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02期杂志 文档列表

带新型死区补偿策略的感应电机磁链转速观测器1-10

摘要：感应电机转子磁链观测准确与否直接影响电机的控制性能。传统的电压、电流磁链观测模型在低速时观测结果存在显著的幅值误差和相位滞后问题。采用电压-电流混合模型构成闭环磁链观测器,将混合模型的磁链角作为反馈实现电流模型的转子磁链定向,避免了检测转子的速度或瞬时角度;并采用模型参考自适应法,将混合模型得到的转子磁链作为参考模型,电流模型作为可调模型,转速误差信息经PI调节获得准确的转子角频率。为了抑制死区效应对观测器性能的影响,提出一种相电压对称补偿策略,消除了输出电压的偏移,并辅助一种新型滤波器,有效滤除高频分量,提高电流极性判断的精确性。通过仿真和实验测试验证了所提方法的可行性及有效性。

采用DRC-SPWM的VIENNA整流器在dq坐标系下的数学模型11-18

摘要：针对采用双斜坡比较载波调制(DRC-SPWM)的三电平VIENNA整流器在dq坐标系下进行控制时,控制环路中出现Park变换和反Park变换导致系统传递函数无法写出的问题,提出了一种将载波调制变换到dq坐标系下的处理方法,建立了基于MIMO状态空间的LCL滤波器的数学模型,得出了VIENNA整流器完整的数学模型,并对系统的控制环路进行了设计。最后搭建了仿真平台和实验样机,仿真结果和实验结果验证了VIENNA整流器在dq坐标系下数学模型及控制环路设计的合理性及正确性。该方法将VIENNA整流器在dq坐标系下的数学模型完全量化表达,简化了VIENNA整流器控制环路的设计,可以广泛应用于开关电源的输入整流模块中。

按定子d轴电流定向的异步电机滑差补偿19-26

摘要：异步电机在标量控制(VVVF)下,其转速会随着负载的变化而出现误差,转速控制性能差。针对这一问题,提出了基于矢量控制思想的异步电机滑差补偿法。结合了矢量控制和标量控制两者的优点,在异步电机转子磁链近似恒定的基础上,根据空载励磁电流值来实现转子磁链定向,利用李亚普诺夫理论做稳定性分析,实现异步电机定子电流的励磁分量和转矩分量的分解;根据转矩分量和滑差的线性关系对转速进行补偿,使异步电机重载情况转速波动不超过1.5%。通过计算机仿真分析和实验验证了方法的有效性。

DFIG高电压穿越暂态特性分析及控制策略改进27-34

摘要：为了研究双馈感应风力发电机(DFIG)的高电压穿越特性,以DFIG数学模型为基础,对基于无源阻尼保护下的DFIG暂态特性进行研究,采用求解状态方程特征根的方法分析了定转子故障分量随限流电阻阻值增加时的变化规律。基于无源阻尼控制能够有效抑制电网电压骤升时转子电流和电磁转矩的冲击,但由于定转子间耦合作用的加强,导致转子控制电压过高;为此,在无源阻尼保护的基础上对转子侧换流器进行控制策略改进,将反映电流耦合及定子磁链变化的附加量加入功率指令值,以减小转子电压。仿真结果验证了理论分析的正确性,基于无源阻尼与改进控制策略相结合的HVRT方式,在抑制转子过电流的同时并不以增加转子控制电压为代价,提高了DFIG的高电压穿越性能。

第二十二届电机与系统国际会议ICEMS 2019征稿通知34-34

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!

模块化海上永磁直流风机设计与仿真研究35-43

摘要：针对海上全直流风场的传统风机串联升压拓扑存在的电机绕组额外绝缘问题,以及在风速不均衡和故障情况下复杂的功率分配和电压控制问题,提出一种模块化海上永磁直流风力发电机组(直流风机)拓扑。通过分数槽集中绕组直驱永磁同步发电机和磁集成变压器的结合,能够直接在机端产生高压直流,且故障容错能力强。通过建立发电机本体和电力电子变换器的数学模型,设计该拓扑的发电机绕组电流功率因数校正控制方式和机内低压直流母线稳压控制方式。仿真结果表明机组在启动、变速、故障和停运情况下能够实现工作状态的平稳过渡,以及最大功率点跟踪,这为未来海上全直流风场的研究提供了技术参考。

