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09期杂志 文档列表

一种用于Buck变换器的自适应滞环滑模控制方法1-6

摘要：宽范围输入电压下,为提高Buck变换器的输出电压稳定性,研究了一种自适应滞环滑模控制方法。滑模控制的设计和实现比较简单,但存在开关频率不固定的问题;将滞环滑模电流控制用于Buck变换器,使变换器工作在有限的开关频率下;同时,应用自适应前馈控制,消除由输入电压变化引起的开关频率变化,使变换器工作在固定的开关频率下。仿真和实验结果表明,自适应滞环滑模控制方法具有出色的大信号处理能力,使得变换器能够在更大的工作范围内获得更好的调节性能和动态性能,当输入电压大范围变化时,应用自适应滞环滑模控制的Buck变换器响应速度快,具有较强的稳定性和鲁棒性。

一种基于MPPT的新型孤岛检测算法7-14

摘要：针对已有基于MPPT的孤岛检测方法存在功率损耗大、存在检测盲区、对电网影响大等不足,提出一种基于MPPT的分步扰动算法。通过对Boost升压电路的占空比进行周期性的扰动,实现逆变器输出功率的周期性扰动,在电网断电时影响并网点的电压,使其超出过/欠电压保护阈值,从而检测出孤岛。对已有算法的参数进行了优化,消除了检测盲区。根据电网电压波动的国标,增加了新的判据,减小了检测时间。采取分步扰动算法,减小了功率波动对电网和用电设备的影响。根据IEEE Std.929-2000标准并结合国内实际情况,对算法进行了仿真和实验验证,验证了所提算法的有效性。

投切过电压累积作用下干式空心电抗器匝间绝缘局部放电特性15-23

摘要：为研究投切干式空心电抗器过程中产生的指数衰减振荡过电压对匝间绝缘的影响,制作了模拟实际干式空心电抗器匝间绝缘结构的试样模型,搭建了指数衰减振荡过电压试验平台和局部放电测试平台,研究投切过电压累积作用下匝间绝缘局部放电特性参数的变化规律并进行验证性试验。结果表明：投切过电压导致干式空心电抗器匝间绝缘强度大幅下降,应减少投切次数或采取措施限制投切过电压幅值;综合多个局部放电特征参数的变化规律可以表征过电压累积作用导致匝间绝缘老化的程度;过电压作用下发生的局部放电是导致匝间绝缘老化的主要原因之一。通过提高匝间绝缘局部放电起始电压的方法增强绝缘,为电抗器改进制造工艺提供参考。

低载波比下三电平NPC逆变器同步SVPWM算法24-32

摘要：如何在低载波比（fsw/f）下保证输出较低的谐波含量,是设计脉宽调制算法时要解决的关键问题。以二极管箝位型（NPC）三电平逆变器为研究对象,基于输出电压波形同时满足同步、三相对称（TPS）、半波对称（HWS）的脉冲发生规律,采用一种新的开关序列设计方法,以1/4周期对称（QWS）作为不必要条件,设计两种参考矢量分布模式下的矢量序列,并以输出线电压加权总谐波畸变（WTHD）作为性能评价指标,对比分析不同矢量序列的谐波性能,分别通过仿真和半实物实验验证各调制算法的可行性。研究表明：新的开关序列设计方法在选择矢量序列时自由度更大,可得到许多新的开关序列,不同的开关序列在不同的调制区段局部较优,且不考虑QWS约束的开关序列在部分调制区段具有更优的谐波性能。

支路不对称发电机故障下定子电磁力仿真分析33-39

摘要：针对定子支路不对称汽轮发电机在气隙静偏心、转子匝间短路单故障及复合故障产生的定子电磁力特性进行研究,建立了定子支路不对称汽轮发电机有限元模型,计算了故障前后作用于定子单位面积电磁力,并将计算结果与定子支路对称结果进行对比。结果表明：故障下支路不对称发电机定子电磁力的主要谐波频率与支路对称时情况相同,但各倍频的幅值与支路对称情况相比有明显不同。气隙静偏心故障时,支路不对称的定子电磁力二倍频幅值小于定子支路对称情况。转子匝间短路故障时,支路不对称的电磁力1、3、4倍频幅值大于定子支路对称情况,而2倍频幅值则相反。该结论可以为定子支路不对称汽轮发电机的状态监测与故障识别提供理论依据。

