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 2019年第01期杂志 文档列表

基于数据驱动的分段供电直线电机故障诊断研究1-8

摘要：根据电磁发射系统分段供电直线电机的结构特点指出了这类直线电机的典型故障类型。分析了由于系统结构复杂,采用数据驱动模型而不是物理机理驱动模型进行故障检测和诊断的必要性。针对现有数据集故障样本少,数据集偏倚的问题,研究了采用仿真形成足量故障数据的方法。给出了一种提取直线电机分段通电过程电流包络均值的特征提取方法和数据标准化方法。在试验及仿真数据集上采用这种特征提取方法,应用BP神经网络模型,在故障检测、故障诊断和故障定位三种目标上均取得了较好的效果。在多样化的测试数据集上应用上述方法,验证了该方法的有效性和稳定性。

电动汽车用多相电机电流控制策略比较9-18

摘要：针对多相电机具有多控制自由度、容错性能强等特点,对电流环的建模、分析与实现进行了研究。根据多相电机的多平面数学模型,推导了基波和谐波平面的电压方程,构建了不同平面的电流环,提出了一种静止坐标系下的比例谐振控制方式(PRstat)。从理论上对电流环的参数选择进行了详细阐述,并且给出了离散化系统的参数优化方法。从电流环动态响应、开关纹波等角度,对比了旋转坐标系比例积分控制方式(PIsync)、静止坐标系比例积分控制方式(PIstat)和滞环控制方式(Hyst)。最后,构建了一套五相感应电机控制系统,实验结果证明了比例谐振电流控制方式的可行性与先进性。

第二十二届电机与系统国际会议ICEMS 2019征稿通知18-18

摘要：由中国电工技术学会主办、哈尔滨工业大学承办的第二十二届电机与系统国际会议(ICEMS2019)将于2019年8月11日至14日在哈尔滨举办。ICEMS为本领域顶级国际学术会议,主题聚焦电机与驱动控制系统及其应用,旨在为来自世界各地的学术、研发和产业界人士提供一个展示和分享国际最新学术动态和技术成果的平台。ICEMS2019将为每位参会者提供口头和海报展示的机会,并创造舒适愉悦的交流氛围,我们期待与您在哈尔滨相遇!

永磁同步电机有限集无参数模型预测控制19-26

摘要：针对常规有参数有限集模型预测控制(FCS-MPC)在参数失配时性能下降的问题,提出一种用于永磁同步电机电流预测控制的有限集无参数模型预测控制(NMPC)。NMPC基于局部建模思想,采用集总参数模型进行预测控制,将任何影响稳态误差的因素折合在集总电势中,任何影响电流变化率的因素折合在集总动态电感中,并在线估计更新模型,从而无需任何电机参数实现预测控制。采用包含电流预测误差的代价函数推导了用于两种集总参数在线估计的自适应律。仿真和实验结果表明,集总参数模型预测精度高,在参数和工况未知或时变的情况下,NMPC仍能达到模型精确FCS-MPC的控制性能,证明了方法的有效性。

无刷双馈电机运行特性的等效磁网络分析法27-34

摘要：无刷双馈电机(BDFM)结构特殊,磁场调制机理复杂,目前尚缺少有效工具可快速而准确地对其运行特性进行分析。为此,根据磁网络的基本概念,结合笼型转子BDFM的结构特点并考虑铁心饱和与转子旋转的影响,阐述了笼型转子BDFM等效磁网络的建模方法;在此基础上,建立了一个笼型转子BDFM样机的动态磁网络模型,利用回路法对其进行求解,进而得到并分析了BDFM在多种不同工况下的运行特性;最后,将动态磁网络模型的分析结果与有限元分析结果和样机实验数据进行了对比。结果表明,笼型转子BDFM动态磁网络模型在保证准确性的前提下,计算速度与有限元法相比明显提升,为分析笼型转子BDFM的运行特性提供了新思路。

