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电机与控制学报 2018年第01期杂志 文档列表

E类源磁谐振无线驱动LED系统的恒流设计1-7

摘要：采用＆ 类放大器的磁谐振方式无线驱动LED系统中,由于前端E 类放大器对末端负载变 化敏感,而影响LED负载的恒流驱动特性.基于此,首先通过引入改进E 类放大器实现其恒压输 出特性,进一步在线圈传输网络的输出侧增加无源补偿网络,设计其输出阻抗近似为无穷大,以实 现 LED负载的恒流驱动.无源补偿网络采用二端口传输矩阵法设计其输出阻抗,并根据设计条件 确定出相应的电路结构及参数.最后考虑了在寄生参数影响的情况下,对磁谐振无线电能驱动 LED系统的传输特性进行了分析,并通过仿真和实验验证了该系统恒流设计方法的有效性.

电动汽车无线充电系统磁芯结构的设计及优化8-15

摘要：针对电动汽车无线充电系统耦合系数小、 充电效率偏低的问题, 提出-种可提高耦合系数 的磁芯设计优化方法.根据相关电路和磁路模型, 给出了耦合系数与输出功率和效率的关系, 推导 了单圆形线圈和DD（ double-D） 形线圈的耦合系数的磁路表达式, 为磁芯结构设计及优化提供依 据.给出了-种磁芯结构的设计优化流程, 并根据流程提出了单圆形线圈的车轮形优化磁芯结构 和 DD线圈的凹形优化磁芯结构.三维有限元仿真和实验结果表明在同样的线圈面积下, 优化的 磁芯结构对耦合系数有10k -30%的提升.采用优化磁芯结构的无线充电系统, 与原充电系统对 比, 充电效率明显提升.

新型LLC谐振变换器数字同步整流驱动方式16-22

摘要：提出了一种适用于LLC谐振变换器的数字同步整流驱动方式.该驱动方式基于检测同步 整流M0 S 管的漏源极电压, 进而判断体二极管的导通情况, 通过电压比较器输出高低电平到数字 处理器, 算法程序捕获体二极管的导通时间, 控制调节同步整流管驱动信号的占空比, 从而使同步 整流达到较理想的效果, 提高变换器的效率.相比传统的同步整流驱动方式, 所提的驱动方式具有 电路结构与控制算法简单、 驱动信号精确、 动态性能好等优点.为了验证此方式的有效性, 以一个 72 W半桥LLC谐振变换器为样机进行了实验, 样机效率达到97.5%.

基于内含传感器的两电机调速系统神经网络左逆张力辨识23-28

摘要：针对两电机调速系统高精度张力传感器价格昂贵、 安装要求高、 材料和环境限制多的问题, 提出基于“ 内含传感器” 的神经网络左逆张力软测量方法.为实现两电机调速系统张力辨识, 基于 “ 内含传感器” 的概念, 建立“ 内含传感器” 张力子系统, 并证明其数学模型的左可逆性.考虑到逆 系统模型较为复杂, 存在参数时变的特点, 采用BP神经网络精确逼近张力左逆模型, 并串联在原 系统之后, 实现张力的辨识.基于两电机实验平台, 对张力辨识效果进行仿真及实验验证, 研究结 果表明, 该策略能够快速、 精确地跟踪张力实际值, 且易于实现.

开关磁阻电机直接自适应神经网络控制29-36

摘要：针对开关磁阻电机调速系统存在的未知参数波动和外部负载扰动问题,提出了直接瞬时转 矩控制下的基于最小学习参数的直接自适应神经网络控制算法实现开关磁阻电机高品质调速控 制.采用RBF神经网络对包含未知参数波动和外部负载扰动等不确定项的理想控制律进行整体 逼近.将神经网络理想权值的范数作为在线估计参数,使在线学习参数由多个权值减少为一个,降 低了控制器的计算负担.基于李雅普诺夫函数的稳定性分析保证了闭环调速系统半全局一致最终 有界稳定.与 PI控制的对比仿真试验表明,直接自适应神经网络控制器能够有效地提高开关磁阻 电机调速系统对参数波动的自适应性和对外部负载扰动的鲁棒性.

步进电机控制系统建模及加减速曲线优化37-42

摘要：为了优化步进电机开环控制系统,对其加减速曲线的控制性能进行了研究.以步进电机运 行原理为基础,建立了两相混合式步进电机开环控制系统仿真模型,设计了-种与电机矩频特性更 为符合且可以用于实时在线计算的抛物线型加减速曲线算法,并与典型的勾加减速曲线算法、指数 型加减速曲线算法进行了仿真比较分析,最后进行了实验验证.仿真和实验结果均表明,在相同的 控制周期内,抛物线型加减速曲线的最大无失步转动角度有了显著提高,同时其中间过程的位置跟 踪误差和平衡位置处的残余振荡误差也较小.抛物线型加减速曲线具有更快速的动态响应能力, 已在某相控阵列天线的单元相位控制中得到了应用.

