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电机与控制学报 2019年第03期杂志 文档列表

PWM_ON_PWM调制方式的无刷直流电机转子位置检测方法1-8

摘要：针对无刷直流电机(BLDCM)转子位置检测问题,提出一种基于PWM_ON_PWM调制方式的无位置传感器控制方法。该方法直接从三相端电压经过运放电路处理的合成电压中提取反电动势(BEMF)信号,避免了传统方法低通滤波电路带来的相移问题。结合已有的从线电压差值中提取反电动势信号检测转子位置方法的特点,通过不同转速区间两种方法的切换,实现了从低速区到中高速区宽转速范围的电机转子位置稳定检测,同时避免了线电压差值检测法在高速区因检测信号幅值过大带来的问题。仿真和实验结果验证了该方法可以在较宽速度范围实现位置检测,没有传统低通滤波电路带来的相移问题,而且具备了PWM_ON_PWM调制方式消除非导通相续流、开关损耗小等优点。

考虑动态边端效应的六相直线感应电机数学模型及矢量控制9-17

摘要：针对直线电机动态边端效应导致参数时变、推力下降的问题,以短初级双边六相直线感应电机为研究对象,考虑动态边端效应,详细分析初级运动速度、次级漏感对感应涡流变化和等效激磁电感下降的影响规律。通过涡流损耗计算推导次级等效电阻表达式并利用广义Clack变换解耦,建立六相直线感应电机考虑动态边端效应的数学模型。基于该模型提出一种动态边端效应修正系数在线计算的矢量控制策略,该策略通过直接修正滑差频率和转矩电流,能够补偿动态边端效应造成的推力下降,提高系统的控制精度。通过搭建仿真模型和实验平台,验证了所述理论及所采用控制策略的正确性。

高频电流法用于电容器出厂局部放电检测的研究18-25

摘要：通过现场实测研究了电容器出厂局放检测中干扰信号的时域、频域及统计特征;针对出厂局放检测的特点和要求,开发一种基于差动平衡接线方式和特高频噪声传感器同步降噪技术及高速百兆实时采集技术的新型高频电流局部放电测量系统;采用对比法在现场试验了系统的干扰抑制能力;最后在现场与常规法和超声检测方法进行了对比测试。实测结果表明:研制的测试系统,现场测试条件下抗干扰能力强;在电容器出厂局放检测中能够更好地反映试品局部放电真实水平;相比于常规法和超声法,其能够检测出10pC以下的放电量,灵敏度更高。

三相油浸变压器新型磁路设计与性能分析26-33

摘要：针对目前国内三相油浸式变压器磁路结构不科学的问题,提出引进国外变压器器身的屏蔽结构,同时结合国内现有的屏蔽结构,研制出新型三相油浸式变压器磁路结构。基于三维有限元计算和热流密度数值分析方法,建立变压器磁—热耦合数学分析模型,计算与分析采用该新型磁路结构变压器的漏磁场,并对变压器内金属结构件磁密、损耗和温升进行计算和分析。最后,通过样机温升实验定量分析新结构对热点温升的影响。通过计算与分析可以得到,该新型磁路结构简化了器身的设计,减少了产品生产材料的种类,同时,不仅消除了局部过热的隐患,也降低了生产成本。研究表明,采用物理场数值模拟与实验研究比对相结合的方法开展变压器磁路设计具有理论意义和工程实际意义。

永磁同步电机模型预测磁链控制34-41

摘要：针对永磁同步电机(PMSM)模型预测转矩控制(MPTC)成本函数中权重系数设计繁琐问题,提出一种模型预测磁链控制(MPFC),能够消除成本函数中的权重系数。首先,根据永磁同步电机数学方程建立转矩、磁链及负载角之间数学模型;然后,推导转矩和磁链幅值与定子磁链矢量之间解析关系,将对转矩和定子磁链幅值的控制转化为对定子磁链矢量的控制,从而省略了权重系数的设计过程;最后,在永磁同步电机试验平台上进行算法验证,并与MPTC进行详细对比,结果表明所提出的MPFC能够有效抑制转矩脉动和定子磁链脉动,具有与MPTC最优控制时相当的动静态性能,算法运算量显著降低,验证了所提方法的可行性和有效性。

第二十二届电机与系统国际会议ICEMS 2019征稿通知41-41

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!