对旋风机叶轮转矩脉动对电机损耗和效率影响40-47

摘要：针对对旋风机小流量运行后级电机容易烧毁问题,运用风机流场非定常数值模拟的叶轮转矩的时间离散解构建负载转矩函数,建立三相异步电动机二维瞬态电磁场计算模型,采用Bertotti的三项式铁耗模型和有限元法计算电动机的损耗和效率,分析叶轮气动转矩脉动对电机运行的影响。计算结果表明,叶轮转矩脉动会增加电机的损耗（主要是铁损耗）,并降低运行效率,且叶轮转矩脉动越大表现得越明显。在对旋风机设计中,为合理选择风机驱动电机的功率,需要在考虑负载特性和负载转矩脉动时对电机进行损耗计算。

无需设置箝位开关的箝位谐振直流环节逆变器48-55

摘要：为解决多数箝位谐振直流环节逆变器中需设置独立的箝位开关来对箝位过程进行控制所引起的电路损耗增大、控制较为复杂的问题,提出了一种新型无源箝位谐振直流环节逆变器。该逆变器无需设置独立的箝位开关和箝位电容,在变压器的作用下,可将该逆变器的直流母线电压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。此外,该逆变器的零电压持续时间不受负载电流影响,直接由两个辅助开关器件控制,且这两个辅助开关器件同时导通与关断,有利于简化控制。以各个阶段下的等效电路为基础,对电路的工作过程和软开关实现条件进行分析和实验验证,结果表明开关器件实现了软开关,且在额定功率9 kW条件下,逆变器的效率达到96.5%。因此,该逆变器能够有效地提高工作效率。

基于霍尔位置信号的无刷直流电机直接转矩控制56-63

摘要：深入分析了无刷直流电机直接转矩控制技术的特殊性,指出3个关键点：一是导通相电压矢量是改变电磁转矩的关键物理量;二是全关断电压矢量可以作为所有导通相电压矢量的公共反矢量;三是可以省去磁链环,采用转矩单环控制。依据上述3点建立了无刷直流电机直接转矩控制的最优导通相电压矢量选择表。分析了根据霍尔位置信号进行转子磁场扇区划分的方法,提出了根据相电流形状函数和霍尔位置信号关系进行转矩观测的方法,解决了使用简单价廉的霍尔位置传感器的无刷直流电机直接转矩控制系统的实现问题。实验结果表明基于霍尔位置信号的无刷直流电机直接转矩控制系统静、动态性能优良。

基于直流侧电压不均衡的CHB多电平逆变器SHEPWM控制技术64-73

摘要：传统的H桥级联型多电平逆变器SHEPWM技术多用于各单元直流侧电源完全相等的情况,但在实际应用中电源电压可能会产生一定的偏差,使得特定谐波消除效果变差。针对这一问题,提出了一种基于直流侧电压不均衡的多电平逆变器SHEPWM技术,以七电平逆变器为例,取3种不同电压值情况,利用多种群遗传算法求解建立的非线性方程组得出对应的开关角度解。对3种不同电压值情况下的开关角度轨迹进行了分析,对调制比0.65～0.85区间内出现的多解情况进行了讨论,对比不同解时消谐效果的差异,为不同要求场合下消谐角度的选择提供了参考。仿真和实验结果证明了该控制技术的可行性和可靠性。

采用并联通用内模的三相APF重复控制策略74-83

摘要：为了在高精度电流跟踪的前提下,提高三相并联型有源电力滤波器电流跟踪控制的适应性和动态性能,提出了一种基于并联通用内模的复合重复控制策略。并联通用内模能依据指令电流谐波成份的变化调节内模参数,改变内模的补偿范围,而且能将延迟时间缩短至同等补偿范围内模的一半,显著提高了重复控制器应对负载或谐波源变动的能力和动态性能。设计了基于并联通用内模的重复控制器,并采用插入式结构将其与比例控制组成了复合重复控制系统。详细分析了复合控制系统的稳定性、稳态误差和收敛性。将提出的复合重复控制策略应用到三相四线制电网并联APF系统中,并与其他控制策略进行了比较。仿真和实验结果证明了基于并联通用内模的复合重复控制策略的有效性和优越性。

