电机与控制学报杂志社
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电机与控制学报杂志

《电机与控制学报》在全国影响力巨大,创刊于1962年,公开发行的月刊杂志。创刊以来,办刊质量和水平不断提高,主要栏目设置有:控制理论与控制工程、电工理论与新技术、电力电子与电力传动、高电压绝缘技术等。
  • 主管单位:黑龙江教育厅
  • 主办单位:哈尔滨理工大学
  • 国际刊号:1007-449X
  • 国内刊号:23-1408/TM
  • 出版地方:黑龙江
  • 邮发代号:14-46
  • 创刊时间:1962
  • 发行周期:月刊
  • 期刊开本:A4
  • 复合影响因子:1.06
  • 综合影响因子:1.194
相关期刊
服务介绍

电机与控制学报 2015年第07期杂志 文档列表

多尺度混沌时间序列在载流故障预测中的应用

摘要:针对一类电力设备触点温度缓慢振荡上升的载流故障形态,提出了基于多尺度混沌时间序列预测的载流故障趋势预测方法。首先应用基于小波变换的噪声平滑算法对原始数据进行降噪处理,并利用降噪后的数据构造即时温度序列和多时间尺度的平均温度序列。通过将变步长的归一化最小均方误差算法应用于Volterra核函数的辨识中,提高核函数的辨识精度,从而获得更加准确的预测效果;采用上述改进后的Volterra自适应滤波算法对载流故障进行趋势预测。基于某电站实际运行数据的测试结果表明,所提方法能够在载流故障发生的初期阶段预测故障发展的整体趋势,计算量小且精度高,预测故障发生时间误差最小为1 min。
1-7

基于LCL滤波器的蓄电池双向DC/DC变换器的研究

摘要:针对LCL型滤波器在DC/DC储能变换器的应用中,流过滤波电容的电流难以准确测量的问题,提出了一种电容电压内环反馈控制方法。首先依据蓄电池对充放电电流的要求,对LCL滤波器的参数进行了设计,以蓄电池侧电流为控制对象,加入滤波电容电压微分的反馈环节,增加系统阻尼,提高系统的稳定性。将LCL型滤波器应用到DC/DC储能变换器中,相比于传统的L型滤波器,可以大大减小滤波电感值,减小蓄电池充放电电流纹波,延长蓄电池寿命。最后通过仿真和实验验证了该方案的正确性和有效性。
8-13

内置式永磁同步电机弱磁过渡时的解耦补偿控制

摘要:针对内置式永磁同步电机(interior permanent magnet,IPM)在弱磁过渡时电流调节器瞬态饱和导致转速范围受限甚至失控的问题,提出了基于解耦电流控制和电压指令补偿的电流矢量控制算法,解除了电机高速运行时d-q轴电流交叉耦合的影响,使得控制规律趋于线性化,避免PI调节器输出不正常;当调节器饱和时,通过补偿电压指令使调节器迅速退出饱和状态,消除了转速调节失控现象。给出了判断电流调节器是否进入饱和的监视方法,实时决定是否有必要采取退饱和的措施,使得控制更具智能特点。在仿真结果的正确性基础上,通过台架测试进一步证实了所提出控制策略的有效性,提高了系统的稳定性并拓宽了电机的转速范围。
14-20

非晶合金永磁同步电机空载损耗

摘要:为了研究电机铁心加工工艺对非晶合金材料磁化和损耗性能的影响,实验实测了非晶合金铁心的磁化性能和损耗性能,通过分析非晶合金铁心损耗测试结果,得出了铁耗计算模型中磁滞损耗系数随频率变化的修正方法。研制了两台相同结构尺寸和参数的永磁同步电机,定子铁心分别采用非晶合金材料和35W270硅钢片,对比分析了两台电机在正弦波和变频器供电情况下的空载损耗。结果显示,正弦波供电时,非晶合金电机的空载损耗仅为硅钢片电机的45%,但由于非晶合金电机在变频器供电时,时间谐波电流含量高于硅钢片电机,由此引起的谐波损耗大于硅钢片电机。
21-26

