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中国电机工程学报 2008年第21期杂志 文档列表

中国电机工程学报杂志电力电子与电力传动

准滑模控制开关DC-DC变换器分析1-6

摘要：准滑模控制的滑模系数和边界层的选取因缺乏明确的关系式而难以确定，该文以相变量系统模型为基础，详细分析了准滑模控制方法的特性和在Buck变换器控制中的应用；研究了准滑模控制的边界层、滑模系数、准滑动模态区相互之间的定量数学关系，所获得的研究结果可以指导我们有效的选取滑模系数和边界层厚度。计算机仿真和实验结果表明准滑模控制器可以获得更加平滑的占空比，有利于减小输出电压的纹波，抑制系统抖振。

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特高压输变电工程的电磁环境与电磁兼容专题研讨会征文通知6-6

中国电机工程学报杂志电力电子与电力传动

电压源换流器型直流输电换流器损耗分析7-14

摘要：电压源换流器型直流输电（voltage source converter basedHVDC，VSC—HVDC）应用于大容量功率传输的主要障碍之一是其相对较高的换流器损耗。因而，换流器损耗的准确计算对系统设计、器件参数及冷却装置的选择非常重要。通过分析换流器IGBT器件的开关特性，同时考虑结温、死区效应的影响，提出一种基于曲线拟合理论的通用换流器损耗计算方法。该方法能够有效利用厂家提供的器件特性参数，适合于实际工程应用。在此基础上，分析了正弦脉宽和最小开关PWM两种调制方式下的换流器损耗特性，建立了基于PSCAD／EMTDC的通用的损耗计算模块。

一种新颖的四开关Buck-Boost变换器15-19

摘要：提出一种新颖的四开关Buck—Boost变换器及其控制策略。该变换器由Buck变换器和Boost变换器级联等效而成，其可以将宽范围的输入电压高效率变换到额定电压附近，这样对后级变换器而言输入就是一个窄范围，从而保证了后级变换器的优化设计；与此同时，四开关Buck—Boost变换器的滤波工作模式还保证了额定输入电压附近效率的最高。实验结果表明：采用文中提出的四开关Buck—Boost变换器作为前级的两级式变换器可以满足未来通信电源模块高效率、高功率密度以及宽输入范围的要求。

三相电压型PWM整流器的无源性功率控制20-25

摘要：根据电压型PWM整流器主电路结构，建立了整流器在两相同步旋转幽坐标系中的功率EL（Euler—Lagrange）数学模型。基于整流器的无源性，采用新的阻尼注入方法设计无源功率控制器。该无源功率控制器使整流器实现功率解耦控制，具有更好动静性能，优于现行的其它功率控制策略。特别是在负载扰动的情况下，应能保持功率快速响应、直流输出电压几乎不变的特性。仿真实验证明了新的整流器无源功率控制器设计方法的可行性。

三电平逆变器的功率管开路故障诊断26-32

摘要：三电平变换器因其输出谐波小、开关应力低等优点而受到广泛关注，而对变换器故障情况的诊断处理是变换器能可靠、高效运行的前提。该文针对三电平变换器的拓扑，通过理论分析和仿真实验，对变换器中的各功率管开路故障诊断进行研究。以二极管钳位三电平半桥逆变器为例，分析三电平变换器在功率管开路下的电路工作情况及故障表现形式，并由此提出根据检测逆变器输出侧PWM电压和输出电流极性来诊断功率管开路故障的故障识别方案。最后通过仿真和实验验证该方法的正确性和有效性。该方法相对于已往的功率管开路故障诊断方法，具有诊断迅速、可靠性高的优点。

基于滑模控制的Z源逆变器在单相光伏系统中的应用33-39

摘要：将Z源逆变器应用到单级单相光伏并网系统中。该逆变器集成了最大功率跟踪（maximum—power—point—tracking，MPPT）、升／降直流侧电压和并阀发电三个功能。根据系统要求以及z源网络在直流侧表现出的非最小相位的特性，该文提出使用两个具有积分补偿的固定频率滑模控制器以保证系统的鲁棒性，以此消除非最小相位特性给系统带来的不良影响，保证Z源电容电压不产生超调和振荡，从而并网电流不发生畸变。该文利用小信号法分析了该闭环系统的稳定性。仿真和实验结果均验证文中提出的逆变器和控制方法的正确性和有效性。

