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电机与控制学报 2017年第10期杂志 文档列表

基于分时电价的电动汽车群有序充电策略研究1-7

摘要：针对目前很多型号的电动汽车电池管理系统（battery management system,BMS）与居民小区内的慢充充电桩不能正常通信的问题,依据确定性分析法,以倒序递推原则安排电动汽车的充电开始时间,研究了一种不采集电动汽车电池荷电状态（state of charge,SOC）来实现小区内电动汽车群（aggregator）有序充电的控制方法,并以小区配电网为例,采用蒙特卡洛方法模拟用户到达时间,对电动汽车在无序充电、总负荷最低时段充电和倒序递推时段充电3种充电模式下配电变压器的负载情况进行了仿真和分析,结果表明,在倒序递推时段充电能显著减小电网峰谷差率,不会产生新的负荷尖峰,适用于实际应用。

一种模块化级联H桥构造的三相—单相同相牵引供电系统8-15

摘要：为解决高速、重载电气化铁路负序、谐波和无功等电能质量问题,依据三相对称补偿理论,并结合H桥构造,提出了基于模块化级联H桥的三相一单相同相牵引供电系统。分析了系统补偿特性及工作原理,研究了直挂型“A”联结的有源补偿装置（MMCHC）拓扑结构,推导了子模块参数确定方法,并给出了系统控制策略。通过直挂补偿装置将三相牵引变压器转换为单相供电,节省了匹配变压器的容量为补偿容量的2倍。仿真表明,补偿装置在牵引和再生制动工况下均具备良好的补偿特性和动态性能,消除了牵引负荷引起的负序、谐波和无功分量,且子模块电容电压稳定在2%以内。

基于改进DFT信号重构的基波正序有功和无功电流检测16-22

摘要：为了满足复杂工况下基波正序有功、无功电流精确检测的需要,提出一种基于参考相位的改进型DFT算法,实现αβ轴系下基波电压、电流及其正交量的重构。结合瞬时对称分量变换和瞬时无功功率理论进一步提取基波正序有功、无功电流。考虑电网频率波动问题,利用等角度间隔采样原理在线跟踪电网频率变化。相比于常规的dq法,该方法省略了锁相环和低通滤波器,可准确、实时地求出基波正序电流的有功和无功分量。最后通过仿真和实验验证了该方法的正确性和可行性。

永磁同步电机非线性黄金分割自适应转速控制23-29

摘要：针对永磁同步电机系统复杂设计高精确度的控制器比较困难的问题,采用i_d=0的矢量控制策略,基于永磁同步电机的特征模型,设计一个以非线性黄金分割自适应控制为主的控制方案。通过安排过渡过程和特征模型参数的在线辨识实现了该控制方案下控制器参数的在线自适应调节。实验结果表明该控制方案不仅能够实现永磁同步电机较高精确度的转速控制,与一阶自抗扰控制、增广状态反馈控制和传统的PI控制相比,具有更加优越的暂态和稳态性能。

电动汽车用双层永磁体IPMSM优化分析30-39

摘要：提出一种电动汽车用双层永磁体内置式永磁同步电机（interior permanent magnet synchronous machine,IPMSM）,分析其基本电磁关系,进行优化分析。采用有限元分析软件建立电机结构模型,分析单边气隙长度不同时气隙磁密及谐波畸变率变化规律;研究了不同定子槽口宽度下电机齿槽转矩的变化趋势;通过改变第二层永磁体两侧隔磁桥间距R_（ib）及第一层永磁体中间隔磁桥与转轴距离,获得电机输出转矩与转矩纹波的变化规律;分析双层永磁体尺寸变化时的电机效率,得到最优永磁体尺寸参数。样机试验表明：实测值与仿真值基本吻合,验证了样机设计的合理性。

改进的无功功率模型参考自适应异步电机转速辨识40-46

摘要：针对传统无功功率模型参考自适应模型的输入信号中含有大量的高频信号和噪声,致使模型的自适应机构设计难度增加、速度预测精确度降低的问题,提出改进的基于无功功率的模型参考自适应系统。在传统的无功功率模型参考自适应模型的基础上,引入巴特沃思滤波器并运用改进的模糊PI控制器取代原有的控制器,滤除了输入信号的噪声,提高转速预测精确度。仿真结果表明,改进后的无功功率模型参考自适应系统,参考模型输出的无功功率信号较滤波前其振动的幅值和频率大幅度降低,将这种信号作为自适应模块的输入得到的预测转速,其预测精确度和预测系统动态性能得到提高显著。