带有相电压补偿基于EKF的无传感器感应电机转速估计35-44

摘要：在VSI系统中,由于死区时间、传递环节以及VSI非线性特性使实际相电压与目标相电压产生误差而导致相电流的畸变,影响了基于扩展卡尔曼滤波转速估计方法的精度,从而提出带有相电压补偿的基于扩展卡尔曼滤波算法的无传感器感应电机转速估计方法。首先对相电压进行补偿,通过简单硬件电路实时地对VSI的输出进行反馈,得到精确的补偿电压幅值。同时,利用经过滤波的励磁电流分量、转矩电流分量对相电流进行重建,准确地对电流方向进行判断,得到相电压补偿极性;再利用补偿后的相电压和相电流进行基于扩展卡尔曼滤波的转速估计。仿真和实验结果验证了带有相电压补偿的基于扩展卡尔曼滤波的转速估计结果比传统转速估计结果具有更高的精度。

同步发电机定子绕组匝间短路故障特征规律研究45-51

摘要：为真实有效地反映实际并网运行的大型同步发电机发生定子绕组匝间短路故障时发电机定子电流及谐波电磁转矩等主要电气量的变化规律,采用场-路-网耦合时步有限元法对该问题进行了详细分析。以一台1407MVA核电半速汽轮发电机为研究对象建立了场-路-网联合仿真模型,在发电机并网带额定负载稳定运行条件下,对发电机定子绕组不同位置发生相同程度匝间短路故障进行了仿真,研究了大型发电机定子绕组匝间短路时故障位置对发电机机端三相电流、暂态基波电磁转矩、暂态二次谐波电磁转矩及稳态二次谐波电磁转矩的影响。为大型同步发电机定子绕组匝间短路故障诊断提供参考。

组合磁极结构的永磁电机解析法建模与分析52-62

摘要：磁极结构直接影响永磁电机气隙磁场的分布。提出一种组合双层Halbach阵列结构。利用叠加原理,采用标量磁位法对该结构电机中的气隙磁场进行了解析计算。同时,对于有齿尖结构的定子槽,通过改进的卡特系数对气隙长度进行等效。为了比较,同时分析得到了单层Halbach结构气隙磁密的最优值。在此基础上,通过改变双层结构磁极上下层的厚度比、上下层中间磁极极弧系数以及边磁磁化角度等参数变量,分析优化电机的气隙磁密,并计算优化后的双层结构永磁电机的气隙磁密、感应电动势和电磁转矩。计算结果表明,在永磁用量相等的前提下,双层Halbach结构永磁电机的电磁性能优于单层结构。最后,通过有限元法验证了解析计算的正确性。

基于人工过零技术的直流真空分断过程分析及验证63-72

摘要：针对人工过零直流真空分断过程,分析研究了影响真空分断特性的主要因素,并通过试验样机对直流真空分断过程进行了验证。研究结果表明,通过提高直流短路故障识别及快速真空开关分断速度降低弧后触头间隙的初始金属蒸汽浓度,在快速真空开关支路串联饱和电抗器减小电流过零后的电流变化率,为快速真空开关并联阻容缓冲电路减缓弧后暂态恢复电压的上升过程,设计快速真空开关动触头的最佳位移曲线并确定最佳燃弧区间避免换流分断过程中产生阳极斑点,从而改善大电流真空电弧后介质恢复特性,提升分断性能。研究成果为开发工程实用的直流真空断路器奠定了实践基础。

超声电机驱动的SGCMG框架速度控制研究73-79

摘要：超声电机直接驱动的控制力矩陀螺框架伺服系统集成度高,响应速度快,并且具备断电断定的特性。该伺服系统要求在低速大的速度带宽范围内实现高精度的速度跟踪。在系统建模和分析的基础上,设计了经典控制和模式推理控制相融合的控制算法;采用嵌入式微控制器实现了所提出的控制算法,设计了嵌入式控制系统;在系统仿真校验的基础上进行了实际框架速度跟踪控制实验,实验结果显示在0.01~0.2(°)/s速度范围内框架闭环速度跟踪误差小于0.01(°)/s,在0.2~72(°)/s的速度范围内闭环速度跟踪误差下小于5%,控制结果满足系统所需要的性能指标要求。

潜油电机内循环油路对潜油电机传热的影响80-88

摘要：基于流体网络解耦方法研究了潜油电机内部循环油路对潜油电机传热的影响。根据潜油电机轴向流场的重复性,以气隙、转轴内腔和扶正轴承甩油孔处的流体流速和压力之间的关系作为边界条件,对潜油电机全域流体场进行分区解耦,对局部典型区域通过三维流场分析,得到不含循环油路、油路垂直和油路重合情况下的潜油电机内部各部件温度的分布情况以及电机内部流体的流动状态,并给出了循环油路对潜油电机温度场和电机内部流体的流动特性的影响。通过与样机的试验数据对比分析,验证了流体网络分区解耦方法的有效性。为研究特殊结构电机的全域流体场及其热效应提供了理论依据。