基于可变温度模型的锂电池SOC估计方法43-52

摘要：动力电池的荷电状态（ state- of-charge, S0 C）是电动汽车的重要参数之-,而准确的电池模 型是提高S0 C 估算精度的前提.温度对电池相关参数的影响是目前研究的热点,然而现有的电池 模型难以适应连续变化的温度环境,且测试工作量大.基于Nemst电化学方程,提出了-种新型 的电池建模方法,运用统计学原理,通过测量较少的数据得到较为精确的电池模型,相关参数能够 用包括连续变化的温度等多因素进行拟合.通过在不同温度环境下模拟电动汽车实际工况,对锂 电池进行放电实验,通过试验设计的方法建立电池模型,结合扩展卡尔曼滤波算法实现对锂电池 S0 C 的动态估计,仿真和实验结果验证了所提方法的优越性.

永磁同步电机三维全域温度场与温度应力耦合研究53-60

摘要：永磁同步电机通常采用变频驱动方式,使得电机磁场内谐波含量增多,损耗趋于增大并导 致发热与形变加重.为研究其变频驱动下温升分布特性及温度应力的作用,以一台50 kW永磁同 步电机为对象,建立了包含复杂散热结构的三维全域温度场及温度应力共同求解模型,采用有限元 法对其进行耦合计算与研究,着重分析了稳态运行时电机主要部位的温升与形变分布情况.通过 搭建实验平台,将实测温升与计算结果相对比,验证了温度场计算方法及结果的准确性,并确保温 度应力场载荷加载正确.结果表明：永磁同步电机的最高温升出现在转子铁心处;电机各部位形变 大小不仅受温升作用,还受自身结构以及施加约束等因素影响.该研究为电机设计及性能优化、故 障预测提供一定参考.

多相电机统一SVPWM调制及无速度传感器控制实现方法研究61-71

摘要：针对多相电机统一 SVPWM调制实现问题及多相电机全阶观测器无速度传感器矢量控制 的实现问题, 在传统三相电机零序电压注入SPWM实现SVPWM调制的基础上, 推导了多相电机统 一 SVPWM实现方法和多相电机矢量控制统一坐标变换理论及基于全阶观测器的无速度传感器矢 量控制理论.以五相异步电机为例, 研究了零序电压注入方法下的SVPWM电压利用率提高百分 比、 五相异步电机基于全阶观测器的无速度传感器矢量控制, 并在五相异步电机实验平台上进行了 实验验证.实验结果表明提出的统一 SVPWM调制方法可以提高电压利用率、 优化谐波性能.统 一多相电机全阶观测器无速度传感器矢量控制可以实现多相电机无传感器控制、 减小系统成本、 提 高系统可靠性.

降温过程中微水对变压器油介电性能的影响72-76

摘要：作为大型变压器的主要绝缘形式, 变压器油的介电性能直接决定了变压器能否稳定运行. 为了探寻降温过程中微水对变压器油介电性能的影响, 以4 5号变压器油为研究对象, 利用自行搭 建的高压低温实验平台, 研究了 -50 - 20 ° C 范围内初始微水含量、 空间位置及平均降温速率对变 压器油介电性能的影响.研究结果表明： 初始微水含量相同时, 变压器油的电导率、 相对介电常数 和损耗因数按空间位置自上到下依次增加, 同一空间位置变压器油的电导率、 相对介电常数, 损耗 因数随平均降温速率增大而增大.上述现象表明降温过程中微水的存在会导致变压器油介电性能 劣化, 所以为确保低温环境下变压器稳定运行, 应严格控制变压器油中的水分含量.

H桥级联型APF直流侧电压平衡三级控制77-85

摘要：H 桥级联型有源电力滤波器能够稳定工作的前提是各个直流侧电容电压均衡.由于各H 桥单元的差异等原因,直流侧电压的不平衡不仅影响APF 的谐波电流补偿效果,而且影响其安全 运行.针对级联APF与电网之间的功率交换模型和补偿谐波电流的特征,通过控制A P F输出五次 零序电压来实现三相之间电压均衡、输出基波正序有功电流实现全局稳压.通过在相内每个H 桥 交流侧叠加有功电压矢量实现相内电压均衡,最终实现每-个直流母线电压的均衡稳定.同时H 桥级联APF补偿谐波电流,降低网侧电流畸变率,低压环境下的仿真和实验结果验证了控制策略 的有效性,为级联APF 向更高电压等级场合的应用提供了基础.