某新型隐极同步电动机流场计算与分析47-53

摘要：为了得到某变频调速隐极同步电机对应的通风结构内流体流动与传热的特点,建立1/8整机结构的三维流场物理模型,基于计算流体动力学原理,采用有限体积法对流体场控制方程进行数值模拟,可以得到电机内不同通风段各通道内空气流量、速度和压力分布特点。结果表明,转子端部采用孤段进风、直段补风布置时,在转速分别为3 120 r/min、4 800 r/min时,进入定、转子的风量分配比率并无明显变化,风路最长的槽弧段绕组内冷风量最少,应注意该处绕组温度是否超温。为电机设计通风系统提供参考。

永磁游标直线电机磁场解析计算54-61

摘要：永磁游标直线电机（linear permanent magnet vernier motor,LPMVM）依靠磁场调制原理工作,其电枢开槽引起气隙磁导变化,为考虑齿槽效应的影响,将其气隙磁场等效为无槽气隙磁场与有槽时气隙相对磁导函数共同作用结果。用气隙磁导波法分析其基本工作机理,给出结构关系式。用分层模型法建立无槽LPMVM求解场域矢量磁位解析模型,推导出各区域磁场解析表达式。结合气隙相对磁导函数建立考虑齿槽效应时的LPMVM磁场解析模型,计算出考虑齿槽效应时气隙磁密分布曲线。解析解与有限元解结果表明：无槽时气隙磁密在切向分量和法向分量计算准确,考虑齿槽效应后基于气隙相对磁导函数的磁场解析模型适用于求解气隙磁密法向分量,且主要谐波磁场与永磁体极对数和电枢绕组极对数有关。

基于有源阻尼的多逆变器并网谐振抑制62-68

摘要：由于电网阻抗的耦合作用,基于LCL滤波器并网的光伏逆变器之间会产生并联谐振。针对多逆变器并网的谐振问题,提出了一种基于多逆变器并网闭环控制模型的有源阻尼控制策略。基于多逆变器并网拓扑,依据戴维南等效定理建立了多逆变器并网的闭环数学模型,分析了多逆变器之间的谐振机理;采用电容电流反馈构成有源阻尼以抑制并网谐振,给出了基于滤波电容电流反馈的多逆变器并网闭环控制框图;依据谐振阻尼表达式研究了有源阻尼系数对并网系统的稳态及动态特性的影响。在三台10 kW并网逆变器上进行了无阻尼环并网控制算法与加入有源阻尼环控制算法的对比实验,实验结果表明了所提出的有源阻尼控制方法的有效性和可行性。

内联观测电励磁同步电机功率因数控制69-76

摘要：为解决电励磁同步电机（EESM）的无编码器运行和功率因数控制问题,提出一种基于内联观测器的转子磁场定向矢量控制方法。建立了EESM的扩展数学模型;根据模型设计自适应内联观测器,该观测器可观测EESM的位置、速度以及q轴电感等信息;推导了EESM转子磁场定向下的功率因数矢量控制方法,通过对d轴电流、q轴电流和励磁电流的分配从而实现对功率因数的控制。对所提出的内联观测器和功率因数控制方法进行了仿真和试验,结果表明所提方法不仅能够在电动和发电状态下实现宽转速范围内的稳定运行,而且能够柔性调节电机的功率因数,满足不同运行工况的需求。

磁链微分反馈的双馈风力发电机无速度传感器控制77-84

摘要：针对双馈风力发电机无速度传感器模型参考自适应算法中纯积分环节造成的直流偏置和定子磁链振荡问题,提出磁链振荡改进控制策略。以分析双馈电机定子磁链振荡产生的因素为基础,建立定子磁链振荡模型,并通过对双馈电机定子磁链定向矢量控制原理的分析,提出将模型参考自适应算法中的定子磁链观测与双馈电机矢量控制结合起来考虑,利用定子磁链微分反馈和有功电流共同作用来抑制观测定子磁链振荡的控制策略。实验分析表明,该方法能有效抑制定子磁链的振荡和过冲,准确观测双馈电机转速,在亚同步速、同步速、超同步速3种状态下具有良好的动静态性能。