永磁无刷电机霍尔位置传感器容错控制44-52

摘要：针对永磁无刷电机霍尔位置传感器故障问题,提出霍尔位置传感器(单霍尔和双霍尔)故障容错控制方法。任意霍尔信号跳变沿时刻,根据具体霍尔跳变沿类型和当前霍尔状态判别霍尔故障类型;分析永磁无刷电机的机械运动方程,提出3种改进型霍尔传感器故障补偿策略:线性外差法霍尔故障补偿、一阶泰勒算法故障补偿(first-order algorithm)、基于降阶观测器的霍尔故障补偿。将霍尔传感器容错控制策略在方波和正弦波电流控制的永磁无刷电机实验平台上进行测试,验证不同霍尔传感器容错控制策略的性能。实验证明,基于降阶观测器的霍尔传感器容错技术较另外两种方法具有更好的容错性能。

采用复合特征提取和SVM的三电平STATCOM故障诊断方法53-61

摘要：针对中点钳位式三电平静止同步补偿器(STATCOM)功率开关管的开路故障诊断问题,提出了一种复合故障特征提取技术。通过分析三电平STATACOM功率开关管开路故障后输出电流的变化规律,在小波包能量谱特征提取法的基础上,加入归一化平均电流特征提取法,计算一个周期内三相电流的归一化平均值,从而得到频域和时域两方面故障信号指标,构造故障特征向量;采用支持向量机对故障进行分类,通过改变负载来获取训练样本进而采用网格搜索法训练支持向量机。分别采用Matlab离线仿真和dSPACE实时仿真对所提算法进行验证,实验结果表明,与单一小波包能量谱特征提取技术相比,采用复合特征提取技术,故障诊断的准确度分别提高了38.88%和49.43%,诊断时间缩短了7.38%和6.61%。

一种减小永磁电机转子损耗的转子结构62-67

摘要：单层分数槽集中绕组具有良好的物理隔离、热隔离和磁隔离能力,故其特别适用于表贴式永磁同步容错电机。针对单层分数槽集中绕组磁场的低次谐波幅值很高,从而引起高的永磁体涡流损耗和转子铁心损耗的缺点,提出了一种单层分数槽集中绕组表贴式永磁同步容错电机的转子模块化结构,分析了该种转子模块化结构减小转子损耗的原理,并以12槽5对极电机为例,通过仿真计算对比了所提结构与其它削弱电枢磁场次谐波技术对电机各项性能的影响。研究结果表明,采用该结构后可以降低电机转子损耗约36%,提高平均转矩5%~10%。

新型永磁游标电机的设计与研究68-74

摘要：针对传统直驱式电机,在低速大转矩输出时成本高且运行风险大的问题,提出一种直驱式低速大转矩永磁游标电机,与传统游标电机相比,结构上采用双定子中间转子形式。内外定子齿均具有磁通调制作用,转子磁极直接面向两侧气隙,磁钢得到了充分利用。文中介绍了该电机工作原理、设计方法,给出了详细的设计参数及结构、装配示意图。对影响电机性能较大的如内外定子齿周向宽度、径向高度及其配比等结构参数进行了优化设计。建立了电机二维模型,通过有限元法对其齿槽转矩、输出转矩、空载反电势、气隙磁密等性能进行了分析,仿真结果验证了理论分析的正确性。

交联聚乙烯与浸渍纸绝缘直流电缆接头电场分布75-86

摘要：针对交联聚乙烯(XLPE)绝缘直流电缆与粘性浸渍纸(MI)绝缘直流电缆相连接头提出了新的绕包式绝缘结构,为了验证该结构的可靠性,应用仿真软件计算了该接头的电场分布。仿真结果发现,当采用增绕绝缘方式制造直流电缆的相连接头时,选取电导率略高于工厂绝缘电导率的绝缘材料作为增绕绝缘材料,可明显改善应力锥根部的电场分布,接头中的场强分布较为合理;反极性脉冲电压作用时,由于反向冲击电压形成的电场强度的方向与之前的直流电压形成的稳态电场方向相反,因此,聚四氟乙烯(PTFE)做增绕材料相较于MI的场强畸变程度降低。最高工作温度下接头中的电场分布计算结果表明聚四氟乙烯适宜做增绕绝缘材料,应用该增绕材料制备的接头最终通过了型式试验。

