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电机与控制学报 2018年第11期杂志 文档列表

三相交错并联DC/DC变换器充放电功率分配控制策略1-10

摘要：为了降低充放电电流纹波、延长蓄电池使用寿命，提高多变换器并联时功率均衡的速度，针对三相交错并联型DC/DC储能功率变换器，提出一种基于荷电状态幂次方的充放电功率分配控制策略。通过引入电压补偿系数，防止蓄电池放电过程中直流母线电压的跌落；以两阶段充电为例，提出功率修正算法，避免分配到的充电功率大于模块自身的额定功率，造成蓄电池过充。对不同均衡速率、多模块运行的暂态特性、充放电转换等条件下的变换器功率分配情况进行仿真验证，结果表明所提控制方法可以快速、有效的对蓄电池进行充放电功率分配控制。

PCB定子无铁心盘式电机分布式绕组的对比分析11-18

摘要：针对印制电路板（PCB）定子绕组的特点，以PCB定子无铁心盘式电机的输出功率最大化作为目标，设计一种应用于PCB定子无铁心盘式电机的分布式绕组，并将这种绕组与传统的螺旋形绕组进行对比分析。首先建立PCB定子盘式电机的三维解析模型，给出所设计的分布式PCB绕组的结构及特点，推导出电机的反电动势及绕组损耗等解析式。然后采用有限元法对应用两种绕组的PCB定子无铁心盘式电机进行仿真分析，对比采用两种绕组对PCB定子无铁心盘式电机多方面的性能影响。结果表明分布式绕组的应用使PCB定子电机获得更高的输出功率，同时减小了电机的绕组损耗，也为PCB定子无铁心盘式电机的设计提供一定的参考依据和实际工程价值。

水轮发电机转子绕组匝间短路故障的新型在线诊断方法19-25

摘要：针对转子绕组匝间短路故障可引起水轮发电机机组较为强烈的振动，导致计划外停机的问题，以二滩水电站一台550MW水轮发电机为例，根据磁动势平衡原理，推导匝间短路前后发电机主磁场的变化规律，提出在水轮发电机定子铁心上安装U型检测线圈，用以检测转子绕组匝间短路故障。根据发电机主磁场的运动规律，推导穿过U型检测线圈的磁通表达式，进一步得到检测线圈的感应电动势。二维电磁场仿真证明U型检测线圈的感应电压可以反映水轮发电机的转子绕组匝间短路程度，并能定位故障磁极位置，新型检测方法实现了对水轮发电机转子绕组匝间短路故障的在线诊断。

一种基于LCD-Hilbert变换和奇异谱熵的配电网暂时过电压类型识别方法26-36

摘要：针对当前电力系统配网领域的过电压识别问题，提出一种基于时频分布特征的配电网暂时过电压分类识别方法。在暂时过电压中，单相金属性接地过电压的三相电压能量分布均匀度最低，间歇性弧光接地零序电压的直流分量最高，铁磁谐振零序电压信号在幅值和频率集中频带上存在很大差异。计算零序电压能量贡献率、零序电压平均值和三相电压奇异谱熵，提取过电压信号的时域能量分布特征；采用局部特征尺度分解（LCD）和Hilbert变换结合带通滤波算法计算零序电压重心频带，提取过电压信号的频域能量分布特征；结合阈值判别法实现暂时过电压类型识别。该方法不需要分类器，算法简单，计算时间少。仿真和实验表明该识别方法在不同故障条件下均有更高的识别率。

网压不对称Ｈ桥级联ＡＰＦ直流侧电压的控制37-45

摘要：H桥级联的拓扑结构存在直流侧电容电压不平衡的问题，特别是在网压不对称的工况下，不平衡尤为严重，影响到系统的正常运行。针对级联H桥拓扑存在的直流侧电压不平衡问题，提出一种总体、相间和相内三层电压控制策略。通过建立并分析级联H桥APF功率交换模型，找到相间、相内直流侧电压不均衡的原因。通过基波有功电流保持总体电压的稳定；通过在交流侧加入负序电压实现了三相之间功率的重新分配以实现直流侧电压的平衡；在交流侧引入一个电压矢量以实现相内电压的均衡，使得装置可以在网压不平衡工况下正常运行。最后，通过仿真和实验验证了控制方法的正确性和有效性。

