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电机与控制学报 2018年第12期杂志 文档列表

分段供电直线电机切换开关的关断故障在线诊断方法1-10

摘要：针对分段供电直线电机开关的关断故障诊断问题,提出一种在线诊断方法。对分段供电网络的拓扑结构进行了分层,分析关断故障的产生特点,利用电流过零信号占空比与ABC三相电流的局部积分作为故障特征,利用统计分析对正常运行的特征进行了归纳,从而给出异常的判据,通过分析供电频率对故障特征持续时间误差的影响,给出故障定位的方法。最后通过实验对方法进行了验证,实验结果表明:该方法可有效识别分段供电直线电机切换开关的直通故障。

基于灵敏度理论的逆变器并网系统谐振特性分析11-21

摘要：针对逆变器并网系统的串、并联谐振分析,采用灵敏度分析理论,得到特定次谐波谐振的元件参与度、谐振回路构成情况等信息。在模态分析的基础上,通过求解网络矩阵特征值对系统元件的偏导值,分别给出了系统各元件在谐振频率下的串、并谐振归一化灵敏度求解公式,得到系统元件对特定次频率谐振的参与度。建立了四节点并网测试系统,对各元件进行灵敏度分析,得了到各元件谐振参与度。同时灵敏度分析结果说明,串联谐振与并联谐振在同一谐振频率下参与元件不完全相同。仿真和实验结果证明了灵敏度分析的有效性。

偏谐振工作状态下的无线电能传输系统22-29

摘要：串串型谐振式无线电能传输系统(Wireless Power Transfer,WPT)工作在谐振状态下时,为了避免系统失谐,需要复杂的频率跟踪控制,而且当耦合互感W≠O时,系统发射端串联谐振,发射线圈寄生电阻上会有较大的功率消耗,导致安全隐患。针对上述问题,设计WPT系统处于偏离谐振点工作模式,使激励源频率大于发射端和接收端的谐振频率,利用次级回路的反射容抗抵消初级回路的感抗,无需频率跟踪而且可以实现M≠O时低功率输出。基于半桥逆变和E类功率放大器设计两套小功率WPT样机验证上述工作状态的有效性和普适性,实验结果表明偏谐振模式下M≠O时WPT样机消耗功率小于2 W,M≠O时系统输出功率和效率随着M的增加而提高,可实现19.1 W的功率输出和86.3%的传输效率。

基于改进脉振注入法的永磁直线电机无传感器低速控制30-36

摘要：针对永磁直线电机的无位置传感器控制在低速的研究,提出脉振高频注入法的永磁直线电机低速无传感器控制策略,并加以改进。利用电机饱和凸极性进行电流调制,提取出动子的位置信息,在此基础上,引入相位补偿提高系统信噪比,并利用磁极判断消除高频注入法的初始位置计算误差,最终实现永磁同步直线电机启动和低速的无位置传感器矢量控制。对该方法进行了仿真分析,并在以实时仿真平台为基础的永磁直线电机上进行了实验验证,结果表明改进的脉振式高频注入法能够快速精确地估计动子初始位置和运动情况,具有良好的动态性能,实现了在永磁直线电机上高性能的无传感器低速控制。

磁路转移型可调电抗器原理与分析37-43

摘要：提出一种以磁路转移为技术手段的电感调节原理,利用直流磁通迫使交流磁通改变流通路径,达到磁路转移的目的,进而改变交流等效磁阻实现电感值连续无级可调。结合磁路基本理论详细分析调节过程,给出3种情况下电感计算模型;用有限元法仿真计算电抗器的磁场分布;设计直流控制电路及参数;制作一台实验样机,测试电感调节特性。仿真和实验结果证实了此原理的正确性。结果表明:电感值与补偿系数呈反比例函数关系,且补偿系数越小,电感值变化越明显;不补偿时,交流等效磁阻最小,电感值最大;全补偿时,交流等效磁阻最大,电感值最小;电感调节倍数取决于大气隙与小气隙的比值。

