电机与控制学报杂志 北大期刊 CSCD期刊 统计源期刊

电机与控制学报 2018年第05期杂志 文档列表

六相永磁同步发电机的容错控制1-10

摘要：为了实现六相永磁同步发电机缺相后的矢量控制,根据定子磁动势不变原则,以定子铜耗最小为优化目标,分别对不同中性点连接方式下的六相永磁同步发电机缺两相的电流进行求解,对比了两者的优劣性。根据缺相后的变换矩阵,建立了缺两相时的六相永磁同步发电机的数学模型,并由此提出缺相后的解耦容错控制方法。为真实模拟发电机的缺相运行,建立了发电机从正常到缺相的统一模型,并通过切换控制策略,有效减少了缺相后的转矩脉动。仿真结果验证了统一模型的可行性和容错控制算法的有效性。

步进电机新型场路结合分析方法——齿层计算转矩法11-18

摘要：齿层比磁导法是目前步进电机电磁转矩的主要计算方法,提出了一种新型电磁转矩分析计算方法—齿层计算转矩法。首先给出步进电机齿层计算转矩的概念,同时在理论上证明了采用齿层计算转矩法计算步进电机电磁转矩的正确性,然后给出了齿层计算转矩法用于步进电机电磁转矩及其他性能分析计算的步骤,最后针对磁阻式步进电机和混合式步进电机,分别采用齿层比磁导法、齿层计算转矩法和电磁场有限元法进行对比研究。结果表明,齿层计算转矩法与现在通用的齿层比磁导法相比具有简单实用、计算精度高的特点。

短路电动力对变压器低压绕组辐向稳定性的研究19-24

摘要：针对电力变压器遭遇短路故障时绕组变形问题,采用一种基于有限元的场路耦合研究方法,通过在有限元软件中建模,利用场路耦合方法获取变压器的短路电流、磁场分布,继而计算出绕组短路时辐向电磁力,然后按照绕组的实际参数进行结构屈曲分析,研究绕组辐向稳定性问题。以一台500 kVA的三相铁芯式配电变压器为例进行分析,结果表明,低压绕组在短路时承受较大的辐向电磁力,当该力超出临界屈曲值时绕组发生形变甚至绝缘层破坏,缩短电力变压器使用寿命。研究方法和结果对变压器绕组变形等相关研究具有一定实际意义。

基于灰度图像分解的局部放电特征提取与优化25-34

摘要：提取有效的局部放电(PD)特征是输变电设备缺陷识别的前提。以局部放电灰度图像为分析对象,提出了基于二维主成分分析(2DPCA)的局部放电图像特征提取策略。算法通过2DPCA将PD灰度图像分解为多个一维向量,并对每个向量提取了9个特征参量,组成了PD图像分解特征集。同时,建立了基于粒子群优化(PSO)算法的PD特征选择算法,以优化PD图像分解特征,提升局部放电缺陷类型识别结果。对实验室考虑多因素影响的PD样本识别结果表明,2DPCA图像分解特征可以取得93%的PD缺陷识别率,经过PSO优化后的2DPCA特征可以将PD识别率提高至96%,并且特征维数由72降至28,充分说明方法的有效性。另外,对添加不同随机干扰的PD样本平均识别率均大于85%,表明2DPCA图像特征具有较好的抗随机干扰能力。

温度对交直流叠加电场下油纸绝缘油流带电的影响35-41

摘要：为研究温度对叠加电场作用下油纸绝缘油流带电特性的影响,在实验室搭建了平板电极结构的典型换流变压器油纸绝缘模型,利用密闭油循环系统进行了叠加电场下油流带电的试验研究,并建立了油纸绝缘油流带电模型对试验结果进行理论分析。试验结果表明:温度对油纸绝缘冲流电流有较大的影响,随温度的升高冲流电流呈先增大后减小的趋势。理论分析表明:在较低温度下冲流电流与纸中负离子迁移速度有关;在较高温度下冲流电流大小不仅取决于纸中负离子迁移速度,同时还与接地电极处正离子泄放速度有关。温度通过影响绝缘纸电导率、变压器油电导率以及变压器油粘度而影响油流带电特性。

