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电机与控制学报 2017年第06期杂志 文档列表

异步电动机断条与静偏心复合故障的电流特征1-9

摘要：为了研究笼型异步电动机断条和静态偏心复合故障特征，采用多回路数学模型和改进的绕组函数法对复合故障下的定子电流特征进行了机理分析和仿真研究。首先建立笼型异步电动机的多回路数学模型，通过改进的绕组函数法计算了笼型异步电动机复合故障下的电感参数，推导了复合故障在定子电流中产生的特定谐波频率计算公式，然后建立了笼型异步电动机正常状态和复合故障时的有限元仿真模型，通过仿真对理论结果进行了验证。结果表明，复合故障发生时定子电流中除存在单一断条和静态偏心故障的特征频率外，还会产生一系列附加谐波分量，理论分析与仿真结果相符。

带电阻在线辨识的改进型永磁同步电机滑模观测方法10-17

摘要：针对永磁同步电机定子电阻的不确定性及传统滑模观测存在的固有抖振问题，提出一种带电阻在线辨识的无速度传感器改进型滑模观测方法。该方法在传统滑模观测器的基础上，采用可变边界层厚度的Sigmoid函数来取代Sign函数，并结合转速大小动态调整观测器增益；同时引入电阻在线辨识环节，运用李雅普诺夫函数设计了电阻参数在线辨识算法，并用于实时修正滑模观测器参数。仿真和实验结果表明，与传统的滑模观测器相比，该算法能够有效地抑制滑模观测器的抖振现象，转速估计对电阻变化的鲁棒性得到增强，提高了永磁同步电机驱动系统在整个调速范围内的观测精度。

同步整流双谐振LLC-DCX悬浮控制电源研究18-25

摘要：针对传统悬浮控制电源设计中存在的占空比失调、稳压率差及转换效率低等问题，提出基于同步整流双谐振LLC-DCX的两级式变换方案。该方案在实现主次侧开关管ZVS和二次侧整流管低损耗的同时，降低了输入电流纹波；在介绍了双谐振LLC—DCX的工作原理的基础上，讨论了电源的关键参数设计。210W，220—380V输入、4路输出的原理样机实验结果及比较很好地验证了研究方案的先进性与可行性。

新型机械轴向变磁通永磁同步电机分析研究26-33

摘要：为解决传统变磁通永磁电机在基速以上运行可靠性差和调磁困难的问题，提出一种附加机械调磁装置的新型轴向变磁通永磁同步电机。采用有限元法对电机运行于不同转速时的磁场分布进行分析，建立轴向变磁通永磁同步电机三维有限元仿真模型，获得了电机在不同转速下气隙磁密、绕组磁链及空载反电势、电感等电磁特性。分析结果表明：在基速以下时，机械调磁装置不动作，该电机能以大转矩运行；在基速以上时，机械装置相应动作，电机可在宽范围恒功率运行，调磁效果较好。通过制作样机和构建电机系统试验平台，验证了理论分析和设计的有效性。

智能电动机保护器的电磁辐射定量评估方法研究34-43

摘要：针对电路复杂程度不断增加、信号处理速度不断提高的智能电动机保护器的电磁辐射日益严重问题，提出一种智能电动机保护器的电磁辐射定量评估方法。采用电路图绘制软件与仿真软件相结合的方式对典型智能电动机保护器PCB布局进行了仿真建模，完成了电流、电场强度和磁场强度等参量的定量评估，直观呈现了电磁辐射的分布情况，并进行了实验设计、测试和验证。此外，研究了关键线路的线宽对典型智能电动机保护器电磁辐射特性的影响。结果表明：提出的仿真和实验方法对复杂结构的智能电动机保护器的电磁辐射定量评估具有一定的有效性和可行性；根据使用环境适当改变线宽可以不同程度地减小智能电动机保护器的电场强度和电磁强度。为产品设计提供参考。