10 MW高速实心转子感应电动机损耗计算与温升分析44-53

摘要：不同于普通电机,大型高速实心转子感应电动机需解决由于结构紧凑、电压谐波多而带来的散热面积小、损耗密度大、温升过高等关键问题。以一台10MW、10000+min的鼠笼实心转子感应电动机为例,建立了适用于高速、高频损耗计算的电磁场有限元模型,对变频器供电情况下高速电动机的定子高频铜耗、铁耗和实心转子滿流损耗、表面风摩损耗进行了深入分析与计算;在此基础上,对电动机三维全域稳态温度场进行了有限元建模与计算,得到了电动机额定工况下各部件温升的大小与分布规律;最后,对冷却系统结构和参数以及变频器控制参数等影响电动机温升的因素进行了分析,并提出了降低温升的改进建议,为兆瓦级高速实心转子感应电动机的研制提供了参考。

混合H桥级联多电平逆变器功率均衡控制方法54-61

摘要：针对于传统混合级联H桥多电平逆变器混合调制控制存在电流倒灌和功率不均衡等问题,通过详细分析和比较各种混合级联H桥多电平逆变器混合调制策略,提出一种阶梯波和载波混合调制的功率均衡控制方法,理论分析了各个H桥单元输出电压基波幅值与输出有功功率的关系,给出了混合级联H桥多电平逆变器输出电压基波幅值关于调制度的函数曲线和输出相电压的谐波失真曲线。最后通过仿真和实验验证了该方法能够在解决电流倒灌问题的同时实现混合级联H桥多电平逆变器各个H桥单元的功率均衡。

XLPE绝缘高压直流电缆终端内缺陷对电场分布的影响62-67

摘要：为了研究以非线性硅橡胶作为增强绝缘的交联聚乙烯(XLPE)绝缘高压直流电缆终端内部存在缺陷时对其电场分布特性的影响,利用多物理场耦合软件仿真研究了无缺陷和含有典型缺陷直流电缆终端内的电场分布规律。研究结果表明:非线性硅橡胶作为增强绝缘具有较强的均化电场分布的能力,使无缺陷直流电缆终端内最大电场分布于电缆主绝缘内;当应力锥安装错位时,电场畸变程度随电缆外屏蔽超出应力锥根部距离增加而增大;当增强绝缘内有气孔时,电场主要集中在气孔附近,且最大电场强度超过空气的击穿场强;应力锥表面微小突起会使其附近处局部电场明显增强。

改进式Z源轴带发电机并网逆变器68-76

摘要：为了保证船舶电网的稳定,必须改善船舶轴带发电机的并网系统的性能,针对传统的并网逆变器的缺点,研究了一种改进式Z源逆变器,并将其应用到船舶轴带发电机并网系统中,得到传统逆变器所不具有的独特特性,能有效解决传统拓扑电路结构上的缺陷;同时在电网侧采用L C L滤波器,在不增加新的电流互感器的情况下,采用超前-滞后网络反馈滤波电容电压获得有源阻尼来抑制LCL滤波器的谐振,实现并网电流的快速跟踪,使船舶电网系统的可靠性大大增加。研究了改进式Z源逆变器的工作原理和轴带发电机并网系统的控制方法,最后通过仿真和实验论证了理论分析的正确性。

全浸式蒸发冷却汽轮发电机槽内气液固三相绝缘系统的设计77-84

摘要：针对全浸式蒸发冷却汽轮发电机槽内气液固三相绝缘系统理论研究不够完善,缺乏绝缘系统各项参数的设计准则等问题,归纳并整理出气液固三相绝缘系统中固体绝缘材料的筛选原则,通过理论研究和仿真计算分析了气液固三相绝缘系统中槽内定子线棒角部区域圆角半径、各绝缘层的厚度对定子槽内场强的影响,提出了气液固三相绝缘系统各尺寸参数的普适性计算公式。研究结果表明,合理设计的气液固三相绝缘系统能够充分发挥蒸发冷却介质冷却效果好、绝缘性能优的特点,满足全浸式蒸发冷却汽轮发电机工程实用的需要,为今后气液固三相绝缘系统的发展提供了设计依据。

