三段式门极驱动抑制MOSFET关断过冲振荡的研究
摘要：针对电机等感性负载电路中，金属氧化物半导体场效应晶体管（metal—oxide—semiconductor field effect transistor，MOSFET）关断瞬间容易产生高幅值的高频电压振荡，不仅增加了系统的电压应力，还为系统带来严重的电磁干扰的问题，对MOSFET的关断行为进行研究，通过分析低侧功率驱动电路中门极电压对MOSFET关断过程的影响，推导出了关断过冲电压随门极电压变化的关系式；基于分析提出了闭环的三段式门极电压控制方法，并设计了电路，电路在漏极电压首次超过母线电压的瞬间，自动生成一段辅助电平信号，并施加至门极，用以抑制电压过冲和振荡。分析及实验结果表明，该电路简单、灵活、动态响应迅速，可以非常有效的抑制高幅值的高频电压振荡。自起动永磁同步电动机非正常运行工况下退磁磁场分析
摘要：为了研究自起动永磁同步电机非正常运行工况下的退磁磁场对永磁体的影响，建立了计及不可逆退磁的自起动永磁同步电动机时步有限元模型，计算分析了包括失步、三相短路和重合闸3种非正常运行工况，得到3种工况下永磁体各单元不可逆退磁情况。结果表明过大负载导致永磁电机失步振荡，相对转子旋转的定子磁场造成永磁体单元的计算矫顽力下降，产生不可逆退磁；三相短路导致永磁电机停转，停转过程中短路去磁电流产生的退磁磁场使得永磁体磁密降低，且负载系数越小，永磁体受退磁磁场作用时间越长，越容易发生不可逆退磁；重合闸存在过渡过程，且过渡过程持续时间和暂态冲击电流大小受重合闸时刻开关两端电压差的幅值影响，电压差越大，则，中击电流越大，且过渡过程持续时间越长，永磁体经历退磁磁场时间越长，不可逆退磁越严重。五种PWM方式对直流无刷电机系统换相转矩脉动的影响
摘要：针对永磁直流无刷电机（brushless DC motor，BLDCM）转矩脉动问题，基于两相导通星形三相六状态工作方式的永磁直流无刷电机数学模型，提出了5种不同的常用PWM调制方式。详细分析了这5种PWM调制方式对电机换相转矩脉动的不同影响并相互比较。根据公式推导得出采用PWM—ON调制方式可使直流无刷电机具有较小的转矩脉动。以TM$320F1812DSP为控制核心。以180W小型永磁直流无刷电机为控制对象进行了实验研究。利用DSP分别产生5种PWM调制方式波形并配合模糊PI控制器对电机进行控制。测得了相应的5种PWM调制方式下的相电流波形图。实验结果表明采用PWM—ON调制方式较理想，能够有效地抑制电机的换相转矩脉动。实验结果证明了理论分析的正确性。超磁致伸缩致动器功率驱动器设计
摘要：针对超磁致伸缩致动器现有功率驱动器存在损耗大、发热大、效率低、功率小等不足，为满足超精密场合以及宽范围调整的要求，分析基于PWM逆变器设计的超磁致伸缩致动器功率驱动器的特性，提出采用模块化分层设计建模原理对各单元分别设计并建立模型的方案，在此基础上将各单元串联，设计超磁致伸缩致动器功率驱动器并建立其模型。通过仿真分析及实验，验证该驱动器设计方案的正确性，以及模型分析对超磁致伸缩致动器控制系统设计的指导作用。定子永磁式双转子电机多工况运行模式及控制策略研究
摘要：针对混合动力汽车的应用特点，提出了一种新型定子永磁式双转子电机。该屯机具有无级变速功能，能实现混合动力汽车内部机械功率和电功率的组合分配，在不同路况下确保内燃机的高效运行。建立了该定子永磁式双转子电机的数学模型；研究制定了该定子永磁式双转子电机的控制策略；对该定子永磁式双转子电机在混合动力汽车应用中多种典型工况下的工作模式进行了仿真分析；研制了一台额定功率为2kw的定子永磁式双转子电机实验原理样机。仿真和实验结果表明：该定子永磁式双转子电机可以实现电启动、混合驱动和纯电动运行模式，验证了电机结构及其数学模型的正确性和控制策略的合理性，为该电机应用于混合动力汽车的进一步研究奠定了基础。转子磁路结构对汽轮发电机同步电抗的影响
摘要：针对大型汽轮发电机转子采用偏槽和小槽改变了发电机的磁路结构及正常运行时的磁场分布，进而引起发电机同步电抗等参数发生改变的问题，深入研究了偏槽和小槽结构对大型汽轮发电机同步电抗的影响。采用场的方法，分别分析了不同小槽结构和不同偏置结构对发电机内电磁场的影响，在此基础上，给出了同步电抗与偏置角度、小槽结构型式和偏置类型的关系。研究结果表明，偏槽结构对发电机不饱和同步电抗的影响很小，饱和同步电抗受不对称偏槽结构的影响很小；随着偏转角度的增加，对称偏槽结构使直轴和交轴饱和同步电抗减小。采用滑模控制的复用型三相双频并网逆变器