逆变器驱动电机系统共模电压抑制模型预测控制84-90

摘要：针对传统三相电压源逆变器驱动电机系统存在较高共模电压的问题,提出了抑制共模电压的模型预测控制（SCMV-MPC）方法,只利用非零电压矢量来抑制共模电压同时控制负载电流。在SCMV-MPC方法中,每个周期内通过评价函数选出两个非零矢量,并且对两个矢量的作用时间进行优化配置,以达到负载电流和参考电流值之间误差最小的目的;而不像传统的调制方法在一个周期只选择一个包括零矢量在内的控制矢量。因此,与传统的模型预测控制方法相比,SCMV-MPC方法可以将共模电压限制在±V_（dc）/6的同时减小负载电流波动,使负载电流具有快速的瞬态响应和较好的纹波性能。仿真和实验结果验证了所提出的SCMV-MPC方法的有效性。

弹性水击情况下随机非线性水轮机的概率分布控制91-97

摘要：针对随机激励下基于弹性水击的非线性水轮机系统,提出了一种新的概率分布控制方法。该方法首先采用正交分解和反馈理论的方法建立一个水轮机系统的耗散哈密顿模型。然后,利用获得耗散不可积哈密顿系统精确平稳解的技术,设计一个基于概率分布的控制方法,从而可以得到水轮机系统输出的一个预先设定的稳态概率密度函数（SPDF）值。此外,系统的稳定性分析是通过李雅普诺夫函数方法来证明受控系统的转移概率密度收敛于预先设定的稳态概率密度函数值。最后,通过系统仿真表明所提出的控制策略能够达到预期的控制效果,即系统输出量的转移概率密度能够在较短的时间里逼近到预先设定的目标稳态概率密度函数。

液压机器人关节力补偿控制研究98-103

摘要：针对液压四足机器人作动器驱动力伺服精度较差问题,依据腿部机构在摆动相和支撑相的作动器等效模型,分析作动器模型特点,提出流量补偿、速度补偿、比例控制器及最小控制综合组成的复合控制策略,给出复合控制策略工作原理,应用流量补偿器消除干扰力和负载力变化对伺服阀性能影响,应用速度补偿器消除负载质量和弹簧刚度变化对系统性能影响,采用比例控制器获得一定的动态特性,通过最小控制综合控制器进一步提高系统的驱动力跟踪精度。通过机器人单腿测试平台进行控制策略验证,实验结果表明：引入流量补偿器、速度补偿器和比例控制器后,可使系统幅值偏差小于10%,相位滞后小于13°,而最小控制综合的引入可使系统幅值衰减小于5%,系统相位滞后小于7.2°,验证了此方法的有效性。

非线性多率离散时间系统零动态的稳定性104-110

摘要：零动态是控制系统分析与设计的一个重要指标,并且不稳定的零动态限制了系统可达到的控制性能。在零阶保持器或分数阶保持器条件下,只有当非线性连续时间系统的相对阶数不大于2的情形下,才可能配置稳定的零动态。针对相对阶数大于2的非线性单输入单输出系统,通过选择合适的广义采样保持函数来任意配置离散采样系统零动态的稳定位置。研究分析了一类广义采样保持函数条件下的离散化零动态的渐近性质,并且当采样周期T→0时,探寻了非线性离散时间系统零动态的稳定特性,推导了保证零动态稳定的条件,并给出了证明。所给出的定理是对相关结果的进一步推广。

基于MED-MOMEDA的风电齿轮箱复合故障特征提取研究111-118

摘要：强噪环境下,齿轮箱复合故障中的微弱故障特征难以提取,因此提出了基于多点最优最小熵反褶积（MOMEDA）的复合故障提取方法。首先对最小熵反褶积（MED）和最大相关峭度反褶积（MCKD）两种方法进行改进,以多点峭度最大值为目标,对信噪比不同的仿真信号,通过设置合理的周期区间逐个追踪复合故障的周期成分,验证了此方法降噪性能;然后将MED-MOMEDA应用风电齿轮箱复合故障实验台中,成功提取出复合故障特征;最后用文中所提方法与EEMD对比分析进一步验证了此方法的可行性。