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电机与控制学报 2011年第02期杂志 文档列表

动磁式横向磁通直线振荡电机建模分析1-6

摘要：针对目前已有动磁式直线振荡电机结构复杂、漏磁较大等问题,提出一种动磁式横向磁通直线振荡电机,其具有动子质量轻,加工难度小,力特性好等优点,适合应用于冰箱压缩机等领域。基于建立的电机等效磁路模型推导出了电磁推力表达式,阐述了该电机电磁推力产生的机理。解析公式显示,电磁力系数与电机结构参数及永磁体材料属性等有关,而与动子位置无关。为验证磁路模型并对于电机进行进一步分析,建立电机三维有限元模型,分析了气隙磁场特性并研究了永磁体与外定子轴向长度配合对于动子有效行程的影响。实验结果验证了模型的正确性,分析结果为该电机的优化设计提供了依据。

公共直流母线供电的变频调速系统稳定域7-12

摘要：针对公共直流母线供电的变频调速系统存在恒功率负荷模型失效及不控整流器电流不可逆的情形,采用逆轨迹法,探讨此类系统在受限状态空间内的暂态稳定域边界结构及逼近方法。与现有研究成果构造简化模型的能量函数近似暂态稳定域的方法相比,避免了由逼近方法所引起稳定域边界近似的保守性,可以精确刻画所考虑模型的真实稳定域边界,对研究此类系统的临界故障切除时间以及参数设计提供了准确的暂态稳定域信息。

低速永磁电动机转矩特性的三维有限元分析13-19

摘要：针对轴向永磁减速式同步电机在设计与计算过程中存在的几个突出问题,诸如定转子所具有的特殊结构使齿槽效应很明显而导致用解析方法难以进行转矩的准确计算,以及磁场分布沿轴向变化导致二维有限元方法已不适用等,通过采用将三维有限元计算与实验研究相结合的研究方法,首次获得其转矩特性即电磁转矩与定转子相对位置及电流相位之间的关系曲线。实验研究还发现,虽然该类电机的堵转转矩随电流相位的变化正负波动,但仍然具有很高的起动能力。最后通过将所得到的转矩曲线与实测数据对比验证了计算结果的正确性。

电流反馈有源电力滤波器单周控制策略20-25

摘要：为解决传统单极调制的有源电力滤波器单周控制时电源电流在零点附近的震荡问题,提出一种改进的单相有源电力滤波器控制方案,采用ip-iq算法进行负载基波电流的检测,把负载电流基波分量作为跟踪目标。形成由基波电流检测电路、积分器、比较器及触发器构成的改进单周控制电路,来实现有源电力滤波器的谐波补偿功能,以便降低对系统参数的依赖。建立基于电流反馈的有源电力滤波器单周控制数学模型,通过仿真实验分析了系统的工作过程,将该策略与传统的单极调制进行对比。仿真结果表明：该策略具有更好地稳定性和跟踪能力,并在同样的电路参数下具有更低的THD。

中频下双级矩阵变换器整流级相位前馈校正算法26-31

摘要：针对双级矩阵变换器（TSMC）应用于航空领域时,在中频下如果直接应用传统调制策略,整流级相位将出现滞后,从而附加滞后的功率角且减小电压传输比,在变频航空供电体制下甚至出现功率角和输出电压幅值的波动,影响输入输出波形质量这一问题,在分析中频下整流级相位滞后原因的基础上,根据梯形面积原理推出滞后相位大小,提出中频下TSMC整流级的相位前馈校正算法。在实验样机上基于查表法实现该算法,保证控制器运算的实时性。仿真和实验结果表明,所提的相位前馈校正算法能够补偿滞后的相位,基于查表法的算法实现能够满足硬件实时性要求。

复合结构永磁同步电机多点测温系统32-36

摘要：针对复合结构永磁同步电机温升实验中测量点多、传感器引线空间有限、电磁干扰严重等问题,研究了基于二线制PT100的测温系统。为减小引线电阻及电路元件参数误差的影响,提出了基于线性测量电路的线性误差校准方法;在短时间采样窗内温度信号近似直流的条件下,分析了电磁干扰对测量的影响,对比了非同步采样条件下传统矩形窗与四项Blackman-Harris窗对干扰信号在直流位置能量泄露的抑制效果,提出了加窗平均值滤波方法。实验证明测温方法能有效降低抑制电磁干扰,实现电机温度多点实时测量。