复合控制反激式逆变器42-51

摘要：提出了具有前馈、比例积分和重复控制相结合的复合控制反激式逆变器,并对构成此逆变器的电路拓扑、工作模式、控制策略、系统稳定性、控制器和关键电路参数设计准则等进行了深入的分析研究,获得了重要结论。单级反激式逆变器是由共用输入、输出滤波器的两个双向反激直流斩波器输入端并联、输出端反向串联构成;重复控制是对过去数个工频周期中某时刻的输出电压误差进行累加得出当前工频周期中对应时刻的控制量,实现逐个工频周期输出电压修正。设计并研制1 kVA 260VDC/220V50HzAC复合控制反激式逆变器样机,具有单级功率变换、输出静态精度高、动态响应快、输出波形质量高、带载能力强、变换效率高和可靠性高等优良性能。

新型双电源转换开关直流速动电磁机构的设计与优化52-62

摘要：双电源转换开关对于保证重要场合正常供电的持续性至关重要,新型双电源转换开关依赖电磁机构带动触头系统替代断路器进行切换。基于新型双电源转换开关的工作原理,深入分析电磁机构的反力特性,研究直流速动电磁机构的设计方法,计算结构参数,完成初步设计。利用多软件联合方式建立了电磁机构的静态和动态仿真模型,进行了静态和动态特性分析;研究对电磁机构性能影响较大的关键因素,确定优化变量、目标函数和约束条件,采用遗传算法对电磁机构的结构参数进行了优化设计。最后,研制电磁机构样机,设计电磁吸力测试实验系统,通过静态吸力及整机测试验证了设计结果的正确性。

定子多风路空冷汽轮发电机流场模拟湍流模型验证与分析63-69

摘要：研究一种湍流模型模拟定子多风路大型空冷汽轮发电机中的具有多种流动形势转变特征的复杂流动。以一台三进四出定子多风路的空冷汽轮发电机为原型,建立了包括风扇、定子、转子、气隙在内的通风系统实验台,采用热线风速仪测量了1 000 r/min稳态工况下出风区中多个定子风沟出口截面的风速;然后,建立了实验台物理模型并采用三维建模软件进行了数学建模,在相同工况下进行数值计算,同时将测量结果与采用3种湍流模型得到的计算结果进行对比。结果表明:采用RNG k-ε模型时的风速计算结果与实验结果误差最小,RNG k-ε模型更适合模拟定子多风路的大型空冷汽轮发电机整机内部的流场。最后,分析了采用RNG k-ε湍流输运模型时实验台内部的流场分布特征。所得结论可为大型空冷汽轮发电机通风冷却设计提供理论参考。

改进型箝位谐振直流环节逆变器的实现机理分析70-77

摘要：为使箝位二极管承受的电压值不超过直流母线电压,提出了一种改进型箝位谐振直流环节逆变器,逆变器的辅助谐振电路中只有一个辅助开关器件,箝位电路中无需设置箝位开关,而且逆变器的直流母线电压被箝位在输入直流电压的1.1~1.3倍,有效地降低了电压应力。根据各工作阶段下的等效电路,分析了电路的工作过程,软开关实现条件和实验参数的设计,实验结果表明主开关器件在轻载和满载时都可以实现零电压软切换,辅助开关可以实现零电流软切换。因此,该拓扑结构能够有效地降低开关损耗。

基于改进EMD和双谱分析的电机轴承故障诊断实现78-83

摘要：轴承是电机设备极重要的部件。轴承故障检测是非常必要的。通过将改进的经验模态分解和双谱分析相结合的故障检测方法来有效诊断电机轴承的早期故障。首先,针对EMD分解无法得到严格单分量IMF的问题,利用小波包分解将轴承振动信号分解为窄带信号并选取能量最集中的频带进行重构,从而降低故障信号的复杂性,抑制模态混叠问题;然后利用经验模态分解方法根据信号的固有波动模式将其分解为一系列IMF分量;再通过方差贡献率检验去除其中的虚假分量;最后,利用双谱分析信号的调制关系进行解耦,得到故障特征频率。验证结果表明,所提出的分析方法能有效诊断轴承故障。

