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电机与控制学报 2011年第06期杂志 文档列表

基于LCL滤波SPWPM高频链式矩阵变换器控制策略1-6

摘要：提出一种新型的矩阵变换器控制策略。该控制策略通过有效变动SPWM波形的结构,得到使变压器工作于高频状态的SPWPM波形。将常规的SPWM波进行软化处理后,引入脉冲密度调制方式,使软化的SPWM波与双极性三态SPWPM波保持同步。并对正负极性调制后的软SP-WM波经过逻辑处理后,作为矩阵变换器开关管的驱动信号。矩阵变换器对SPWPM波形进行解调,恢复为常规的SPWM波形。对前级高频逆变桥工作于SPWM和SPWPM两种工作模式的输出波形进行了数学分析,证明了SPWPM波形中含有SPWM波的全部信息,但不含调制波的频率成分。因此更便于高频变压器进行能量传输。采用LCL三阶滤波器,较常规LC滤波器更能在高频段对高次谐波进行衰减。实验结果验证了理论分析的正确性和该控制策略的可行性。

计算参数对低速同步电机转矩计算结果的影响7-12

摘要：针对准确计算转矩十分困难的问题,系统研究由人为选择的计算参数对低速轴向磁场永磁同步电动机（低速永磁电动机,Ls-A-Pmsm）三维磁场及转矩计算结果的影响。首先从理论上分析影响转矩的因素,然后通过实例计算,分析空间离散采用不同单元类型、不同剖分密度、轴向等效气隙尺寸以及麦克斯韦应力法不同计算路径等计算参数对计算结果的影响。通过大量对比计算并由实测数据验证计算结果,获得了既保证计算精确度又节省计算时间的三维磁场及转矩的计算参数选择方法,可为低速大扭矩电磁减速式同步电动机的设计提供技术支持。

基波幅值线性控制双级矩阵变换器过调制策略13-18

摘要：针对双级矩阵变换器（TSMC）电压传输比低的固有缺陷,采用一种可提高电压传输比的双级矩阵变换器空间矢量调制策略,该调制策略分为线性调制区和过调制区,过调制区参考电压矢量由两部分组成,推导了过调制区参考电压矢量表达式,并得出了与线性区相似的占空比表达式。该过调制策略不仅能使TSMC最大电压传输比从0.866提高到0.955,扩宽了电压输出范围,而且具有输出电压基波幅值可以精确线性控制,输出谐波畸变率小、无需存储大量数据和数字化实现容易等优点。良好的实验结果验证了文中过调制策略的正确性和可行性。

一种启动冲击电流抑制电路19-24

摘要：针对采用Boost电路的前端交直流变换器中存在的启动冲击电流问题,提出一种三级启动冲击抑制电路。所提电路不但能够抑制启动瞬间出现的一次冲击电流,还能够抑制由于Boost电路开始工作而产生的二次冲击电流。详细分析了冲击电流产生的原因,提出一种新型的启动冲击抑制电路,经仿真验证,所提电路能够可靠抑制冲击电流,证明了所提电路的可行性。将电路被应用于1 000 W两级式金卤灯电子镇流器中,实验测试结果表明：所提电路可有效的抑制冲击电流,其中一次冲击电流接近于零,二次冲击电流可控制在10 A以内。

最优最小开关损耗SVPWM地板水暖变频调速系统25-31

摘要：为了提高地板水暖系统的整体性能,除了考虑管道系统的设计和水泵本身机械特性,还要考虑水泵电机变频调速系统的效率。针对提高电机变频调速系统效率的问题,在分析电压源逆变器多解性的基础上,分析几种最小开关损耗电压空间矢量脉冲宽度调制策略,提出一种最优化的解决方案,并应用于永磁同步电机-变频调速地板水暖系统,给出相应的开关损耗计算公式,采用Matlab/SIMULINK进行仿真分析,并基于TMS320F2401设计和实验整个变频调速地板水暖系统。实验结果表明,永磁同步电机-变频调速地板水暖系统中采用最小开关损耗电压空间矢量脉冲宽度调制策略是可行的,降低了有效开关次数的1/3。对于额定功率50 W负荷而言,相比非最优电压空间矢量脉冲宽度调制策略,开关损耗降低2 W左右,电压源逆变器变换效率提升4%左右,改善了工况。