NPC/H桥五电平逆变器直流侧电容电压平衡控制42-50

摘要：针对三相NPC/H桥五电平逆变器直流侧电容电压不平衡问题,由逆变器拓扑结构及负载结构建立数学模型,详细分析直流侧电容电压不平衡机理,阐述MPC与SVPWM算法相结合的思想。基于模型预测(MPC),提出平衡直流侧电容电压的新型电压预测算法,利用SVPWM算法确定参考电压矢量位置,并选择参与预测的位置矢量和平衡矢量,进而根据代价函数值择优输出。与传统MPC相比,其具有结构简单,计算量小及每次寻优矢量均不超过10个等优点。仿真和实验均表明提出的电压预测算法能有效平衡直流侧电容电压并且具有较强的动态响应能力。

基于物理模型爪极发电机定子系统模态分析51-56

摘要：针对车用爪极发电机的定子共振所引起的振动噪声问题,研究定子模态振型和固有频率计算方法。以一台车用爪极发电机定子为例,利用解析法求解了定子铁心的固有频率,同时考虑了绕组对定子固有频率的影响。基于定子物理模型建立了定子铁心和绕组的三维有限元计算模型,对铁心和绕组材料参数根据物理模型进行等效处理,完成了定子铁心以及定子系统的有限元模态分析,全面地研究了定子的各阶模态振型和固有频率,有限元结果和解析法结果最大误差为5.9%。对该型定子进行了锤击法模态试验,试验结果、仿真和解析计算结果误差均在8.8%以内,满足工程设计需要。完成发电机振动台架试验,基于试验结果对定子固有频率进行了判定,表明本计算结果的准确性。

发电机主绝缘加速老化的频域介电特性57-64

摘要：为研究大型发电机主绝缘的频域介电特性,在实验室搭建多因子加速老化平台对发电机定子线棒试样进行加速老化,通过频域介电谱法(FDS)测试不同老化程度下发电机绝缘试样的频域介电特征量,研究环氧云母绝缘试样复电容和老化状态之间的关系,同时分析温度对发电机绝缘频域介电特征量的影响规律,并采用Arrhenius方程求得了发电机主绝缘的活化能。研究结果表明:发电机环氧云母绝缘的复电容实部和虚部随着老化周期增加明显增大,可反映绝缘老化状态;温度对绝缘介电特征量影响显著,根据复电容虚部的曲线和Arrhenius方程计算出第三个老化周期之后绝缘的活化能是67.36kJ/mol;通过“频温平移”可以有效消除测试温度对FDS结果的影响,同时可以拓宽已知测试温度下的测试频率范围。

工业用高压脉冲电场灭菌电源研制65-72

摘要：针对高压脉冲电场灭菌设备工业化对脉冲电源的特殊要求,提出一种采用固态开关的新型高压脉冲电源。此电源通过对传统Marx高压脉冲发生器的结构进行改进,使新型电源具有良好的电压钳位功能,解决固态开关串联对于开关开断不一致性而导致固态开关串连锁击穿的问题。此电源由8个结构相同的标准级单元组成,使用现场可编辑逻辑门阵列(FPGA)作为控制源,为8个级标准单元提供相对独立的控制信号。使用光纤隔离方式,使隔离电压不受影响,并且为每个级标准单元的绝缘栅双极型晶体管(IGBT)驱动板设计独立的供电电源。实验结果证明,此电源性能良好,能够满足工业用高压脉冲电场灭菌的需求。

轴向磁通调速磁力耦合器漏磁系数分析计算与试验研究73-80

摘要：针对有限元法求解漏磁系数不易把握、模型的建立和处理耗时等问题,应用区域划分法对磁力耦合器的漏磁导进行计算,进而克服了磁力耦合器漏磁系数难以估计所带来计算结果偏差大的问题。在分析了轴向磁通调速型永磁磁力耦合器结构的基础上,对磁力耦合器的主磁路径及漏磁路径进行划分;采用磁路法全面考虑了磁力耦合器内部三种不同漏磁路径;对磁力耦合器样机漏磁系数及电磁性能进行了计算;采用有限元方法进行了仿真分析,并设计制造了一台样机,最后搭建试验台进行了试验。仿真结果和试验结果都验证了解析计算方法的正确性和可行性,为后期该类产品的设计提供了参考。