氢氧氧铋包覆可膨胀石墨/聚乙烯复合材料阻燃特性研究46-51

摘要：针对传统阻燃剂可膨胀石墨与聚乙烯的相容性差，易产生“飞灰”，生烟量大且阻燃效果一般的问题，通过水热合成法制备氢氧氧铋包覆可膨胀石墨的阻燃剂，经流变仪与聚乙烯均匀混合，制备出复合阻燃材料。氢氧氧铋包覆可膨胀石墨后，不仅提高了与聚乙烯基体的相容性，且氢氧氧铋受热后产生的水蒸气会降低可燃气体、氧气的浓度和材料表面温度，产生的氧化铋会加固膨胀碳层，降低生烟量，消除“飞灰”，达到隔热隔氧的作用，提高阻燃效率。实验表明：当氢氧氧铋和可膨胀石墨质量比为1:1时，氢氧氧铋和可膨胀石墨协同效果最优；阻燃剂含量为20%时，复合阻燃材料的氧指数为27，力学性能良好。

一种异步电机自适应线性神经元速度观测器52-57

摘要：针对电动汽车驱动用交流异步电机的无速度传感器矢量控制系统，提出一种自适应线性神经元(ADALINE)速度观测器。首先建立三相异步电机的数学模型，然后在电压模型与电流模型所构成参考自适应(MRAS)速度观测器的基础上，以转子磁链的广义误差作为速度观测器的输入，利用ADALINE算法作为系统自适应律，推导出神经网络权重的自动修正方法，保证在宽调速范围内均能获得准确的电机速度观测值。最后通过建立仿真模型与搭建实验平台进行验证，结果一致表明在高速和低速情况下速度观测值均能准确跟随实际值，动态性能良好，证明所提出的理论分析以及观测器实现方法的可行性与正确性。

双转子双鼠笼永磁感应电机三维全域温度场分析58-66

摘要：针对永磁感应电机(PMIM)温升影响永磁转子永磁体性能的问题，分别建立双转子双鼠笼永磁感应电机的电磁场模型和三维温度场模型，采用磁—热耦合的方法进行温度场的研究。为保证研究的正确性与有效性，将电机额定负载下稳定运行时的温度场分析与Y160M-4同步进行，并作对比分析。详细分析了额定状态下电机温度的变化趋势；同时分析了不同负载转矩下电机各部件的温度分布、环境温度和永磁体退磁对电机温度场的影响。通过研究双转子双鼠笼永磁感应电机在不同情况下的热效应，为由于过热引起的定子绕组绝缘故障和永磁体退磁故障的预防提供了参考。

变压器油纸绝缘老化介电谱特性及特征量研究67-74

摘要：为了研究系统的老化状态和水分含量对油纸绝缘介电响应特性的影响，测量了在相同试验条件下，经过相同处理油浸纸板试样的去极化电流、频域介电谱以及含水率，获得时频域的介电响应特性曲线，利用最小二乘法、扩展Debye模型对去极化电流曲线进行拟合，分析拟合结果，得到热老化对松弛时间较长的扩展Debye支路影响较为明显；利用Davidson-Cole模型对不同老化程度及不同含水率试样的频域介电谱实测曲线进行拟合，并提取介电特性相关参数，得到松弛时间随老化程度加深和含水率的增大均呈减小趋势，此变化规律可用于对变压器油纸绝缘老化状态和含水率的评估。

轴向线圈辅助磁阻型双凸极电机控制策略研究75-81

摘要：针对传统永磁直流电机中永磁体在高温高压下可能退磁并且不能调磁的问题，设计一种轴向线圈辅助磁阻型双凸极电机，并依据双凸极电机的运行原理，基于该电机的特殊结构和电感模型，在标准角度导通方式的基础上提出一种三相六状态角度导通方式。通过搭建双组功率逆变模块，利用中央辅助励磁线圈可增磁弱磁的原理，提出励磁电流—转矩直接控制策略，通过控制换相时刻励磁电流的大小以实现励磁电流的自适应调节进而实现对输出转矩的控制。最终经过场—路耦合分析和实验分别验证控制方法的可行性和有效性，使电机运行更加平稳。