船用大功率永磁电机矢量控制方案的比较32-37

摘要：为了研究不同脉宽调制策略对采用矢量控制的船用大功率永磁电机变频调速性能的影响,通过对大功率永磁电机稳态运行空间矢量图的分析,结合4 088 kW永磁电机的电气性能参数,计算电机定子电阻、电感等关键数值。依据电机参数,建立三种基于正弦脉宽调制、电流滞环跟踪控制和空间矢量脉宽调制策略的仿真模型。仿真结果表明,采用空间矢量调制策略时,电机动态转矩和转速的响应时间最短,电流滞环跟踪策略次之,正弦脉宽调制最差。船用大功率永磁电机矢量控制变频调速系统可综合考虑选择电流滞环跟踪控制和空间矢量脉宽调制策略。

时频压缩随机共振用于转子故障早期检测38-44

摘要：针对随机共振系统仅适用于小参数（小幅值、小频率）系统,而转子故障信号频率较高的问题。依据随机共振系统的基本理论,通过引入时频压缩算法,消除了随机共振系统对待测信号频率的限制,把随机共振系统扩展到全频段。理论和实测结果表明：通过连续的压缩变换,获得一个适当的输入信号到随机共振系统,根据谐振峰的变化及发变换运算即可得到原始信号所含的未知频率。该算法比传统扫频算法快了6个数量级,可以在极限信噪比下检测出故障信号（-50dB）。

变频调速同步电机转子三维温度场数值模拟45-49

摘要：为使所研发的某变频调速同步电机转子通风结构合理,温度场分布较均匀,且安全运行,建立该电机转子风路最长的6号槽半轴向段整体结构模型,根据CFD原理,基于Fluent软件,数值模拟额定负荷和护环下部分顶匝风路堵塞时转子内部冷却空气以及绕组温度场分布,并分析其特点。结果表明：转速不同时,绕组峰值温度及位置均发生变化。结果对变频调速同步电机的强度计算及风道结构设计提供理论依据。

超声电机非线性建模和广义预测控制50-56

摘要：针对超声电机输出速度与驱动频率、相位差和电压幅值呈很强的非线性,很难建立完整而精确的控制数学模型并用于高精确控制的问题,将超声电机模型分解为一个稳态非线性环节和一个动态线性环节组成的Hammerstein模型。为了辨识驱动频率、相位差和电压幅值与超声电机稳态速度的关系,提出采用均匀设计进行实验设计,通过对电机稳态速度和阶跃响应的辨识,建立旋转超声电机多变量非线性Hammerstein模型,并验证该模型的有效性。基于超声电机Hammerstein模型提出了两步法广义预测控制算法,分别以驱动频率、相位差和电压幅值作为调节变量,对电机进行速度控制仿真,结果表明该算法能够准确地跟踪设定速度,证明所提出的超声电机的辨识建模方法和广义预测控制的可行性。

直驱螺杆泵用永磁低速伺服系统三维温度场研究57-61

摘要：针对异步电机驱动的传统螺杆泵采油效率较低的问题,设计了直驱式螺杆泵永磁低速伺服系统。由于速度较低,温升问题是这类电机的关键研究问题之一,为了更好地分析该永磁交流伺服电机的温度场分布情况,应用三维有限元法进行计算。同时根据电机的轴向对称结构采用简化模型,缩小了求解区域范围,减少了三维场分析的计算量。最后对样机进行了负载情况下的实验测试,计算结果与实测结果是一致的,说明该模型能够满足对该类永磁低速力矩电机暂态温度场仿真计算的要求。该研究成果对这类电机在不同转速时采用何种冷却方式具有一定的参考价值。

用于气液两相流流型识别的ECT传感器的优化设计62-66

摘要：为提高电容层析成像系统图像重建的质量,采用有限元方法,建立电容层析成像系统敏感阵列电极二维数学模型,同时以8电极水气两相流电容层析成像为研究对象,分析不同电极覆盖率以及屏蔽电极与电极外表面距离对电容层析成像系统电容值及敏感区域的影响。结果表明,电极覆盖率在80%左右时,电容传感器灵敏度均匀性得到提高,屏蔽半径是管道内径的1.4～1.8倍时,固有电容达到最大。依据仿真结果,证明建立的有限元模型是正确的,经优化设计后的传感器使电容层析成像系统的图像重建质量得到提高。

拖挂式移动机器人反馈镇定的非连续控制方法67-72

摘要：针对具有一节拖车的移动机器人在原点位形的反馈镇定问题,提出一种基于σ过程的非连续控制方法。利用坐标变换和输入变换建立了系统的链式形式模型,并证明链式系统与原系统是局部微分同胚的。进而基于σ过程分析,将链式系统转换为线性子系统,利用极点配置方法设计了线性子系统的渐近稳定控制律。该控制律能够使链式系统稳定,从而使原系统也同样稳定。仿真结果表明所提出的控制方法能够控制移动机器人及其拖车的位形以指数收敛速率稳定在系统原点。由于σ过程是一种非连续状态变换方式,系统的反馈控制律是非连续的,与Brockett定理中关于非完整系统的反馈镇定问题不存在连续时不变的控制方法的结论是一致的。