摘要：针对传统三相桥式并网逆变器开关损耗大且在附加谐波补偿功能后其谐波补偿容量受限制的问题，对三相双频并网逆变器的复用技术进行了研究，以改善这些问题。首先根据谐波补偿电流既可以从高频单元流过也可以从低频单元流过的特点，分析了三相双频并网逆变器的谐波补偿模式，并以此为基础设计了其并网发电和附加谐波补偿功能后的统一控制；由于三相双频并网逆变器的高频单元决定整个系统的动态和稳态性能，为了使整个系统具有很好的鲁棒性，进一步对其高频单元的滑模控制进行了研究。最后进行了仿真分析，仿真结果表明滑模控制下的复用型三相双频并网逆变器，在并网发电的同时能很好补偿电网谐波，并具有很好的动态和稳态性能。永磁同步电机磁钢涡流损耗模型及其衡量指标
摘要：针对高功率密度永磁同步电机在高转速下，所存在的较为严重的转子磁钢涡流损耗及其失磁风险问题，采用涡流场理论及麦克斯韦方程提出一种改进型的磁钢涡流损耗数学模型，可以对表贴式永磁同步电机涡流损耗进行定量分析；并根据分析结论，总结了与涡流损耗相关的关键影响因素，提出衡量磁钢内涡流损耗的技术指标。利用该指标可以指导电机极槽配合、磁钢厚度等电机设计关键参数的设计。同时有限元分析结果表明，该指标也可以用于内置式永磁电机磁钢涡流损耗的衡量；利用此指标对几种极槽配合电机结构进行了对比研究，验证了涡流损耗指标的有效性。含水率对复合电场下油纸绝缘电场分布的影响
摘要：为研究含水率对换流变压器油纸绝缘电场分布的影响，以典型油纸绝缘结构为研究对象，首先根据典型油纸绝缘结构建立了其等效物理模型和电路模型，并得到了复合电场下电场分布的数学表达式。结合不同温度及含水率下变压器油和浸油纸板绝缘电阻率及相对介电常数的测量结果，通过仿真分析得出了复合电压作用下油纸绝缘中电场分布与含水率及交流含量的关系。研究结果表明，水分对复合电压作用下油纸绝缘的电场分布有着显著的影响，当水分达到平衡状态时随含水率的增加油中场强增强、浸油纸板中场强减弱；随着绝缘体系整体含水率的上升，油纸绝缘电场分布的变化呈加速趋势；水分对油纸绝缘电阻率的影响远高于其对相对介电常数的影响，从而导致水分对高直流分量复合电压下的油纸绝缘电场分布产生较大影响。变压器辅助换流的谐振直流环节软开关逆变器
摘要：为提高逆变器的变换效率，提出一种新型并联谐振直流环节软开关逆变器，它利用高频变压器的等效电感与谐振电容之间的谐振，使直流母线电压周期性下降到零，实现逆变桥开关器件在零电压条件下完成切换，辅助开关器件也可以实现零电压开关或零电流开关，二极管的反向恢复损耗也被有效降低。此外，电路中所有开关器件承受的电压都不超过直流电源电压，而且辅助谐振电路在每个开关周期内只工作一次，降低了辅助谐振电路的损耗。对其工作原理进行分析，给出不同工作模式下的等效电路图和逆变器的控制方法。制作一个5kW的实验样机，实验结果表明逆变器的主开关可以实现零电压开关。该并联谐振直流环节软开关逆变器能有效改善效率，降低开关损耗。EKF状态估计交流跟踪非线性L2励磁控制
摘要：针对传统非线性鲁棒自适应控制缺乏最优控制功能的不足，依据反演设计、直接反馈线性化和最优控制相关理论，提出了交流跟踪非线性鲁棒最优励磁控制方法。采用扩展卡尔曼滤波（EKF）估计和交流跟踪比较的方法，实现了用状态参数和发电机端电压的快速获取。依据估计和计算得到的状态参数，确定了励磁系统的运行点，最终实现了全运行状态的非线性鲁棒最优励磁控制。仿真结果表明：在动态条件下，EKF能够实现发电机状态的快速估计；交流跟踪基准电压信号能够快速跟踪发电机端电压的变化；非线性鲁棒最优自适应励磁控制既能实现不确定参数的自适应和L2增益干扰抑制，同时具备了传统反演设计不具备的最优控制功能。复杂环境电磁干扰的解耦控制方法研究
摘要：针对非线性电磁干扰的分析与预测精度不高的问题，结合最小二乘模式综合策略，提出一种任意阵列散射干扰的精确计算与优化设计方法。针对电磁部件本身的互耦干扰和部件外部放射源产生的耦合干扰，基于极值分解，采用改进的最小均方二乘方法，应用模式综合策略，与矩量法相结合，实现近距干扰时变情形下被测信号幅值、相位的精确计算，有效抑制由非线性耦合干扰引起的检测误差。该方法从数值分析角度，设计了全局稳定的预测算法，解决了敏感电气元件的电磁兼容问题，能量耦合小于-100dBm，具有形式简单、计算精确、存储量小、鲁棒性好的特点。基于dSPACE的实验结果证明了该方法的正确性和有效性。电力设备温升模型及其在载流故障预测的应用
