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电机与控制学报 2017年第11期杂志 文档列表

基于错误逻辑区域检测的配电网容错故障定位1-8

摘要：针对配电网故障定位所需的故障信号可能存在漏报、误报的情况，讨论了其对故障定位造成的影响，并提出了基于错误逻辑区域检测的容错故障定位方案。首先依据最小配电区域定义了错误逻辑区域的概念，再从是否定位到正确的故障区域、是否定位到错误的故障区域、是否找到了存在错误逻辑区域3个判定入手，基于错误逻辑区域的检测得出了不同类型定位结果出现错误的原因，制定了相应情况下修正定位结果的解决方法。实例分析验证了方案的正确性，处理过程简单，容错效果较好，具有较高实用价值。

基于麦克斯韦应力法的双绕组无轴承开关磁阻电机新型数学模型9-18

摘要：现有的双烧组无轴承开关磁阻电机麦克斯韦应力法数学模型忽略了相互垂直方向上径向悬浮力的耦合，但当转子偏离定转子齿极中心对齐位置较大时存在较强的耦合，故现有模型难以满足高精确度稳定悬浮控制要求。选择一种计及相互垂直方向悬浮力耦合的新积分路径，建立了基于麦克斯韦应力法的双烧组无轴承开关磁阻电机新型数学模型，同时为计及电机磁路的饱和特性，采用最小二乘法对铁心材料的非线性磁化曲线进行拟合，求解考虑磁饱和的各气隙磁密。通过与有限元仿真结果对比，验证了所建模型不仅揭示了相互垂直方向上径向悬浮力的耦合关系，考虑了磁饱和特性，且具有精确度良好、计算量小等优点，为实现高精度稳定悬浮控制奠定了基础。

新型逆变电路有限控制集模型预测控制19-24

摘要：针对传统开关函数模型只能描述电路的控制变迁而忽略了电路的条件变迁这一不足，建立了一种新型逆变电路更为精确的混合逻辑动态（mixedlogicaldynamicalMLD)模型，并将其作为预测模型，研究了航空新型电路的有限控制集模型预测控制（finitecontrolsetmodelpredictivecontrol，FCS-MPC)。FCS-MPC充分利用电路的离散特性，通过比较预测电压值和参考电压值的大小，将其差值作为衡量输入量的目标函数，最后选择电路控制集中使目标函数值最小的开关状态作为电路的控制输入，有效地解决了模型预测控制中混合整数二次规划（mixedintegerquadraticProgramming，MIQP)问题的求解。仿真和实验验证了该控制方法具有良好动静态特性，证实了所提方法的有效性。

一种单相降压型PFC电路及其非线性控制25-32

摘要：以Buck为基础的单相功率因数校正（power factor correction,PFC)电路，器件电压应力小，输入、输出电流控制能力强；但输入电流存在固有死区，造成输入电流畴变。提出一种双电路模式的单相降压型PFC电路，通过加入1个辅助开关和1个二极管，在传统BuckPFC变换器的输入电流死区时间段，使电路工作于Buck-Boost模式，消除电流死区。对于Buck与Buck-Boost之间的切换控制问题，基于单周期控制，推导出一种非线性控制策略，不同工作模式具有相同的电流控制律，消除了模式切换造成的电流畸变，从而实现单位功率因数。设计了1台开关频率为50kHz、输出为100V/1A的实验样机，在175.265V输入电压范围内，输入电流保持较低的总谐波畸变率（totalharmonicdistortion,THD)。电路实现2个开关管共地，驱动电路设计简单；且不同电路模式采用相同的电流控制律，简化了控制，有利于实际的工程应用。

永磁同步电机调速系统的快速幂次趋近律控制33-39

摘要：针对在采用PI控制器的永磁同步电动机（permanent magnet synchronous motor,PMSM)调速系统中，PI控制器无法满足高精度控制要求，且易出现积分饱和的问题，提出一种基于快速幂次趋近律的滑模变结构控制器。该趋近律是在幂次趋近律的基础上，加入指数项以及系统状态变量。其中，指数项具有较快的收敛速度，可以解决幂次趋近律在远离滑模面时趋近速度慢的问题，系统状态变量可抑制由于引入指数项带来的抖振。基于该改进趋近律设计永磁同步电动机滑模速度调节器，并采用李雅普诺夫函数对其进行稳定性分析。经过与PI速度控制器进行仿真实验比较，结果表明采用该控制器的系统可实现速度无超调跟踪，并具有稳定性高、抗负载扰动强的优点。