基于OSELM的无刷直流电机无位置传感器控制82-88

摘要：针对无刷直流电机转子位置检测问题，提出基于在线贯序极限学习机（OSELM）的无刷直流电机无位置传感器控制方法。该方法构建了一个单隐层前馈神经网络，经分析将定子端电压和电流作为OSELM网络的输入信号，逆变电路的逻辑换相信号作为OSELM网络的输出，将电流速度双闭环控制得到的PWM波形与OSELM网络输出进行逻辑处理得到功率开关管的控制信号，由此实现无刷直流电机的无位置传感器控制。网络参数通过离线训练得到，将训练好的网络模型应用到电机中进行在线测试。将该方法与传统反向传播（BP）神经网络方法进行比较，实验结果表明该方法避免了BP神经网络参数难以选取的问题，且在保证高精度的前提下，比传统的控制算法速度更快，验证了该方法的可行性和优越性。

绝缘子芯棒碳化对其电场分布特性的影响89-95

摘要：针对劣化复合绝缘子容易使输电线路发生闪络、跳闸、芯棒脆断等事故，严重威胁电力系统安全运行的问题，对护套和芯棒间存在碳化通道这种劣化情况下的复合绝缘子进行研究。采用有限元法对复合绝缘子碳化芯棒周围电场进行计算分析，建立绝缘子仿真计算模型，并在实验室条件下，现场测量护套和芯棒间存在碳化通道的沿串电场分布，实验测量数据与仿真结果基本一致，验证了理论计算的正确性。研究结果表明，碳化通道会畸变绝缘子串空间电场的分布，通道距高压端越近畸变越明显；碳化通道所贯穿的绝缘子伞裙其内部的电场值有所增大。

开关磁阻电机无位置传感器故障诊断与容错技术96-104

摘要：针对开关磁阻电机无位置传感器的稳定性问题，提出一种基于单一特征点磁链方法的位置估计容错技术。该方法根据电感、磁链、转子位置三者之间的逻辑关系，选取电感曲线交点为特征点位置，通过磁链比较得到每一相的特征点位置检索脉冲信号，利用位置检索脉冲信号算出转子位置角。考虑到电机发生故障，位置估计算法会失效的问题，针对电机缺相和电压/电流传感器故障，提出相应的故障诊断算法，通过分析故障状态下电机磁链变化特性，判断故障源和故障类型，再依据开关磁阻电机相与相的独立性，结合时间延迟，利用正常相的电磁信息间接估计故障相的转子位置信号，该算法提高了位置估计的容错性能。最后，通过缺相及传感器故障试验，验证了所提方法的可行性和正确性。

九开关变换器直接电流控制研究105-113

摘要：针对九开关变换器的控制问题，提出一种九开关变换器的直接电流控制策略。阐明了九开关变换器两电容电压与各桥臂开关器件开关状态间的约束关系；采用开关函数法建立了九开关变换器在两相静止坐标系下的数学模型，并给出两相静止坐标系下九开关变换器的等效电路模型；通过该等效电路，建立九开关变换器两交流端的电流观测模型，为避免传统积分器的缺点，采用一种具有饱和反馈功能的改进积分器，最终实现九开关变换器的直接电流控制。此外，该方法仅采用了两个电压传感器，并通过仿真和实验手段，验证了该数学模型和控制方法的正确性和有效性。

动圈式永磁平面电机无位置传感器控制策略114-120

摘要：针对动圈式永磁平面电机的无位置传感器控制问题，提出一种结合电路能量守恒定律，利用卡尔曼滤波算法进行状态估计得到的动子位置信息来进行实时电流分配，产生作用于动子的悬浮力和水平推力的无位置传感器控制策略。该策略通过实时获取动子线圈端电压和端电流计算得出总功率，减去动子线圈消耗热功率得到推力作用于动子的机械功率，此机械功率在恒定推力控制下反应动子采样时间间隔内位移的大小，以此建立动子位置、速度、加速度的卡尔曼滤波估计算法模型。在此基础上，对控制算法以及控制策略所产生的推力进行仿真，仿真结果验证了控制策略的正确性。