考虑小电感区电感变化量的开关磁阻电机开关角优化方法87-93

摘要：开关磁阻电机(switched reluctance motor,SRM)电磁特性具有高度非线性的特点,采用传统的开关角优化方法很难取得理想的控制效果。以三相12/8极SRM为研究对象,采用有限元方法计算了样机的电磁特性,分析了小电感区的非线性特点,建立了电机小电感区内的非线性数学模型,推导了最优开通角的解析式,根据开通角解析式与电机运行时的磁链变化规律,得出了最优关断角解析式,实现了不同转速下开通角与关断角的自适应调节。实验结果表明:改进的开关角优化方法简单有效,提高了系统运行效率和带载能力。

基于有限元法和田口法的同步发电机设计与效率优化94-99

摘要：同步发电机是深水半潜式平台上的主发电机装置,提高该发电机的效率对平台电站系统有重要的意义。有限元法是一种非常实用的发电机设计和仿真方法,而田口法则是一种简单有效的优化方法,利用这两种方法对一台8.6MW的同步发电机进行参数计算和优化设计时,可首先通过有限元软件对发电机进行设计和建模,并对其额定运行状况进行仿真分析,找出影响发电机效率的主要参数。其次,通过田口法选择最佳的设计参数组合,最终给出包含定子外径、定转子铁心长度、气隙长度、定子槽高和槽宽、定子绕组导线规格、转子绕组的绕线方式和规格、转子的磁极偏移的主要参数最优组合。仿真实验结果显示,通过田口法进行优化设计,发电机的效率与初始设计相比得到了提高。

变压器用测温光纤的电场及影响因素100-104

摘要：针对变压器用测温光纤在电场作用下可能发生老化或绝缘破坏,进而影响电网安全运行的问题,提出了仿真研究方法。以典型的变压器用测温光纤安装为例,通过有限元方法计算光纤及护套材料在交流稳态情况下承受的电场。通过比较不同光纤纤芯半径、光纤护套厚度、光纤护套介电常数情况下的电场分布,研究影响光纤电场分布的因素。结果表明,垫块内光纤护套内径上下部分存在电场集中,可能发生电老化或绝缘破坏。通过改变光纤纤芯半径、护套厚度、护套介电常数,可以改变光纤内电场的分布。为减小电场局部集中,增大护套介电常数是最为有效的手段。

并联谐振型高升压比光伏并网系统105-113

摘要：为了使光伏并网系统具有高升压比的同时具备高转换效率,提出了一种非隔离高效两级式并网系统。该系统前级采用电感电容(LC)并联谐振网络产生高电压增益,其开关器件实现了零电压开关(ZVS);后级为典型的单相全桥逆变电路经过LCL滤波后实现并网。阐述了两级式光伏并网系统的工作原理,设计了电路参数;搭建了两级式光伏并网系统仿真模型并基于设计参数进行了仿真验证。仿真实验结果表明,所提出的两极式谐振升压光伏并网系统技术方案切实可行,较之于传统技术方案,实现了非隔离式高升压比,提高了系统工作效率。

基于深度置信网络的风力发电机故障诊断方法114-122

摘要：为了避免严重的生产运行事故,同时降低设备运行维护成本,提高风力发电机的可靠性,本文提出一种基于深度置信网络(deep belief network,DBN)的新型风力发电机故障诊断(fault diagnosis and isolation,FDI)方法。本文首先通过DBN网络构建了故障诊断模型,然后在风力发电机的基准模型中进行故障诊断仿真测试,并把该完全数据驱动型的故障诊断效果,与传统的基于模型的诊断方法和数据驱动型诊断方法的效果作对比。此外,在仿真中也采用高斯噪声来模拟风力发电机实际运行环境中的噪声,从而解决了实际使用中网络易受噪声干扰的问题,并进一步对基于DBN的故障诊断方法进行鲁棒性测试。仿真结果表明基于DBN的数据驱动型FDI方法对风力发电机的故障有着更好的诊断效果,同时在有噪声干扰的环境下也保持着较为稳定的诊断效果。

基于模糊自适应算法的航天器姿态控制123-128

摘要：在研究航天器飞行姿态控制问题上,为避免大范围跟踪时出现奇点情况,采用欧拉参数四元数来对刚体航天器的姿态进行描述。基于自适应控制算法设计航天器姿态稳定控制的控制器,将扰动力矩考虑到自适应控制率的设计过程中,并结合模糊算法进行参数的在线优化处理。利用李雅普诺夫稳定性理论证明控制系统的稳定性及在有限时间内的收敛性,该控制器的参数易于调节和实现,且由于没有对航天器的动力学方程进行线性化处理,故极大程度上保证了该控制系统的控制精确度。仿真结果表明,当存在外部干扰力矩和参数抖动情况时,所设计的姿态控制器具有良好的稳定性。