两相并联LCL-nT谐振型多路均流LED驱动器研究40-46

摘要：针对大功率发光二极管（LED)应用场合下需要多路输出及各路电流均衡的问题，提出一种具有多路输出均流的两相并联ICL-nT谐振型电路拓扑结构，详细分析两相并联ICL-nT型谐振变换器的恒流特性、多路并联输出的均流特性以及移相调光控制策略；推导出恒流工作频率表达式和能够实现多路均流的负载范围，并对谐振网络的阻抗特性和电压增益特性进行了分析，在此基础上给出一种兼顾输出功率和开关管零电压开关（zerovoltageswitching,ZVS)的参数设计方法。最后设计1台200W的实验样机，实验结果验证了所提出的电路拓扑具有良好的恒流特性和均流特性，并且能实现对IED的全范围调光。

基于电池SOC的永磁同步电机能量回馈策略研究47-54

摘要：相对于传统的机械制动方法，电动汽车的再生制动能够有效减小能量损耗，在满足汽车减速性能的前提下，提高能量回收效率，保证动力电池安全、可靠工作。通过研究永磁同步电机（per-manentmagnetsynchronousmotor，PMSM)的制动性能和动力电池在制动过程中的荷电状态(stateofchage，SOC)变化，建立了电动汽车的PMSM动力模型和动力电池SOC能量回馈模型。在此基础上，给出了确定再生制动能量回馈最优工作点的策略，合理分配机械制动和再生制动在电动汽车制动过程中所占的比重。最后搭建了电动汽车动力系统模型，仿真结果表明，所提出的能量管理策略能够在保证减速性能和电池安全的前提下提高能量回收效率。

采用磁性槽楔的笼型感应电机电磁振动特性研究55-63

摘要：针对笼型感应电机运行过程中产生电磁振动的问题，探讨磁性槽楔对电机电磁振动的影响。以一台笼型感应电机为例，对同一电机分别采用普通槽楔与磁性槽楔进行磁场、电磁力及电磁振动的计算分析。基于瞬态磁场结果，对电机采用两种槽楔的气隙磁场进行了分析和比较，并得到了两种情况下电机所受电磁力。以电磁力为载荷，研究了电机的电磁振动并给出了振动位移曲线。运用频谱分析的方法，从时域及频域特征量的角度，定量分析了磁性槽楔对电机电磁振动的影响，最后结合实验对理论分析结果进行验证。同时计算电磁振动的方法亦可为研究同类型电机的振动问题提供参考。

基于上下续电流的功率变换器故障诊断方法65-75

摘要：开关磁阻起动/发电系统中功率变化器是核心部件，其故障将会给系统带来不可估量的影响。针对功率变换器的典型电气故障（上下管的开、短路故障）进行了分析，研究了上下续电流的变化，结合电动状态和发电状态的共同点和不同点，基于上下续电流分别提出了一种在线故障诊断方案，利用上下续电流在一个周期内积分值的变化，来进行判断故障类型和故障位置；同时利用数字化的思想，提取了故障特征系数FAB1、FAB2和FA12，利用判断特征系数来进行在线的故障诊断；最后搭建了开关磁阻起动/发电系统的故障诊断模型并分别进行了仿真验证。结果表明：该方案在电动和发电状态都能够实现在线的故障诊断，并且实现了故障验证；与相电流故障诊断相比，大大降低了虚警率。

变压器辅助换流的谐振极型软开关逆变器76-84

摘要：为提高逆变器的运行效率，提出了一种变压器辅助换流的谐振极型软开关逆变电路拓扑结构。该拓扑结构用高频变压器来辅助换流，没有设置串联在直流母线间的均压电容，解决了中性点电位变化问题。该逆变器的主开关和辅助开关均能完成软开关动作，并且所承受的电压都不高于直流电源电压。给出了一个开关周期内逆变器在不同工作模式下的等效电路图，详细阐述了该逆变器的工作过程，给出了软开关实现条件，并建立起了辅助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。最后制作了一台4kW的单相实验样机，实验结果表明逆变器中的开关器件都工作在软开关条件下。该有源谐振极型软开关逆变器可以有效提高效率，减小开关损耗。