无互联线并联逆变器的功率解耦控制策略40-45

摘要：传统下垂控制方法会引起无互联线逆变器并联系统的误调节。该文在考虑逆变器输出阻抗和线路阻抗中阻性分量的基础上，分析了因逆变器模块滤波电感和线路阻抗差异造成的无功分配不均的原因，提出了功率下垂解耦控制方法。该方法可以消除并联系统的误调节，但并不能改善功率分配不均的现象。分析得知，逆变器模块较大的输出电压幅值将使该逆变器发出较大的有功功率和无功功率，由此提出了改进型的功率解耦控制策略，该方法可以使功率分配不均的现象得到改善。原理试验样机验证了所提控制方法的正确性和先进型。

交流伺服系统逆变器死区效应分析与补偿新方法46-50

摘要：死区效应的存在使得逆变器输出电压和电流不能跟踪参考电压和电流，同时输出增加了谐波分量，使系统的输出转矩存在很大脉动，尤其电机在低速运行时，可能导致系统的不稳定。针对此问题分析了死区效应对于交流伺服系统的影响，特别是低速运行时对电流波形的影响。提出了一种新型的在线延时补偿算法，该算法可以省掉开关器件没有必要的开通和关断，且不需要任何额外的硬件电路和离线的实验测量，具有实现简单、输出波形谐波含量小等特点，较好地降低了系统在低频时输出电流的脉动。仿真与实验表明该算法有效、可行。

适用于电气化铁路的单相注入式混合有源滤波器51-56

摘要：提出了一种适用于电气化铁路的新型单相注入式混合有源滤波器。这种新型有源电力滤波器能够补偿一定的无功，注入支路通过添加基波谐振支路的方法大大降低了有源滤波器的容量，克服了电网基波电压对装置的影响。并详细分析了系统的滤波原理，提出了基于卡尔曼增益自调整的改进型动态谐波含量估计方法，能够快速准确的跟踪检测电网谐波电流，并且克服了电力机车等冲击性负荷引起的电网电压畸变对谐波检测精度的影响；提出了基于逆变器两侧能量平衡的电流控制方法使有源部分吸收或释放一定有功或无功功率及产生与注入支路回灌谐波电流相反的抑制电流，然后联合电网谐波电流跟踪控制以获得系统参考信号，保证了直流侧电压的稳定，提高了装置可靠性，增强了系统滤波性能。仿真和实验结果表明这种新型单相注入式混合有源电力滤波器可靠性较高，满足电气化铁路所带电力机车等冲击性负荷的要求，可获得良好的滤波效果。

新型正交铁心可控电抗器57-62

摘要：传统的正交铁心可控电抗器通过控制在正交铁心上的直流偏磁场间接控制交流磁场，调节交流等效电抗。正交铁心可控电抗器具有近似线性的控制特性。基于等效简化磁路的理论分析表明，正交可控电抗器在调节过程中产生一定的谐波。基于传统的正交铁心可控电抗器提出一种新型的正交铁心可控电抗器。新型正交可控电抗器在控制等效电抗的同时消除工作绕组输出电流中的谐波成分。新的拓扑结构包含1个电压源型的逆变器和1个DC／DC控制电路。使用3维磁路方法对传统正交可控屯抗器和新型的正交可控电抗器分别进行仿真研究。建立实验用的样机进行测试。实验结果表明新型拓扑结构正交铁心可控电抗器具有谐波含量低的显著特点。

并联UPS系统均流控制63-67

摘要：研究了一种不间断电源（uninterrupted power supply，UPS）均流控制方法，在有功功率和无功功率控制逆变基准电压幅值和相位的基础上加入了输出滤波电感电流的直流分量控制。有功功率和无功功率以及电感电流直流分量通过CAN总线进行传输，提高了并联系统的抗干扰能力和可靠性。滤波电感电流直流分量控制的加入可以有效地提高整个并联UPS系统的均流特性以及稳定性。2台DSP控制的30kVA三相四线UPS并联系统验证了该方法的可行性，实验证明该控制方法可以取得良好的并联均流效果和稳定性。

中国电机工程学报杂志电机与电器

鼠笼异步电动机机械特性的研究68-72

摘要：鼠笼转子导条的集肤效应会导致转子阻抗随转差率改变而变化，据此指出鼠笼异步电机机械特性的临界点随转差率改变而变动。按电机产品目录给出的额定点、临界点和起动点的参数，得出其机械特性方程。该方程绘制的机械特性曲线与实验所得曲线较为一致，为鼠笼异步机的起动、制动过程的动态分析、计算以及T-s曲线的绘制，提供一个简便实用的数学模型。