矿用隔爆一体化变频电机的三维流场温度场耦合计算

摘要:针对矿用隔爆一体化变频电机几何结构不完全对称、封闭结构严重制约散热的问题,提出了对完整变频电机进行流场温度场耦合计算的方法。首先基于基本假设,建立完整三维流动与传热耦合求解的数学模型,并给出相应的边界条件,然后采用多参考坐标系模型与有限体积法进行耦合计算。对变频电机内部的流体流动性能、整体温度场、电机定转子温度场、变频器功率模块温度场以及对流换热系数分布进行了分析。计算结果表明:变频电机的几何结构不对称表现出定子和机座的温度场分布并不沿转轴中心线对称,对变频奠基完整模型进行仿真分析可以全面了解温度场的分布;变频电机在额定工况和1.2倍过载工况下的最高温度出现在转子导条上,最高温度小于绝缘条件所允许的极限温度。通过对计算结果与实验数据的比较分析,验证了计算方法的正确性。
27-35

永磁同步电机旋转坐标系滑模观测器设计研究

摘要:针对内置式永磁同步电动机在螺旋桨重载工况下,两相静止坐标系滑模观测器中扩展反电动势幅值大小易受螺旋桨负载影响的问题,在两相旋转坐标系下设计一种新型滑模观测器用以实现内置式永磁电动机转速及转子位置观测。采用李雅普诺夫稳定性理论对所设计的滑模观测器进行了稳定性分析,得出电动机转速估算表达式,避免了扩展反电动势的观测。对所提出的永磁同步电动机无速度传感器控制策略进行仿真分析和试验研究,结果表明设计的滑模观测器能够准确实现永磁电动机的转速估算,系统具有良好的动态响应性能,验证了该控制策略的有效性与可行性。
36-44

感应电机原理的物料输送加热技术

摘要:针对塑化机、挤出机类设备物料输送加热过程中存在径向温差大、物料加热不均匀及设备启动预热时间长等问题,提出基于感应电机原理的物料输送加热方法。将线圈内置于设备机筒内,产生径向高频交变磁场,磁力线经机筒、气隙、转子螺杆构成闭合回路,机筒与转子螺杆同时感应产生涡流并发热,缩短设备预热时间;转子螺杆在旋转输送物料过程中对物料进行搅拌加热,提高加热效率和加热均匀度。仿真计算了机筒与转子螺杆涡流分布情况,分析了气隙长度、槽口宽度、频率等参数对加热性能的影响,给出选取原则。对橡胶塑化机样机进行温升实验,采用感应电机原理的物料输送加热技术后设备径向温差减小至10℃以内,预热时间缩短至70 min。
45-51

开关磁阻电机转矩脉动与铜耗最小化控制研究

摘要:针对开关磁阻电机(switched reluctance motor,SRM)的双凸极结构导致其运行时产生很强的转矩脉动现象,根据SRM非饱和特性下电感与角度关系曲线,提出一种基于指数函数的SRM转矩脉动与铜耗最小化转矩分配综合控制方法,该方法综合转矩计算式和查表法将参考转矩直接转化为参考电流,避免了对转矩的测量。与正弦转矩分配控制进行比较分析,在电机工作效率方面验证了该控制系统性能的优越性;提出将转矩脉动抑制作为主要优化对象,抑制定子绕组换相电流作为次级条件,利用加权函数实现转矩脉动抑制与运行效率的优化平衡方案。以一台3 kw的12/8极开关磁阻电机为控制对象,建立控制系统仿真模型,验证了方案的有效性。
52-57