基于改进DEMD和ICA的海上风机传动系统早期故障诊断86-94

摘要：针对传动系统早期故障振动信号较弱的情况，提出基于改进微分经验模式分解（DEMD)和独立分量分析（ICA)的海上风机传动系统早期故障诊断方法。为克服传统的DEMD算法在分解低阶本征模态函数（IMF)时存在失真现象，提出改进的微分经验模式算法将原始振动信号分解成若干个独立的IMF信号，结合ICA进一步进行原始振动信号故障特征分量的提取，并基于标准数据和风机动力传动故障诊断实验平台进行了仿真研究，最后选取海上风电机组传动系统常出现的发电机轴承故障进行诊断分析。结果表明，相对于传统的故障诊断方法，该方法能更好地放大故障分量，减少噪声和其他振动干扰信号的影响，提高了海上风电机组传动系统早期故障诊断的准确性。

电容钳位H桥级联多电平逆变器功率均衡控制方法94-100

摘要：针对电容钳位H桥级联多电平逆变器载波层叠SPWM调制方法中存在功率不均衡的问题，对该逆变器各个级联单元的有功功率输出进行理论分析，提出了一种改进载波层叠方式的功率均衡控制方法。该方法在不影响逆变器输出电压波形质量的前提下，通过保证该逆变器各个单元输出电压波形的基波幅值相等的方式，可以在一个输出周期内实现各个级联单元的输出功率均衡。以两单元电容钳位H桥级联多电平逆变器为例，进行了仿真分析和对比研究，详细给出了改进功率均衡控制法与传统控制方法下输出电压谐波失真（total harmonic distortion,THD)和输出功率的对比曲线，以及两种方法下逆变器输出的电压波形及其频谱图，结果验证了该控制方法的可行性与优越性。

一种改进的单相整流器控制策略研究101-106

摘要：针对传统的基于低通滤波器的单相锁相环带来的网侧电压幅值衰减和相位滞后问题，提出了一种带通滤波器锁相环控制策略，基于带通滤波器对输入信号幅值无衰减和相位保持的特性，在所设定条件下该方法能够无延迟地提取出网侧电压的基波，并保持基波电压的幅值不变。针对电流环比例谐振控制器因带宽小，在电网频率偏移时带来功率因数下降的问题，采用了一种改进的比例谐振控制器。该控制器增加了带宽，具备零稳态误差和消除电网电压扰动影响的能力，能够减小电网频率偏移对系统的影响。最后，仿真和实验验证了所提出的基于带通滤波器锁相环控制策略和经过改进的比例谐振控制器方法的有效性和正确性。

一种摄动粒子滤波故障检测方法107-113

摘要：粒子滤波算法在故障检测应用中面临的两个难题是退化问题和难以跟踪突变状态。针对上述问题，将随机摄动再采样方法和强跟踪滤波算法引入粒子滤波，提出了一种摄动粒子滤波故障检测方法，旨在于解决粒子滤波的退化问题并提高算法对突变状态的跟踪能力，从而提高故障检测方法对故障的检测准确度。通过强跟踪滤波更新粒子，来提高算法跟踪突变状态的能力；当出现退化现象时，采用随机摄动再采样方法，对粒子集中的最优粒子迭加一个随机摄动量，用摄动粒子替换粒子集中的退化粒子，解决退化问题。仿真结果显示该算法能及时、准确地检测系统故障。

电动汽车复合储能系统的功率分配优化研究114-124

摘要：以带有半主动复合储能系统构型的纯电动客车作为研究对象，提出了一种以最小电池耗能及电池功率变化作为目标函数的凸优化方法。在中国哈尔滨城市公交道路工况的基础上，对所提优化方法与基于规则的功率分配策略进行能效及电池功率变化的对比分析。仿真结果表明，在中国哈尔滨城市公交道路工况条件下，采用所提凸优化功率分配策略，电池及超级电容的综合能效分别为93.46%和98.81%,电池功率的均方差为5.3153kW,较之基于规则的功率分配策略，电池及超级电容的综合能效分别提高了0.74%和0.26%,电池功率均方差降低了46.91%。基于此功率优化分配方法能够有效的改善电动汽车的运行特性。