基于等效电路参数特征量的油纸绝缘老化状态评估44-49

摘要：针对油纸绝缘等效电路参数与绝缘老化机理内在关系的研究较少，通过对变压器油纸绝缘等效电路参数与老化状态之间的关系进行分析，提出了利用等效电路中极化支路的平均弛豫时间常数作为评估变压器油纸绝缘老化状态的特征量，该参数受绝缘系统几何结构影响较小。通过大量数据分析获得利用平均弛豫时间常数与油纸绝缘老化之间的规律：油纸绝缘老化越严重，则平均弛豫时间常数越小。最后利用变压器实例验证了该特征量评估绝缘老化状态的有效性，为评估变压器绝缘状态提供新的思路与方法。

基于α松弛分析CB／LDPE纳米复合介质空间电荷特性50-58

摘要：分别以导电炭黑（C—CB）和绝缘炭黑（I—CB）作为纳米填充相，研究不同性能炭黑（CB）对低密度聚乙烯（LDPE）空间电荷特性的影响。采用多种测试方法对CB微观形貌和表面化学特性进行表征。利用电声脉冲（PEA）法测量LDPE及其纳米复合介质的空间电荷分布，并结合动态机械分析法（DMA）和热刺激电流法（TSC）探索CB改善LDPE空间电荷特性的作用机理。结果表明：C—CB比I—CB具有更长的链状结构和较少的表面基团，可与LDPE产生更强的相互作用；C—CB／LDPE和I—CB／LDPE纳米复合介质均能够有效地抑制空间电荷积聚，其中前者的空间电荷抑制能力更强。分析认为复合介质空间电荷性能改善是由于CB与LDPE相互作用，减少了参与仪松弛的分子形成的缺陷数量，降低了LDPE内的陷阱密度。

用于无刷直流电机驱动的谐振极软开关逆变器59-65

摘要：用硬开关逆变器来驱动无刷直流电机会产生逆变器的开关损耗大和运行效率低的问题。为降低开关损耗，提出一种用于无刷直流电机驱动的新型谐振极软开关逆变器的拓扑结构，通过在传统硬开关逆变器的三相输出端添加辅助谐振电路，利用辅助电路中的高频变压器的等效电感与主开关并联的缓冲电容之间的谐振，实现逆变器主开关器件的零电压开关和辅助开关器件的零电流开关。依据不同工作模式下的等效电路图，分析了电路的换流过程和设计规则，并建立起了辅助谐振电路损耗的数学模型，讨论了谐振参数对辅助电路损耗的影响。制作了1台实验样机。实验结果表明逆变器的主开关和辅助开关都实现了软开关。该谐振极软开关逆变器能有效改善效率，降低开关损耗。

电网不平衡情况下基于神经网络并网逆变器同步技术研究66-74

摘要：为解决常规锁相环技术在电网电压不平衡情况下难以对电网电压频率和相位进行有效检测的问题，提出一种电网不平衡情况下基于神经网络的并网逆变器同步算法。首先，在两相静止坐标系下推导电网电压状态方程，并基于此建立神经网络；然后，利用网络输出电压矢量和实际电压矢量误差进行在线调整权值，并利用权值调整计算在线辨识电网电压频率、相位和幅值，从而可以构建电网电压的正负序分量。仿真和实验结果表明：该方法能在电网不平衡情况下快速有效在线自适应辨识电网电压频率和相位，提取电网电压正负序分量，具有较强的鲁棒性。

三相电流主分量融合的电机故障图形诊断方法75-82

摘要：为了在线快捷有效检测识别电机运行状态，并准确诊断交流电机常见故障，将图形融合方法与主分量分析方法（PCA）相结合，充分利用电机三相定子电流信号实现了电机故障的图形化在线检测方法。应用主分量分析法将三维电流状态空间样本进行降维并在二维平面内实现主分量的图形化融合，定义了电机正常、定子匝间短路、转子断条等不同运行状态下的状态识别实用判据，并针对主分量融合图形定义了故障严重度指标。通过理论分析及电机故障试验，论证了所提诊断方法对电机常见定子匝间短路及转子断条故障检测及诊断的直观性、准确性及载荷变化的鲁棒性，为电机及其拖动系统的故障诊断提供新的思路和方法。