开关磁阻电机铁心损耗分析

摘要:由于开关磁阻电机(SRM)内部磁场的非正弦性、非线性以及局部磁密过高等情况存在,对开关磁阻电机内铁耗计算具有一定的难度。而时步有限元法是解决非正弦变量系统分析计算问题的有效方法之一,可以研究某一特定因素对铁耗的影响,并能对铁耗的局部分布特征进行细致分析。采用适用于任意波形的铁耗计算模型,基于时步有限元法对三相12/8极开关磁阻电机定、转子极部和轭部的铁耗进行计算和分析,同时又根据其磁密的分布规律划分了不同的区域,对其不同区域的磁密进行了谐波分析,然后分别得到了各个区域的铁心损耗,将这两种方法计算结果进行分析和比对,验证采用时步有限元法计算SRM铁耗切实可行,并得到了一些关于开关磁阻电机铁耗计算的有益结论。
58-65

一种用于平衡三电平逆变器中点电位的滞环控制+精确控制策略研究

摘要:中点电位不平衡是二极管中点箝位(NPC)型三电平逆变器存在的固有问题,在学术及工程实践中受到了广泛关注。中点电位平衡控制方法可以分为两大类,硬件和软件方法,基于硬件的控制方法主要是依靠外部电路调整,一般通过Boost和Buck等电路对电容进行充放电来调节中点电位以达到平衡,因而增加了整个逆变器的成本。在深入分析引起中点电位不平衡因素的基础上介绍了一种提高中点电位鲁棒性的滞环控制+精确控制策略。该控制策略将滞环控制与精确控制方法相结合,设置一定的环宽作为两种算法的切换条件,超出设定环宽使用滞环控制,在环宽内使用精确控制方法。进行了仿真和实验验证,结果证明该方法解决了滞环控制粗略、存在控制盲区并且控制效果受功率因数影响大的问题,同时弥补了精确控制中当中点电压发生偏移以后不具备将中点电位拉回平衡点的能力。有效地抑制中点电位波动,提高中点电位控制的鲁棒性。
66-72

永磁转子偏转式三自由度电机电磁系统的建模与分析

摘要:针对新型永磁转子偏转式三自由度电机复杂的结构和自转与偏转相结合的运动模式,从能量的角度利用解析法对气隙处磁场分布情况进行分析,并对不同转子极数下谐波含量和磁场变化进行计算比较。通过磁场的分析结果得出电机定、转子之间能量传递情况,反映出电机能量转换的两个阶段。采用虚位移法计算电机中的磁能,进而得到不同极数下转矩随电机运动角度的变化曲线,在此基础上分析了对应的磁场谐波变化情况。通过对电机磁场、磁能和转矩的计算,分析了电机的运动情况及性能表现,并将解析法与有限元法模型进行对比,验证了解析模型的正确性。
73-80

移相占空比控制的三端口双向直流变换器

摘要:针对三端口隔离型双向直流变换器在端口输入电压不匹配时部分开关器件不能实现软开关的问题,研究了基于伏秒积相等的移相加占空比的控制策略。详细分析了三端口隔离型双向直流变换器的工作原理、等效电路和功率方程,该变换器通过一个三绕组变压器,将多个直流源相连,结构紧凑、功率密度高,同时使用变压器漏感和开关器件寄生电容可以实现器件软开关,减小功率损耗。给出了移相加占空比的控制策略,建立了变换器的小信号模型。在理论分析的基础上搭建了仿真模型和实验平台,仿真和实验结果表明采用移相加占空比的控制策略能够扩大软开关的范围,动态实验波形证明系统具有良好的动态性能。
81-87

采用卡尔曼滤波器的PMSM改进预测函数控制

摘要:针对伺服控制系统中,外部转矩扰动、低分辨率码盘带来的测速量化误差等因素影响预测模型的精度,使得标准预测函数控制(PFC)在面对强扰动时不能达到令人满意控制效果的问题,提出了一种采用卡尔曼滤波器(Kalman filter)的改进预测函数控制方法。首先以伺服系统的数学模型为基础,在有限精度位置编码器条件下,构建了Kalman滤波器模型,准确观测出负载转矩、转子位置和转速信息;然后将观测的转矩与转速信息反馈给预测函数控制器,重构了计及扰动影响的预测函数控制模型,从而得到最优控制量,实现伺服系统的高性能控制。实验结果验证了所提方法在转速检测与扰动抑制方面的可行性和有效性。
88-94