两自由度直驱感应电机旋转部分对直线部分的耦合效应85-92

摘要：由于两自由度直驱感应电机的特殊电机结构,其旋转部分和直线部分会通过磁场的F合影响电机整体的性能,主要表现在转矩波动、速度降低、损耗增加等。文章通过三维有限元法对两自由度直驱感应电机旋转部分对直线部分的耦合效应进行分析。在恒压频比的条件下,建立两自由度直驱感应电机的三维有限元模型,对感应电压、感应电流、电磁推力和动子损耗进行分析。结果表明,两自由度直驱感应电机旋转部分通电后产生的旋转磁场与直线部分交链,在直线部分的绕组中会产生三相不对称的感应电压和感应电流,作用于电机动子,造成电机推力波动和动子损耗的增加,为两自由度直驱感应电机进一步的优化和控制系统研究提供重要的参考价值。

一种高功率因数无桥Cuk PFC变换器93-98

摘要：针对传统桥式功率因数校正(PFC)变换器存在二极管整流桥导致开通损耗大、效率低且只能升压的特点,提出了一种高功率因数无桥Cuk PFC变换器拓扑。该拓扑由共用输入的2个Cuk变换器并联实现无桥;在该PFC变换器中引入填谷电路,使中间电容的容值和耐压值均减小为原来的一半,从而用薄膜电容代替原来的电解电容。无桥Cuk PFC变换器不仅消除了二极管整流桥,减少了输入电流流经半导体元件的数量,而且输入电流连续,具有良好的抗干扰性能。对断续导通模式(DCM)的无桥Cuk PFC变换器工作原理和工作特性进行了详细分析,仿真和实验结果验证了所提拓扑的可行性和有效性。

三角形接法的异步电机模拟风力机控制99-106

摘要：针对绕组三角形连接的异步电机提出了风力机模拟控制策略,将异步电机连接减速齿轮箱模拟风力机,并使其与新型双转子风力发电机相连,配合实现了双转子电机的最大功率跟踪控制。由于目前文献中对异步电机采用空间矢量脉宽调制(SVPWM)时默认其绕组为星形连接,而星形连接和三角形连接时调制算法并不一样,因此对三角形连接的异步电机推导了其SVPWM调制算法。为了验证提出的风力机模拟控制策略的有效性,搭建了风力机模拟实验平台,实验结果表明了在风速随机快速变化时风力机模拟效果良好,且与之相连的新型双转子风力发电机能实现最大功率跟踪控制策略,故满足了实验室验证风电控制策略的要求。

TCP网络自适应有限时间拥塞控制107-113

摘要：针对TCP网络存在系统不确定性和UDP流干扰的拥塞控制问题,使用反步方法提出一种自适应有限时间拥塞控制算法。为了便于控制器的实现,将TCP网络的系统参数和无响应UDP流干扰整合成一个总的不确定。然后设计了一种简单的自适应律去估计系统的总不确定,使得系统总不确定的界不必事先获得,而且减小了计算开销,满足了路由器高速处理分组的需求。基于反步方法和设计的自适应律给出了一种自适应有限时间拥塞控制算法。应用有限时间稳定性理论证明了瞬时队列长度能够在有限时间内收敛到期望的队列长度。使用网络模拟器-2对所提出的算法进行了验证,仿真结果表明该算法在各种网络环境下具有较好的有限时间稳定性和鲁棒性。

连铸坯表面温度集成建模方法114-120

摘要：为提高连铸凝固传热温度场模型在线应用的实时性和准确性,提出一种凝固传热机理模型与最小二乘支持向量机(LS-SVM)相结合的集成建模方法,用以实现二冷区控制点温度的在线预测。根据连铸二冷区凝固过程和温度场分布的特点,凝固传热机理模型求解过程采用变网格和变时间步长方法提高了运算速度,基于LS-SVM建立误差补偿模型,用于机理模型的在线校正,提高模型长期运行的准确性。基于实际铸机的测试数据验证了集成模型运行周期小于1 s,预测误差小于10°C,模型满足在线应用要求,为实现二冷动态控制奠定了基础。