异步电动机定子绕组匝间短路故障检测新方法73-79

摘要：定子绕组匝间短路是异步电动机常见故障之一，因此研究其检测方法具有重要意义。针对异步电动机定子绕组匝间短路与转子断条故障瞬态进行仿真并分析仿真结果，指出异步电动机转子故障对定了绕组匝间短路故障检测存在不利影响，甚至导致故障误判。提出计及转子故障时的异步电动机定子绕组匝间短路故障检测新方法，该方法关键在于预先采用频谱校正与白适应滤波技术滤除定子电流中由转子故障所导致的特征频率分量。大量仿真与实验结果表明，该方法可以避免将转子故障误判为定子绕组匝间短路故障，使定子绕组匝间短路故障识别可靠性大幅提高。

无轴承异步电机的直接转矩控制技术研究80-84

摘要：针对无轴承异步电机气隙磁场定向算法控制复杂、存在失稳转矩及高度非线性等局限性，将直接转矩控制算法引入到无轴承异步电机解耦控制中。利用小信号模型分析了转矩绕组电流波动对无轴承异步电机麦克斯韦力的影响，研究了一种基于空间矢量脉宽调制（space vector pulse width modulation，SVPWM）的直接转矩控制算法，转矩PI环和磁链PI环的输出分别为磁链的相位角增量和幅值增量，经过相位角增量校正环节解决了转矩环和磁链环的干扰问题，对SVPWM的谐波系数进行了分析。针对一台无轴承异步电机，利用数字信号处理器TMS320F2812 DSP实现了电机在两种直接转矩控制（direct torque control，DTC）算法下的悬浮。实验结果表明该算法降低了电流的总谐波系数，减小了电机转矩的脉动，提高了电机的悬浮性能。

高温环境下旋转型行波超声电机性能研究85-89

摘要：行波型超声电机适合用于宇航搭载设备驱动器，因此必须对其进行包括高温环境的特殊环境下的性能研究。通过对行波型旋转超声电机在高温环境下进行了机械性能测试，得到了超声电机高温环境机械特性：超声电机的空载转速有所下降，但最大力矩随着温度的升高而增大，在70℃时，超声电机的堵转力矩达到最大，在80℃时，堵转力矩微降。分析了超声电机各个部件在不同温度环境下性能的变化对超声电机机械特性的影响：电机定子和压电陶瓷在高温环境下对电机的力矩和转速有提升作用；定、转子的摩擦界面在高温环境下对电机的力矩和转速起降低作用；预压力使超声电机的力矩起增加，但使电机转速下降。

永磁同步电机-矩阵变换器新型电流调制策略研究90-95

摘要：为保证矩阵变换器具有良好的输入与输出性能，提出输入电流空间矢量调制与正弦脉宽调制（sinusoidal pulse width modulation，SPWM）电流控制相结合的控制策略，构建交交驱动的永磁同步电机矢量控制系统。把矩阵变换器等效为虚拟的交直交结构，详细分析了输出电流的合成过程，并推导出一个开关周期内矩阵变换器虚拟直流环节的电压与电流表达式，为实现矩阵变换器的虚拟逆变器及虚拟整流器的对应控制策略提供了理论依据。原理样机试验结果表明，采用空间矢量SPWM电流控制的矩阵变换器一永磁同步电机系统不仅达到了良好的矢量控制，而且也提高了输入侧的性能。

新型定子永磁式容错电机的工作原理和性能分析96-101

摘要：为满足电机驱动系统在多种高可靠性领域的应用，提出一种新型的定子永磁式容错电机结构——双凸极容错（doubly salient fault tolerant，DSFF）电机。DSFT电机在结构上集中了开关磁阻电机和转子永磁式容错电机的特点，具有结构简单、可靠性高、功率密度高等优点。以一台四相8／10极DSFT电机为例，分析其结构特点、容错齿作用和运行原理。在此基础上，研究DSFT电机在正常和短路时的磁场特性，计算磁链、自感、互感等电磁特性，从理论上分析DSFT电机的容错性能。运用电路、磁路瞬态联合仿真的方法，建立DSFT电机驱动系统的场路耦合分析模型，分别对电机在正常和缺相运行状态下的转矩输出性能进行计算分析。研究结果表明，DSFT电机相与相间的独立性好，具有较强的带故障运行能力，适用于一些工作环境恶劣且要求高可靠性、高能量密度的场合。