基于iSIGHT平台的开关电源电热耦合仿真方法85-93

摘要：为了实现开关电源性能特性的精确仿真分析,需要考虑温度与元器件之间的电热耦合效应,否则将无法准确模拟电源真实工作状态。提出一种基于iSIGHT平台的开关电源电热耦合建模与仿真分析方法。采用有限元仿真方法提取高频变压器分布参数,建立等效电路模型;分析功率半导体器件工作特性受温度的影响关系,建立肖特基二极管和功率MOSFET的电热耦合仿真模型。以某开关电源为对象,分别建立电路仿真模型和稳态热场仿真模型,采用iSIGHT对电、热仿真过程进行集成,实现电热搞合仿真数据的自动化交互。该电热耦合仿真方法提高了电、热特性的仿真精度,可精确描述开关电源的性能特性与下位特性参数的关系,为产品优化设计提供了准确有效的手段。

磁力耦合联轴器三维传递转矩及特性参数分析94-101

摘要：针对传统二维方法因忽略端面效应导致磁力耦合联轴器传递转矩计算不精确问题,借助单对永磁体传递转矩的库伦表达,建立具有多对弧形永磁体结构的磁力联轴器三维转矩解析模型,通过与三维有限元模型磁场分析对比验证了该模型可行性。对磁力耦合联轴器转矩特性参数包括：磁极对数、转子厚度、磁体轴向长度、节距比等对传递转矩的影响进行了分析,研究结果表明：合理选择磁极对数并适当减小气隙厚度有利于增加传递转矩;传递转矩随内、外转子厚度的增加而变大,但变化率逐渐减小;当转子轴向长度大于径向长度时,漏磁现象显著减小;选择合适的节距比有利于提高永磁材料的利用率。提出的磁力耦合联轴器三维转矩模型可为联轴器的结构设计与优化提供理论指导。

磁悬浮振动测试系统信号分析及振动信号的提取102-107

摘要：针对绝对式振动测量方法不易实现较低振动频率的测量问题,设计了磁悬浮振动测试系统。建立了磁悬浮振动测试系统振子的动力学方程,设计了磁悬浮振动测试系统的仿真模型。分析了磁悬浮振动测试系统的固有振动频率。对外加10 Hz和30 Hz的正弦信号情况下进行了仿真及功率谱分析;利用FFT变换和反变换,将被测振动信号和系统的固有信号进行了分离。实测了磁悬浮振动测试系统无振动情况下的固有频率,其结果与仿真结果相似。理论和实验分析表明,磁悬浮振动测试系统的测量灵敏度较高,易于实现较低频率的绝对式振动信号的测量。

一类不确定非线性系统的有限时间输出调节方法108-115

摘要：针对一类外系统是中性稳定的不确定非线性系统的输出调节问题,提出一种有限时间收敛的输出调节器的设计方法。该方法结合内模原理和有限时间稳定性理论,先根据输出调节问题可解的必要条件,将原受控系统和外系统的输出调节问题转化为增广系统的镇定问题;再利用动态面技术设计一种鲁棒有限时间稳定的镇定器,从而保证闭环系统的信号是全局最终有界的,并且使调节误差在有限的时间内收敛至任意给定的范围内。仿真结果说明了所设计调节器的有效性和可行性。

伺服系统机械谐振抑制的自适应模糊控制方法116-122

摘要：针对伺服系统中普遍存在的机械谐振问题,建立了系统的状态方程模型。将与机械谐振密切相关的系统参数设为不确定变量,采用自适应模糊逻辑系统在线估计包含这些参数的非线性环节,并基于反步法设计了自适应模糊控制器,有效地抑制了伺服系统中机械谐振的影响。采用李雅普诺夫方法证明了伺服系统位置跟踪误差的指数收敛性。仿真实验表明本方法具有很好的自适应性能,能够减小系统传递力矩的振荡,显著提高伺服跟踪的精确度和动态性能。