三电平稀疏双级矩阵变换器的中点电压分段控制37-41

摘要：针对输出级为稀疏三电平结构的双级矩阵变换器这一新型拓扑的中点电压偏移问题,提出了通过调节冗余小矢量的相对作用时间、分段平衡中点电压的控制方法。该方法结合了对称七段式及九段式空间矢量调制技术的优点使得中点电压在任意时刻均无不平衡区域,从而使中点电压偏移问题得到了明显的改善。仿真结果验证了所提出方法的正确性和有效性。

单级同步感应线圈炮电枢的磁场-温度场有限元分析42-47

摘要：为了研究电枢在同步感应线圈炮发射过程中的温度分布规律以及影响电枢温度分布的因素,依据瞬态涡流场和计算传热学的相关理论建立单级同步感应线圈炮电枢磁场-温度场耦合分析的数学模型,利用APDL建立了电枢和驱动线圈的有限元模型,将线圈炮发射过程中电枢中感应的焦耳热损耗作为体积热源,通过顺序耦合的方法实现电枢的磁场-温度场有限元分析。研究结果表明：电枢中感应的涡流和温度分布不均匀,当电流载荷最大时,电枢中的感应的涡流最大、温升最高,最高温度达70.29℃,且都位于电枢的底部的外侧;随着加载电流载荷的增大电枢的温升愈大;增大电枢表面的对流换热系数、发射率以及降低电枢的初始温度都可以减小电枢的温升;增大电枢的热导率可以降低电枢的最大温差。

适用于配网冲击性负荷补偿的链式D-STATCOM48-53

摘要：针对冲击性负荷接入配电网后带来的电能质量问题,提出一种基于链式结构的静止同步补偿器（D-STATCOM）的移动型并联有源补偿装置,与固定电容补偿装置形成良好配合,实现了无功的实时动态补偿。以江西电网实例应用为基础,分析以电弧炉为代表的典型冲击性负荷补偿的具体需求,结合现场录波数据和配电系统参数建立仿真模型,应用分频协调控制策略与固定补偿支路形成良好配合,降低了动态容量需求,采用链式主电路和模块化设计实现了有源型补偿装置D-STATCOM的移动化。提出了装置的现场应用方案,给出了基本工程参数的配置方法与原则。投运效果表明,装置响应迅速,运行稳定,能够满足配电网动态无功冲击补偿的要求。

汽轮发电机不同冷却介质对定子传热特性的影响54-62

摘要：为研究大型汽轮发电机通风冷却系统对电机定子区域的冷却情况,研究不同冷却介质对电机温度分布的影响,以200MW汽轮发电机为例,建立半个轴向段的多风路通风系统三维流动与传热耦合的物理模型和数学模型,采用数值方法对采用不同冷却介质的电机流体场和温度场进行了耦合计算,定量分析空气和氢气冷却能力对电机温升的影响。分析流体性质的改变对气隙轴向流速分布和不同通风沟入口风速的影响;计算得到了流固耦合面上的散热系数的具体分布;分析定子主绝缘的温降变化,发现氢冷时绝缘温差比空冷时要低13℃,有助于减小热应力对绝缘造成的损害。

基于电压/电流控制模式的组合式三相逆变器63-70

摘要：为满足逆变器负载短路而不停机的要求,提出正常情况输出恒定电压和异常情况下（如短路）输出电流恒定的2种模式相结合方案。基于组合式三相逆变器拓扑,分析得到带有LCL滤波器的逆变器等效拓扑,给出电压控制模式下PID加重复控制的控制策略和电流控制模式下状态反馈控制的复合控制策略。运用极点配置对PID控制和状态反馈系数进行设计,并阐述重复控制设计过程。2台400kVA/50Hz的逆变器并联系统表明该方案验证两种模式下较好的输出波形和相互切换的高可靠性。