永磁同步电机滑模直接转速观测器86-92

摘要：在传统的间接转速观测器中,位置观测值的微分环节、反电势观测值的低通滤波及相位补 偿环节会降低转速观测精确度和动态响应速度.针对该问题提出了一种基于滑模的永磁同步电机 直接转速观测器（ DSMS0）.通过永磁同步电机电流动态微分方程,建立滑模观测模型.根据李雅 普诺夫稳定性原理,推导出观测器的收敛条件.在得出观测器参数的同时,推导出电机的转速估算 公式.仿真和实验结果表明,提出的DSMS0与间接转速观测器相比,在低速和中高速稳态运行情 况下转速稳态观测精确度分别提高了 40. 68k 和5 0 %,同时变速阶段的转速动态观测精确度分别 提高了 51.67%和32.61k ,误差收敛速度分别提高了 33.33 %和25%,验证了 DSMS0的可行性和 有效性.

多胞LPV模型的Buck变换器鲁棒增益调度控制93-99

摘要：针对输入电压和输出负载发生变化会影响B u c k变换器动态特性的问题,建立了 B u c k变换 器多胞线性变参数（ linear parameter-varying,L P V ）模型,同时引入多胞优化技术,基于线性矩阵不 等式（ LMI ）最优化的方法,利用状态反馈将闭环系统的极点配置到满足动态响应要求的特定区域, 设计了-种基于多胞线性变参数模型的B u c k变换器鲁棒变增益控制器.仿真结果表明,无论是在 负载电阻突变或者输入电压突变的情况下,还是存在负载扰动电流的情况下,所设计的鲁棒变增益 控制器都能够使Buck变换器保持稳定的电压输出和良好的动态特性.

高功率因数无电解电容电机驱动系统电流控制策略100-106

摘要：因成本与使用寿命上的优势, 无电解电容电机驱动技术正逐步得到应用.然而, 由于仍存 在相电流幅值过大与弱磁控制不稳定的问题, 直接影响了该技术的推广.为此, 提出-种单相输入 高功率因数无电解电容电机驱动的电流控制策略.通过调整交轴电流指令的轨迹, 使驱动器输入 侧具有高功率因数, 且电机相电流峰值比以往方法有明显削减; 对弱磁失控现象, 提出基于交轴电 压修正的弱磁控制方法.在变频空调压缩机控制系统上的实验验证了该电流控制策略的有效性. 实验结果表明, 该控制策略能在输入电流满足IEC谐波标准的前提下, 使电机相电流峰值降低, 并 确保弱磁控制环路的稳定性.

超空泡航行体的扰动观测器补偿设计107-113

摘要：针对水下高速超空泡航行体尾部与空泡壁周期性碰撞的现象, 提出了采用扰动观测器来补 偿和消除重力的影响.推导了扰动观测器方程, 给出了补偿器设计方案.仿真验证了扰动补偿能 够避免超空泡航行体前进中周期性碰撞空泡壁的现象, 并且控制面偏转角满足正常工作范围的要 求.接入扰动估计和补偿控制后, 航行体由原来的周期性拍打空泡壁能很快恢复到平稳工作状态. 结论是扰动观测补偿的设计能够避免超空泡航行体产生滑行, 使运动更为平稳, 并且减少了前进的 阻力.所提的扰动估计和补偿的控制思想, 避免了直接补偿时执行机构行程过大的问题, 可用于一 般的控制系统设计.

高速渡轮纵向运动的控制114-120

摘要：提出了 回路成形方法来设计纵摇控制系统.快速渡轮的纵摇角由位于船艏下方的T型水翼来控制.海浪的扰动是系统输出端的扰动,所以取灵敏度作为设计指标.对灵敏度的分析 表明,这类纵摇系统采用PD 控制时的性能是较差的.为此提出了对复数极点进行补偿的设计方 案,并采＂回路成形设计来保证系统的稳定性和鲁棒性.设计结果用仿真进行了验证.仿真 时考虑了执行机构的速率限制和行程限制.基于整船模型和海浪模型仿真计算了采用极点补偿后 船#的晕船率（ motion sickness incidence, M S I）指标.设计和仿真表明,这种基于灵敏度和复数极 点补偿的设计,其性能优于PD 控制和完全基于定量计算的Q F T （quantitative feedback theoiy）设计.