摘要：针对电力设备载流故障与设备触点温度密切相关，研究建立触点温升模型以及提出一种基于模型的载流故障趋势预测方法。借助传热学理论，分析电力设备触点在栽流故障状态下的温度变化情况，建立温升模型；并基于故障初期温度，利用最小二乘法对温升模型进行参数估计，从而实现栽流故障发展趋势预测。最后基于某电站实际温度数据对上述方法进行验证，结果表明温升模型为一个指数型函数，可以准确地复制触点实际温升曲线，反映触点温度的变化过程；利用该模型能够在载流故障发展的初期阶段预测故障发展的整体趋势，计算量小且精度较高，预测均方根误差最小为2℃。重复控制补偿的有源电力滤波器无源控制
摘要：针对基于欧拉-拉格朗日（Euler—Lagrange，EL）模型的有源电力滤波器（active power filter，APF）无源控制方法在受到数学模型不精确、系统参数摄动等干扰情况下稳态跟踪精度欠佳的问题，根据APF的基本原理，对基于EL模型的APF无源性控制规律进行数学推导表明：依靠系统自然阻尼收敛的APF无源性控制律相当于引入前馈和解耦的开环控制方法；向系统注入阻尼的APF无源控制规律相当于在引入前馈和解耦的开环控制基础上加入了比例反馈控制，因此无法实现对期望平衡点的无静差跟踪和系统中“死区效应”等周期性干扰的抑制。为了提高APF无源控制的稳态跟踪精度，提出利用重复控制补偿的APF无源性控制方案。仿真和实验表明所提方法保留了原方法动态响应速度快等优点的同时提高了系统的稳态跟踪精度和干扰情况下的鲁棒性。SF6高压断路器智能化操动机构的研究与优化
摘要：针对传统的SF6高压断路器零部件多、传动机构复杂、不便于实时控制的问题，结合电力电子技术和电机设计的概念提出一种基于永磁无刷直流电机驱动断路器的方法。根据高压断路器对操动机构的性能需求，确定电机主要参数，给出电机瞬态仿真波形。分析起动过程中电机转角与电机转矩的波形曲线，得到永磁无刷直流电机驱动机构的最优控制策略。对三相机械联动分闸与合闸进行现场数据采集，并对开合同期性进行了验证。实验波形的计算结果表明：永磁无刷直流电机驱动的操动机构可根据预先设定的操作特性曲线实现对SR高压断路器的操作，能够满足SR高压断路器操作的要求。新型混合励磁无刷爪极发电机磁场调节特性的有限元分析
摘要：针对电励磁爪极发电机效率低、永磁爪极发电机磁场调节困难的问题，提出一种新型结构的混合励磁无刷爪极发电机，该电机由永磁体与励磁绕组共同作用产生电机磁场，通过改变励磁电流的大小和方向，可以实现电机磁场的调节，同时励磁绕组静止，取消了电刷一滑环结构，实现了无刷化，提高了发电机工作的可靠性。由于电机结构及磁路的复杂性，采用三维有限元法对电机的空载磁场分布及磁场调节能力进行了分析，分析结果表明：在结构参数相同的情况下，与电励磁爪极发电机相比，新型混合励磁无刷爪极发电机具有气隙磁通密度高、磁场调节范围宽和低速输出性能好的特点。无刷双馈电机稳定性分析及其影响因素探讨
摘要：无刷双馈电机（BDFM）的运行稳定性是影响其推广应用的关键问题之一。通过建立其小信号模型，利用Lyapunov判据，对笼型转子BDFM的稳定性进行了研究。分析并给出了控制绕组恒压频比开环控制策略，进而提出了一种带交叉补偿量的改进控制绕组电流闭环控制策略。在此基础上。探讨了不同控制策略、转速、负载转矩、转动惯量、控制绕组压频比等多种因素对笼型转子BDFM稳定性的影响，并通过Matlab仿真验证了小信号模型的分析结果。结果表明，提出的稳定性分析方法和仿真模型是正确的，改进的控制绕组电流闭环控制策略优于控制绕组恒压频比开环控制策略。输出电压纹波控制两开关PCCMBuck—BoostPFC变换器
摘要：研究了两开关伪连续导电模式（pseudo continuous conduction mode,PCCM）Buck—Boost功率因数校正（power factor correction，PFC）变换器的工作原理，为了简化两开关PCCMBuck—BoostPFC变换器的控制器设计，在分析单相PFC变换器输出电压纹波的基础上。提出了输出电压纹波反馈控制算法。该算法采样PFC变换器的输出电压，通过计算得到输出电压纹波值来实时调整电流控制环的补偿系数，无需增加额外的硬件电路，利用数字信号处理器的编程方式即可实现。仿真与实验结果表明，当负载功率发生大范围变化时所设计的系统具有快速动态响应能力。