策略的最大特点是：通过转动惯量辨识值计算得到初始PI参数,之后不再以速度阶跃响应曲线的超调量、上升时间、振荡时间等作为PI参数优化的标准,而是使电机速度以三角波曲线运动,在运动过程中以评价函数E作为衡量控制效果的量化标准。通过实验验证了此种方法的实用性和有效性。优化后的控制参数使评价函数E最小,不仅能够保证动态跟踪性能,同时提升了系统抗扰性能,在额定转速时负载100%波动最大转速波动仅为4r/min。

配电网混成电压控制系统指标体系设计与应用35-40

摘要：针对配电网的混成多目标优化电压控制问题,阐述建立混成控制指标体系的重要性和必要性,并从工程实用的角度出发,选取便于量测和计算的指标,构建配电网混成电压控制系统的指标体系。该指标体系包括安全稳定性、电能质量、经济性三方面指标,可作为不同类型的事件触发判断依据,进而形成控制指令,实现电力系统多目标趋优运行。针对某地区实际配电网数据的算例测试表明将该指标体系应用于配电网混成电压控制系统,能够准确快捷的判断出各类型事件。进一步的,采用基于指标满意度最大化的协调优化算法,可实现整体趋优的控制效果。

组合转子同步电机稳定性探讨41-46

摘要：组合转子同步电机由轴向叠片各向异性（ALA）磁阻段和面贴式永磁（SPM）段组合而成,磁路各自独立。为研究组合转子电机在开环V/f控制方式下的稳定性,采用小信号分析方法,探讨无惯性阻尼器和附加机械惯性阻尼器的组合式转子电机SPM段占转子全长之比k与电机稳定性的关系。研究结果表明,无惯性阻尼器的组合式转子电机,k值增大,稳定频率范围扩宽不明显;附加惯性阻尼器,选择合适的惯量盘惯量,调节阻尼器的粘性阻尼系数能明显扩宽稳定频率范围,且k和惯量盘惯量越大,阻尼器的粘性阻尼系数调节范围越宽,电机的稳定性越好。

感应电机磁链和转矩的非奇异终端滑模控制47-51

摘要：针对直接转矩控制技术以容差形式的Bang-Bang控制模式给系统的稳态运行带来的转矩脉动大、电流谐波成分重、定子磁链轨迹畸变等问题,将非奇异终端滑模控制应用到了转矩和磁链控制中。为了提高传统滑模控制的收敛性,分别独立设计了转矩控制器和磁链控制器的非奇异终端滑模平面。转矩控制器和磁链控制器由等效控制项和非线性切换项组成,非线性切换项中的符号函数sgn（S）通过积分作用削弱了控制量的抖振。仿真结果表明,非奇异终端滑模变结构直接转矩控制具有动态响应快、转矩波动和转速波动小、鲁棒性强、低＂抖振＂的特点。

1.5MW永磁风力发电机电磁场与温度场计算与分析52-57

摘要：针对大型永磁风力发电机设计及运行安全性问题,以1.5MW永磁半直驱式同步风力发电机为研究对象,设计三种极槽比不同的发电机方案,建立风力发电机电磁场二维有限元计算模型,并确定出每种方案的绕组设计参数。研究永磁半直驱式同步风力发电机负载工况下的电磁场分布;计算气隙内谐波含量的大小;同时,根据传热学理论,建立温度场二维有限元计算模型,给出了转子旋转时气隙内空气的有效导热系数及三种结构方案发电机温度分布计算结果。最后,对相同类型结构的小型永磁同步风力发电机的实测数据与理论计算结果进行比较以验证计算方法的正确性。通过以上的研究工作可以使相应的研究更加深入,通过提高电机内温度场的计算精确度可以有效地降低大型风力发电机故障率,为大容量永磁半直驱风力发电机的设计提供一些有意义的参考。

永磁体不对称放置削弱内置式永磁同步电动机齿槽转矩58-62

摘要：针对内置切向式转子结构磁极偏移时,每极磁密的大小和分布都不相同的问题,基于解析法研究了偏移角度的确定方法。与表面式永磁电机不同,内置切向式结构在永磁体不对称时,每极极弧宽度会发生变化,影响每极磁密的大小和分布,两者都对齿槽转矩有影响,因此确定永磁体位置时须考虑两者的影响。基于内置式永磁同步电动机齿槽转矩解析表达式,分析每极磁密大小与分布对齿槽转矩的影响,研究磁极偏移角度的确定方法,并与表面式永磁电机磁极偏移角度进行了对比。采用有限元法计算不同偏移角度对齿槽转矩有影响的磁密谐波和齿槽转矩,有限元计算结果表明,由于考虑了磁极偏移对每极磁密的影响,磁极偏移能有效地削弱齿槽转矩。