考虑端部效应的永磁直线同步电机键合图建模71-75

摘要：为了分析永磁直线同步电机特性及搭建电机驱动机电系统全局模型,基于键合图法建立了PMLSM模型,并在模型中考虑了直线电机特有的端部效应特性。用类似于旋转电机的分析方法得到PMLSM的d-q轴模型,同时用互感在电流作用下产生的磁场描述端部效应导致的磁场畸变,给出PMLSM的等效电路图。按照键合图理论将等效电路图转化为键合图模型,并得到系统的状态方程。利用某型电机进行仿真及实验,结果验证了所建模型并说明了端部效应导致的速度波动,波动周期与极距相等。

空间机械臂关节容错控制系统研究76-83

摘要：针对空间机械臂高可靠性要求,提出一种基于双绕组永磁同步电机的关节容错控制系统。与传统控制系统相比,该控制系统使得机械臂关节保持了较小的体积和重量,能够容忍主份和备份子系统之间发生多个不重叠故障,且能在单个子系统发生故障而断电的情况下,维持关节的不间断工作,从而解决了传统双绕组电机控制系统不能容忍电源及控制器出现故障的问题,提高了关节的容错能力。设计了电机驱动系统和控制器的容错控制策略,并基于关节冗余传感器信息,能够在两种位置传感器同时发生故障的情况下,实现对故障的在线检测。

采用参考电压调节的并联逆变器控制技术84-88

摘要：为解决用于大功率电机传动系统的逆变器并联控制问题,就如何改变各逆变器瞬时参考电压的控制方法进行研究。在建立电机电流和并联逆变器环流等效电路模型的基础上,分析电机电流和环流的控制原理,继而提出基于改变逆变器瞬时参考电压的主从式矢量控制策略,并给出系统均流控制具体的实现方法,最后对控制系统性能进行仿真分析。结果表明该控制方法实现了电机电流和并联逆变器环流的独立控制,不仅能有效减小并联逆变器之间的环流,而且电机的动态控制性能仍能达到单个逆变器供电的电机传动系统的性能水平。

柔性成型生产中电机模糊张力控制技术研究89-93

摘要：针对钢管柔性生产的入口段张力控制问题,采用模糊控制方法,研究了由多台电机组成的恒张力控制系统模型,并给出了相应的二维模糊控制器设计方案,在此基础上完成了实验平台的搭建和算法的梯形图实现工作。SIMULINK仿真显示系统的超调量Mp〈16%,调节时间小于35Ts,上升时间约为7Ts,结果表明所采用的模糊控制算法满足控制要求。测试表明改进后的控制器能够满足实际系统快速、稳定、准确的控制要求。

制动系统动能转化建模与ABS自寻最优控制94-99

摘要：针对汽车制动系统,提出一种基于动能转化建立其模型的新方法,并与传统模型在有无防抱死制动系统（ABS）下进行比较;依据汽车的制动原理和自寻最优理论,设计能随路况的不同而自动搜寻最佳滑移率的ABS自寻最优控制策略,同时与逻辑门限值控制下的制动性能指标进行了对比分析。仿真结果表明,基于动能转化建立的制动模型与传统模型在有无ABS的制动过程中制动性能参数的变化趋势均是一致的;无论是在干混凝土路面还是在湿沥青路面下,采用ABS自寻最优控制获得的制动时间和制动距离都优于逻辑门限值控制;可以为汽车制动性能的研究提供有效的制动模型和ABS控制策略。

MLKF谱估计在地基噪声特性分析中的应用100-104

摘要：在测试高精度惯性元件时,为了精确地分析地基干扰的噪声特性,针对某实验室地基的振动试验,建立了含有白噪声、指数相关噪声、趋势项、随机游走和地基固有频率的噪声模型,依据极大似然和Kalman滤波理论,推导了一种通过迭代算法调整被估计参数直至收敛的谱估计方法（MLKF）。通过仿真算例,验证了该方法的可辨识性和快速逼近性。从具体的地基振动实测数据出发,与快速傅里叶变换进行了比较,结果表明MLKF法能够精确地辨识出每个噪声模型系数,且在低频段功率谱曲线更接近理想值,对于高频段存在的谐振频率在辨识结果中直接给出,有助于分析信号中不同的噪声成分,为开展高精确度惯性元件的噪声特性分析提供了参考依据。