大规模海上风电场多端直流网拓扑的优化设计

摘要:多端直流输电能够实现多电源供电、多落点受电,是一种灵活、快捷的输电方式,是海上大规模风电场的发展方向。本文详细分析了海上风电场多端直流网的拓扑结构,对各种拓扑结构的线路容量、直流断路器数量、线路利用率、是否需要海上平台等问题进行了研究。在对各种拓扑结构分析对比的基础上,推荐了一种风电场环形拓扑,该拓扑需要断路器数量少(等于风电场的个数),增加了风电场与电网之间功率控制的柔性,是一种优化的拓扑结构,在输电线路故障时,通过断路器和隔离开关的控制,风电场仍可以向电网发电,提高了系统的灵活性和冗余性,并进行了算例验证。文中推荐的拓扑结构对大规模海上风电场多端直流网的运行控制有一定的指导意义。
95-100

姿态控制中的散开现象

摘要:对散开现象提出了一种新的解释,并对姿态控制提出了一种新的PD型控制。实际应用中常用四元数来表示一刚体运动的姿态。可是四元数的状态空间S3对姿态集合SO(3)是双重覆叠的,即每一个姿态对应两个不同的四元数向量。这样,当采用四元数来进行反馈控制时,四元数的非唯一性会在q∈S3和-q∈S3的邻域分别形成一个吸引域和一个排斥域,从而导致了姿态控制的散开现象。文中用一个姿态控制的实例来说明这个不稳定现象。为了避免出现散开现象,提出了一个PD型的非线性控制器。这种控制器还有一个特点是能够以最小转角来回归平衡状态。
101-105

弧形永磁同步电机设计与优化

摘要:对于超大型的精密测量设备,传统的传动方式已经不能满足实际应用需求。介绍了一种基于弧形永磁同步电机驱动方式。为了解决弧形永磁同步电机力矩波动较大的问题,采用有限元分析的方法来仿真分析电机的边端力矩和齿槽力矩。通过调整电机定子铁心的圆周方向的长度,电机的边端力矩从优化前的5.1 N·m下降到1.6 N·m;通过采用分数槽结构的方法,电机的齿槽力矩从6.0 N·m下降到0.67 N·m。仿真和实验结果表明电机的力矩波动从原来的4%下降到1.8%,证明该种方法的有效性。
106-110

挠性航天器轨控期间姿态容错控制

摘要:轨道调控期间,轨道控制推力会对挠性航天器的质心运动与姿态运动产生影响。针对轨道控制期间挠性航天器姿态控制系统的执行机构故障问题,提出了一种基于扩张状态观测器(extended state observer,ESO)的滑模容错控制算法。该算法将执行器故障,系统干扰及参数摄动量视为未知动态,通过设计相应的扩张状态观测器,能有效的实现对滑模状态量及未知动态的估计;在此基础上,利用未知动态的估计信息,设计了滑模容错控制控制律。最后,针对轨控期间反作用飞轮故障的挠性航天器姿态系统进行了仿真研究,仿真结果表明该算法能够有效处理执行器故障并使闭环系统稳定。
111-116

《电机与控制学报》简介

摘要:《电机与控制学报》是由哈尔滨理工大学主办的立足国内、面向国际的专业性学术期刊,旨在反映国内外电气工程、控制科学与工程领域中最新的重要研究成果和具有创造性的学术成果。《电机与控制学报》的前身为《哈尔滨电工学院学报》,于1959年创刊,1997年更为现名,2007年入选美国《工程索引》(EI Compendex)收录期刊,现为月刊。
F0002-F0002