非同期合闸引起的变压器铁心饱和89-98

摘要：利用三维有限元软件建立变压器的仿真模型,该模型不仅考虑了变压器绕组的空间位置和连接方式,还考虑了变压器铁心材料的饱和度,以此模型研究了非同期合闸引起的变压器铁心饱和对变压器短路阻抗、发电机次暂态电流和电网电流的影响。分析表明,随着电压的升高,变压器的铁心逐渐进入饱和状态,短路阻抗值也越来越小。非同期合闸时,合闸开关的位置不同对非同期电流的影响也是不相同的,当合闸开关位于变压器的高压侧时,铁心饱和,非同期电流对发电机的冲击作用会减弱,对电网的冲击作用会增强。结果对于设计发电机和确定合闸开关位置有着重要的指导意义。

三相三线三电平有源滤波器的优化3D-SVPWM法99-107

摘要：三相三线有源滤波器(APF)由于没有中性线,一般不考虑零序分量,通常采用二维空间矢量调制法(2D-SVPWM),然而造成中性点电压偏移,使开关管电压应力加大。提出用三维空间矢量调制法(3D-SVPWM)对三相三线三电平有源滤波器进行调制,控制零序分量保证中点电压稳定,间接控制直流侧电容电压的平衡。通过对3D-SVPWM法开关时间进行归纳,发现开关时间只需根据参考矢量所在的相位划分成12个扇区进行计算。因此可以去除子扇区的划分,简化了3D-SVPWM的运算时间,同时消除子扇区划分误差。仿真与实验证明,采用所提出的优化3D-SVPWM法不但补偿谐波效果好,直流侧电容电压也较平衡。

筒式异步磁力耦合器的转矩与调速关系研究108-116

摘要：针对筒式异步磁力耦合器的转矩和调速关系,采用耦合器的磁路模型进行分析,使用等效磁路法分析计算耦合器磁路模型中的主磁阻、漏磁阻和磁动势。通过基尔霍夫定律求得磁路的磁感应强度,结合转矩计算公式和三维修正系数得到耦合器的最终转矩。在此基础上,结合耦合器实际调速过程的三维修正系数,推导出恒转矩负载调速和变转矩负载调速时耦合器内外转子啮合长度与转差率的关系式,即调速关系式。有限元仿真和试验结果表明,转矩计算公式与调速关系式都具有较高的准确性,为耦合器的设计与实际调速应用提供了参考方法。

水轮机负荷频率控制系统的线性自抗扰整定117-124

摘要：目前LADRC参数整定常采用带宽法,对非最小相位系统控制有一定局限。针对这一问题,利用广义自抗扰控制(GADRC)来整定LADRC参数。该方法借鉴常规ADRC带宽整定法的思路,利用模型信息,适用于所有线性系统的ADRC参数整定。为了克服得到的LADRC控制器阶数较高的问题,采用频域下的控制器降阶,得到低阶LADRC。所提整定方法不受控制器和观测器带宽配置的限制,便于工程实现。将该方法应用于有自平衡能力和无自平衡能力的水轮机负荷频率控制系统的设计,仿真结果表明,由GADRC整定LADRC可以获得较好的控制性能且系统抗干扰能力好,鲁棒性强。

考虑输入饱和的挠性航天器姿态容错控制与振动抑制125-132

摘要：针对挠性航天器姿态机动过程中存在模型参数不确定性、外部干扰、执行机构故障、输入饱和及挠性附件振动且挠性模态不易直接测量的问题,从被动容错控制角度出发,提出了一种抗饱和容错控制与振动抑制策略。首先,构造挠性模态观测器对挠性模态变量及其变化率进行观测。然后,将系统不确定、外部扰动、执行器故障和控制器输出超出执行机构饱和部分作为复合干扰,采用二阶非线性干扰观测器对其进行估计并进行有效的补偿。该方案能够实现执行机构饱和约束和失效故障条件下的姿态容错控制,并能抑制挠性结构的振动。利用李雅普诺夫方法严格证明了闭环系统的稳定性,最后通过数值仿真验证了该控制方法的有效性。