基于分数阶滑模观测的感应电机无速度传感器矢量控制84-93

摘要：针对感应电机无速度传感器矢量控制中速度和磁链的观测问题,设计了一种感应电机速度和磁链的分数阶滑模观测器,该观测器综合了分数阶积分和滑模控制的优点。观测器以定子电流观测误差构成滑模面,根据李雅普诺夫定理证明了观测器的收敛性和稳定性,并设计了分数阶滑模控制律。将该观测器应用到了感应电机矢量控制系统中,实现了无速度传感器矢量控制。仿真试验表明,分数阶滑模观测器能有效减小滑模观测中的抖振,对磁链和速度有较高的动态辨识能力。而且,无速度传感器矢量控制系统在全速范围内较好的动态和稳态性能。

基于聚类分析和电磁辐射信号的电弧故障识别94-101

摘要：当前非线性负载日益增多,基于故障电弧电流特征的故障检测存在信息源单一的不足,容易出现故障误判别。针对该问题,提出了一种基于聚类分析和电弧电磁辐射信号的故障电弧识别方法。该方法在分析电弧电磁辐射理论的基础上,分析不同负载条件下的电弧电磁辐射信号,首先对信号进行低通滤波降噪,提取降噪后故障电弧时域信号的模极大值作为特征值,最后利用模糊c-均值聚类方法进行电弧故障识别。试验结果表明该方法能够有效提高故障电弧的识别准确率。

基于误差信号反馈的单相LCL型逆变器谐振抑制方法102-109

摘要：LCL滤波器可对逆变器输出电流所包含的高频谐波产生显著的衰减效果,但其本身的三阶谐振特性容易影响系统的稳定性。针对该问题,在传统单相LCL型并网逆变器并网电流反馈控制方法和电网电压比例前馈控制策略的基础上,提出了一种基于误差信号反馈的新型控制策略,首先根据L滤波器和LCL滤波器在低中频范围内频率特性基本一致的特点,估计出LCL滤波器谐振峰被抑制后的输出电流,而后将实际电流与估计值之差反馈到控制回路中以抑制谐振。从理论上分析了该方法对系统稳定性的影响,并给出相应参数的设计方法,最后通过仿真和实验结果验证了所提控制策略的正确性和有效性。

一种基于PLDOB的PMLSM伺服系统长期稳定运行的方法110-116

摘要：执行重复性运动任务的永磁直线同步电动机(PMLSM)伺服系统易受参数变化、未建模动态、摩擦力和推力波动等周期性扰动的影响,导致系统无法长期稳定运行,故采用周期性学习扰动观测器(PLDOB)来削弱这些扰动。首先利用扰动观测器(DOB)估计初始周期内的扰动,然后将所估计的扰动作为PLDOB中周期学习律的初始条件,进而校正每个后继周期内的扰动。该方法直接从扰动的角度设计,不仅能在保证系统长期稳定运行的前提下使跟踪误差快速收敛到零,同时还可以补偿DOB中Q-滤波器带宽以外的扰动以及扰动的相位滞后。实验结果表明所提控制方案是有效的,明显提高了系统的跟踪性能和抗扰性能。

欠驱动TORA振荡轨迹跟踪的模糊控制设计117-122

摘要：欠驱动TORA(Translational oscillators with rotating actuator)传统控制目标是实现平衡点的稳定控制。针对系统的周期性振荡轨迹,研究实用的轨迹跟踪控制方案。通过分析TORA系统的动力学,得到平移小车的自然振荡周期,在此基础之上设计一种平移小车周期运动和旋转小球保持定值的动态轨迹。为实现系统动态轨迹的跟踪控制,基于系统状态变量的轨迹跟踪误差设计模糊控制系统;通过设计融合函数合并系统状态变量,将模糊控制器的输入数由4减少到2,再设计模糊控制规则,得到易于实现的模糊控制器。最后,仿真和实验结果验证了所提控制方案的有效性与实用性。