基于自适应方法的欠驱动AUV地形跟踪控制83-88

摘要：为保证欠驱动智能水下机器人（AUV）面对干扰时具有更高精度的地形跟踪能力，提出一种自适应地形跟踪控制方法。首先，对某型欠驱动AUV进行了结构分析，建立了相关运动学及动力学模型；然后，提出一种结合模糊思想的自适应地形跟踪策略，并利用自抗扰控制建立相应运动控制器；最后，分别进行两组对比实验，以测试所设计地形跟踪方法的有效性。实验结果表明，所设计的欠驱动AUV自适应地形跟踪控制方法具有良好的响应能力，并且，相比于传统比例-积分-微分（PID）控制方法，能够更有效地抑制干扰所造成的震颤现象，具有更高的控制精确度。该控制方法的研究对提高欠驱动AUV在进行地形跟踪任务时的智能性具有一定意义。

小波降噪及Hilbert变换在电机轴承故障诊断中的应用89-95

摘要：针对振动信号降噪处理及故障特征提取是机械故障诊断的重点问题，为了有效消除高频信号的影响，并充分提取出电机轴承的低频故障特征。提出利用小波降噪及Hilbert变换的方法对采集的电机轴承振动数据进行处理并提取其故障特征信息。首先，运用小波降噪对采集到的振动数据进行降噪处理，抑制噪声干扰，然后对其进行Hilbert变换解调出故障特征频率。通过对现场测取的轴承振动数据进行信号处理可以达到理想的诊断效果，由此得知，该方法能通过电机轴承振动信号进行故障特征信息处理，有效地进行轴承故障分析及诊断。

一种分数阶微积分算子的有理函数逼近阶数最小化方法96-103

摘要：针对分数阶微积分算子的实现问题，基于对数幅频特性，导出分数阶积分算子1／s^γ（0〈γ〈1）的一种有理函数逼近公式，该式与Manabe提出的公式类似，但比它更便于分析和应用．讨论了该式应用范围的拓展。为了改善相位逼近精度，提出有理函数构建频率区间概念，它包含逼近频率区间。在满足逼近精度和逼近频率区间条件下，提出使有理函数阶数最小化的两点措施：①充分利用对数幅频特性渐近线与准确曲线之差，适当加宽分数阶积分算子与有理函数二者对数幅频特性之间的误差带；②根据逼近频率区间，合理选择函数构建频率区间。计算实例表明上述工作的有效性。

一种仿生机器鼠的跟踪与避障策略104-112

摘要：针对一种新型仿生机器鼠平台的运动规划问题主要包括跟踪、避障等问题，依据仿生机器鼠的双目视觉系统以及多自由度的机械结构，根据驱动电机的特性，建立仿生机器鼠的扭腰、抬身、攀爬等动力学模型，采用“记忆”目标鼠的特征、“学习”最优避障路径、“推断”目标鼠的运动方向等方法，实现了仿生机器鼠的跟踪与避障行为，提出了一种基于仿生学原理的仿生机器鼠的跟踪与避障策略。在一种新型仿生机器鼠平台上的实验结果表明，相比与基于虚拟阻抗模型的控制方法，该跟踪与避障策略能够更好地实现仿生机器鼠的跟踪与避障行为，从而验证了策略的可行性与有效性。

混联式汽车电泳涂装输送机构同步滑模控制113-120

摘要：针对一种新型混联式汽车电泳涂装输送机构，为解决其运动过程中各关节之间的同步协调控制问题，采用拉格朗日法建立其动力学模型，并基于该动力学模型和输送机构的结构特点，提出一种同步误差，该同步误差不仅包括关节自身的误差信息，还包括关节之间的误差信息。在此基础上，将交叉耦合控制技术与滑模变结构控制相结合，提出一种同步滑模控制策略，并运用Lyapunov稳定性理论证明了所提出控制算法的稳定性。最后通过仿真与常规滑模控制进行比较，结果表明，所设计同步滑模控制器响应速度快，跟踪误差小，实现了汽车电泳涂装输送机构的稳定跟踪运动控制，同时提高了其同步协调性。