螺杆挤出式毛细管测量聚合物熔体剪切粘度谱73-77

摘要：为了准确表征聚合物熔体在挤出加工中,受到螺杆强剪切作用时的流变行为。依据流变学理论,研究了利用螺杆挤出式毛细管测量聚合物熔体剪切粘度的装置和数据处理方法。测试装置由单螺杆干挤出机和可更换模芯的毛细管模具构成。在数据处理中,利用不同长径比的毛细管模芯测得的原始数据,结合三次样条函数方法,完成了Bagley和Rabinowitsch校正计算。实验结果表明：利用该方法可以在近似实际加工的条件下,快速获得表征聚合物熔体流变行为的真实剪切粘度谱;对低密度聚乙烯的测试结果与Hakke流变仪在同样条件下所得结果相同,这一方法可以代替价格昂贵的流变仪,对热塑性聚合物材料共混改性进行评价,适合于工业应用。

离散系统降阶H∞控制器的设计78-83

摘要：针对离散控制系统,研究其降阶H∞控制器设计方法。首先,采用线性矩阵不等式方法,给出离散系统状态反馈H∞控制器存在的条件;利用离散系统H∞控制器可解的条件,研究离散系统的降维观测器设计方法;通过设计系统的降维观测器,使降维观测器的观测输出和系统的状态反馈输入误差趋于零,以降阶观测器的输出作为系统的控制输入,使闭环控制系统满足H∞控制条件;最后给出基于Sylvester方程和降阶观测器存在条件的降阶H∞控制器设计方法。仿真结果说明了设计方法的有效性。

强制循环蒸发系统的智能解耦控制84-90

摘要：针对一类具有多变量、强耦合、强非线性特性的复杂工业过程,以强制循环蒸发系统为例,提出了由多模型预测解耦控制器和PID控制器串级的智能解耦控制策略。外层的多模型预测解耦控制器既要保证强制循环蒸发系统的出料密度快速跟踪生产工艺所确定的出料密度目标值,又要使蒸发器的液位保持在生产工艺规定范围内,同时给出内层的出料流量和加热蒸汽流量的设定值。内层的PID控制器根据流量设定值与实际流量测量值的偏差来调节阀门的开度。建立了强制循环蒸发系统的动态模型,并以该动态模型作为虚拟仿真对象,进行了仿真实验,验证了所提控制策略的有效性。

基于混合方法的流量测量系统（英文）91-96

摘要：流量测量是流量控制和管理中的关键问题。传统方法对于当今网络中大量出现的具备动态端口、加密载荷信息或未知协议载荷特征等特点的流量无法进行有效地测量。虽然基于机器学习模型的测量方法能够在一定程度上解决上述问题,但是由于现有特征的区分能力有限,该类方法单独使用时,难以在大规模的真实网络流量中准确地测量出某种特定协议的流量。为了解决流量测量问题,提出了基于混合方法的流量测量系统,融合了基于端口、基于特征串匹配、基于正则表达式匹配和基于机器学习模型的多种流量测量方法。在构建系统框架和相关模块的基础上,应用一种混合方法解决了基于安全套接层协议的流量测量和应用层协议分析问题。实验结果表明,该混合方法能够测量出超过99%的基于安全套接层协议的流量,并有效地分析其中不同应用层协议的流量,准确率达到93.76%。此外,在稳定而可行的内存占用率下,系统能够良好运行,总体测量结果优于开源软件OpenDPI的结果。

永磁同步电动机转速自适应模糊Backstepping控制97-102

摘要：针对永磁同步电动机（PMSM）参数摄动和负载干扰情况下的转速跟踪控制系统,采用自适应算法估计负载扰动、粘性摩擦系数和转动惯量,利用自适应模糊系统逼近定子电阻和电枢电感等参数摄动造成的总的不确定性,并设计一种基于Backstepping的自适应模糊控制器。通过Lya-punov稳定性理论验证所设计系统的稳定性。对PMSM转速控制系统进行仿真,结果表明,与常规PI控制相比,该控制方法能够在参数摄动和负载干扰下更好地跟踪转速给定值,系统具有良好的动静态性能和很强的鲁棒性。