SVPWM过调制中控制角算法的分析与应用63-67

摘要：针对高速弱磁下低压电动机的高功率输出时由于电源内阻的影响,母线电压会随着输出功率的上升而下降的问题,提出了一种基于面积等效原理的空间矢量脉宽过调制中控制角的算法,算法简单、准确,占用内存小,程序执行时间短,移植性强,能够完成调制比从0至1的线性调制到过调制中六阶梯波工作状态的平滑过渡,并具有良好的线性增益。仿真及实验结果表明,该算法控制下的低压电动机运行稳定,提高了直流母线电压利用率,此应用是扩展电机转速范围、增加最大输出转矩的一种有效方法。

一种用于LED路灯照明的单级交直流变换器68-74

摘要：提出一种单级用于高亮发光二极管路灯照明系统的交直流变换器。通过共用半桥的上下桥臂,形成两路工作于断续模式的boost电路,由于两路boost电路工作在交错并联模式下,其母线电压只略高于输入,所以即使在高输入电压情况下,系统仍然具有较低电压以及电流应力。半桥负载采用LLC谐振负载,其原边开关管工作在零电压开通状态,副边整流二极管工作在零电流关断状态,减小了系统开关损耗,提高了系统效率。经仿真分析,所提交直流变换器能够实现功率因数校正的作用,并且其可工作在软开关状态下。实验中制作了一个100 W样机,经测试,在40%～100%负载范围内,其功率因数大于0.96,总谐波含量小于10%,在满载时效率高达91.1%。

变频器参数对永磁同步发电机定子损耗的影响75-81

摘要：为了研究调制比和载波比等PWM变频器参数对直驱型风力永磁同步发电机定子谐波损耗的影响,在考虑变频器谐波负载作用的情况下,采用二维场路耦合时步有限元法,建立永磁同步发电机电磁场计算的数学模型,进而给出定子谐波铁耗和铜耗的数值计算方法,计算结果与解析法的对比验证了算法的正确性。结果表明,当载波比相同时,随着调制比的减小,定子铁耗增加,定子铜耗减小;而当调制比相同时,随着载波比的减小,定子铁耗和铜耗均有所增加。研究结果对风力永磁同步发电机的设计与控制具有参考价值。

两相电压调整模块的无源控制82-85

摘要：针对多相交错并联型电压调整模块稳态时各相电流纹波大、动态响应难以满足最新VRM标准要求的问题,以两相Buck型VRM为例,依据切换线性系统理论和无源控制,采用了凸组合方法,建立了两相VRM的切换仿射线性系统模型,并推导出其无源控制策略。仿真结果表明,应用无源控制方法的两相VRM的闭环系统,稳态工作点上两相电流保持均流,各相的电流纹波小,保证了系统的大范围稳定,与传统PI控制方法相比能够明显改善负载变化所引起的动态过程,提高了系统的动态品质。

陀螺飞轮的锁相环稳速控制86-90

摘要：针对PID与积分分离等控制方法难以控制高稳速陀螺飞轮问题,以一台陀螺飞轮电机为例,依据锁相环基本工作原理与以往给出的3状态锁相环数学模型,建立了基于10状态锁相环飞轮控制系统数学模型,在Matlab平台上搭建了3状态与10状态数字逻辑锁相环飞轮控制系统仿真模型,最后构建了基于10状态锁相环集成芯片UC3633的无刷直流电机控制系统硬件。通过仿真和实验表明：系统可锁定在732.0 r/min,915.5 r/min两个给定转速上,系统速度稳态误差小于0.1%。与理论分析相吻合;10状态数字鉴相器在稳速陀螺飞轮控制系统中的应用优于3状态数字鉴相器。

交替极无轴承电机的转矩与悬浮特性91-95

摘要：通过建立电机有限元分析模型的方法,对交替极无轴承永磁电机的转矩特性和悬浮机理做了深入的分析和验证,指出转矩和悬浮力分别正比于转矩电流和悬浮电流,悬浮力与转子旋转角位置无关以及转矩与悬浮控制相解耦等特性。针对传统无轴承永磁电机转矩输出与悬浮力之间的折中问题,分别建立交替极电机和表贴式无轴承电机的有限元模型,比较仿真数据,结果表明在两者电磁转矩相近的情况下,交替极电机的悬浮力是同样极对数表贴式无轴承电机的2.87倍。

线反电动势检测无刷直流电机转子位置方法96-100

摘要：利用传统的反电动势过零检测原理,提出一种利用简化的线反电动势过零检测无刷直流电机转子位置方法,该方法通过实时测量无刷直流电机的任意两路线电压和两路相电流信号,并利用定子电阻参数进行实时简化计算,就可以得到三路线反电动势的过零时刻,从而实现无刷直流电机的无位置传感器控制。该方法结构简单、计算方便,不需要构造电机中点,也不需要进行相位延迟补偿,定子电阻变化对转子位置辨识的精确度影响较小。仿真和实验结果表明,提出的改进线反电动势过零检测方法可以在较宽的速度范围内对转子位置进行准确检测。

第14卷（2010）总目次I0001-I0014