全轴向通风无刷励磁机三维温度场数值模拟81-87

摘要：为获得全轴向通风无刷励磁机中定转子部件及同轴布置的单侧整流盘区空气温度分布特点,建立其整机流固耦合物理模型,基于计算流体动力学原理,采用有限体积法,给定边界条件,对励磁机整机三维湍流流动及传热控制方程进行数值求解与分析。结果表明:整流盘附近空气温度50~72℃,远低于二极管工作环境允许的极限温度110℃,相同截面位置转子线棒温度高于定子线棒,转子风沟空气温度较高。数值模拟结果与测点间的温度值误差较小,其相对误差为-4.5%;采用有限体积法与工厂采用等效热网络法所得励磁机定转子部件体平均温度,相对误差绝对值均小于10%,证明本文数值计算结果的准确性。研究结果可为同类型励磁机风路设计提供参考。

铁心应力对永磁电机性能的影响88-96

摘要：针对应力引起电工钢电磁特性和电机性能参数变化的问题,依据铁磁学理论,研究电工钢应力—磁性能的变化规律与产生机理。建立电工钢法平面应力—磁性能测试平台,并通过实验测试研究,提出计及应力影响因素的铁耗计算模型。研究永磁电机转子离心与定子过盈装配应力的解析方程,并给出考虑定转子铁心应力—磁性能的永磁电机仿真计算方法。以一台车用内置式永磁同步电机(IPMSM)为算例,仿真比较电机在考虑和不考虑定转子铁心应力影响时的转矩、损耗、d-q轴电感等性能变化。通过样机试验与结果对比,验证该方法的有效性与准确性。

永磁同步电机混沌运动机理分析97-104

摘要：永磁同步电机的参数变化会使系统的稳定性发生改变,主要表现为电机转速的失稳和电流的不规则振荡,针对此问题,提出一种基于轨迹保稳降维的永磁同步电机混沌运动机理分析方法。首先,利用Lyapunov稳定性理论和分岔图研究不同参数条件下永磁同步电机的动力学特性,从宏观角度分析该系统的稳定性;然后,采用平面坐标投影法对永磁同步电机混沌运动的微观机理进行深入解析,分析系统平衡点在混沌运动过程中性态的变化规律,从而进一步揭示永磁同步电机混沌吸引子的特性;最后,利用电子电路对永磁同步电机进行物理构建,并验证理论分析的正确性。

旁路分流式永磁体技术研究105-112

摘要：提出可提升永磁体抗去磁能力的旁路分流式永磁体技术。该技术基于内嵌式永磁电机中永磁体边角比中心区域去磁风险更高的特点,利用永磁体表面局部镍镀层作为永磁体导磁旁路,分流其退磁磁场,由此抑制永磁体边角处工作点的下降,提升了永磁体抗退磁能力。通过抗退磁机理分析及应用实例的有限元计算结果分析并验证了旁路分流式永磁体抗退磁的可能性及有效性。应用田口法对某款电机永磁体的厚度、镀层厚度、镀层宽度进行比较分析,得出这些关键参数对转矩、转矩脉动、永磁体退磁工作点等性能指标的影响及最优组合;最后基于全面的有限元计算分析,进一步验证并完善了之前的分析结论及旁路分流式永磁体的参数设计规律。

开关磁阻风力发电机变励磁电压MPPT控制113-119

摘要：针对风电工况下开关磁阻发电机(SRG)最大功率点跟踪(MPPT)控制变量相对较少,宽速度范围下原有开关角变量严重非线性乃至相反变化,从而使得控制难度大、控制复杂的问题,结合他励式SRG功率变换器的优点,提出一种励磁电压相对独立可调的新型半他励功率变换器,从而励磁电压成为SRG进行MPPT控制的一个新变量。同时提出采用单神经元自适应控制算法跟踪最大功率,具体根据风速计算出实时最佳角速度,该最佳角速度作为给定量与实时角速度比较并作为单神经元自适应PID控制算法的输入,单神经元自适应PID控制算法实现MPPT控制并输出励磁电压值,追踪最大功率。仿真与实验结果表明,不同风速变化下MPPT的跟踪效果均较佳。

T型三电平单相逆变器有限开关状态模型120-126

摘要：针对单相逆变器的特点,提出一种基于T型三电平单相逆变器有限开关状态模型预测控制方法。在静止坐标系下建立T型三电平单相逆变器基于期望电压矢量的预测模型,大大减少有限开关状态模型预测控制中预测模型的计算量。在目标函数中构造电流跟踪和T型三电平中性点电压平衡目标项,实现给定电流快速、精确跟踪以及中性点电压平衡控制。最后,建立起基于T型三电平单相逆变器实验平台,对所提的有限开关状态模型预测控制进行测试。实验结果表明:所提出模型预测方法使系统具有良好的静、动态性能。