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中国电机工程学报 2008年第30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

基于模块并联的新型交流斩控变换器研究1-6

摘要：对现有的交流调压技术进行了研究，以单相交流斩波电路为基础，提出了一种新颖的交流斩波电路拓扑及一种改进的交流斩波PWM控制方法。为了改善输出电压的波形质量，该文采用了输出占空比前馈，并结合输出电压的平均值和瞬时值的双环控制方案。在该控制方案的基础上，实现了交流模块的并联控制，并取得较好的并联效果。实验结果证明了该控制方法的可行性和有效性。

带恒功率负载的DC/DC变换器阶跃响应过程分析7-11

摘要：由于恒功率负载负阻抗输入特性，Buck直直变换器带恒功率负载与阻性负载阶跃负载响应过程不同，且带恒功率负载时不能保证系统性能不受影响。并基于平均大信号模型，借助相平面法，针对恒功率负载以及阻性负载，详细分析了平均电流控制Buck变换器两种情形下的阶跃响应动态过程。分析表明，变换器带恒功率负载阶跃响应过程存在2类4种类型。通过限制阶跃负载所导致的电压跌落的大小可以确保变换器级联后阶跃负载动态性能不受影响。具体可以通过增大源变换器电感电流限流值及提高其电流环带宽实现。实验结果验证了理论分析的正确性。

阶梯波合成级联型多电平逆变器功率均衡策略12-19

摘要：首先指出在波形质量要求相同的条件下，Ⅲ型级联多电平逆变器所需级联单元个数最少。接着讨论了3种级联多电平逆变器功率均衡问题，指出Ⅰ型级联单元数低于7时，宜采用循环脉冲实现功率均衡，高于7时，宜采用调整开关角的方式实现功率均衡；Ⅱ型级联多电平逆变器只能通过调整开关角实现功率均衡，由于开关组合方式冗余，Ⅱ型存在多组功率均衡方程组，而通过计算发现，2单元Ⅲ型级联多电平逆变器无法实现功率均衡。最后通过一台单相容量为2kvA的原理样机对3单元Ⅱ型级联多电平逆变器的均衡策略进行了实验验证。

考虑中点电压不平衡的中点箝位型三电平逆变器空间矢量调制方法20-26

摘要：论述了中点电压偏移时，中点箝位型（neutral point clamped，NPC）三电平逆变器的空间矢量调制方法（space vector pulse—width modulation，SVPWM）。当中点电压偏移时，电压矢量本身的变化和平衡算法所带来的冗余矢量作用时间所引起的合成误差。经计算得到不同调制度时的合成误差曲线。将中点电压的不平衡因子引入矢量的选择和作用时间的计算中，利用不平衡因子调整矢量作用时间。比较了当逆变器带有异步电机负载时，传统矢量调制方法和改进的调制方法在电机启动过程系统的响应特性。表明改进的算法不仅能使三电平逆变器的输出电压谐波含量大幅减少，并且中点电压不平衡、电机转矩脉动、电流畸变也大幅度减小。

注入式混合型有源电力滤波器直流侧电压控制新问题及其解决方案27-34

摘要：新型注入式混合型有源电力滤波器（hybrid active power filter with injection circuit，IHAPF）的有源部分不承受基波电压，因而更适用于高压系统的动态谐波治理和大容量的无功补偿。其拓扑结构中包含基波谐振支路，决定了其直流侧电压很难通过对逆变器的基波有功电流的控制来维持平衡。一般采用不可控整流电路来维持直流侧电压。然而这种方式在装置接入点电压为非理想电压时，逆变侧的能量倒灌常常会引起直流侧电压的抬高甚至飙升，进而影响系统的补偿性能，甚至危及系统的安全运行。该文分析IHAPF系统直流侧电压抬升的原闪，提出了滤波器结构选择、优化注入支路参数及直流侧采用PWM可控整流电路等方法来保证直流侧电压的稳定。仿真结果和某变电站注入式混合型有源电力滤波系统的现场运行数据证明了所提方法的正确性和可行性。

分立磁件集成判据及集成磁件设计41-48

摘要：在比对集成磁件和分立磁件设计流程的基础上，提出了一套判定2个或者3个以上分立磁件可否集成的判据，对在集成磁件设计当中卅现的磁通相互抵消现象，采用几何方法给出了直观的解释和合理的解决方案。分析了集成磁件复现分立磁件电流波形的可能性及条件。对于集成磁件引起的电路拓扑出现电流环路问题进行了深入讨论。在这套理论的基础上，提出采用绕组遍历法设计集成磁件的计算机方法。通过对采用倍流整流的半桥拓扑中3个分立磁件的集成设计，验证该设计方法直观、有效。

平面变压器任意并联PCB线圈损耗建模及设计软件开发49-55

摘要：平面变压器并联PCB线圈的载流能力须通过建立线圈损耗模型及开发的相应软件，才能得到有效提高。基于涡流场场控方程与回路电压平衡原理，建立了任意并联长形和环形PCB线圈涡流损耗解析模型。根据线性系统叠加原理，进一步提出适用于任意连接方式的线圈损耗模型显式化处理方法及系统化编程算法，开发出具有友好人机界而的线圈损耗设计与分析软件。实验验证了损耗模型和算法是正确的。而系统化和实验相结合的方法验证开发的软件也是正确的，为设计高性能的并联PCB提供了强有力工具。

中国电机工程学报杂志电机与电器

面内模态直线型超声电机的优化设计56-60

摘要：利用矩形薄板面内2个不同模态作为工作模态的直线型超声电机，其频率一致性和压电单元的布置方式以及激励方式对电机的性能和效率有重要的影响。该文根据电机定子的位移振型和应变振型详细分析了压电陶瓷的布置方式和激励方式，并利用参数化有限元方法（finite element method，FEM）对定子结构进行优化设计。设计制作的样机，两相工作模态频率差为270Hz，在电压峰峰值为350V、驱动频率为44．16kHz、预压力为50N的情况下，电机最大空载速度为100mm／s，最大输出力为3N。

用于弱磁扩速运行的三相6／5极永磁开关磁链电机的分析与优化设计61-66

摘要：介绍了三相6／5极水磁开关磁链电机的结构特点和运行原理，并在弱磁扩速原理的基础上说明了直轴电感在电机弱磁扩速中的作用，通过有限元分析研究了不同转子齿高、齿宽对电机直轴电感和弱磁能力等性能的影响。结果表明，该电机的磁链和反电势波形接近正弦，适用于永磁无刷交流电动机的控制方式：电机可通过定转子齿宽搭配来设计相对较大的直轴电感。在上述分析的基础上，对一台电机进行了优化设计，制作了样机，并进行了实验验证。

新型外转子磁齿轮复合电机的设计与研究67-72

摘要：提出一种新型外转子磁齿轮复合电机，该电机将磁齿轮和无刷直流电机进行整合，电机的外转子和磁齿轮的内转予共同构成复合电机的内转了，实现了低速大转矩的直接驱动方式，同时充分利用了磁齿轮的内部空间，从而提高了整个传动系统的效率。采用时步有限元法对复合电机的磁场进行分析，充分考虑了谐波磁场的相互耦合问题，并得出复合电机的相关动态特性。这些特性揭示了复合电机非常适合与低速大转矩的直接驱动场合，但是不适合于对舒适度和位置精度要求较高的场合。制造了一台1200W原型机，并对原型机进行试验，验证了电磁理论分析结果的正确性。

高速长初级直线感应电动机纵向边端效应研究73-78

摘要：长初级双边型鱼线感应电动机（double—sided linear induction motor，DSLIM）的运行方式和边界条件与短初级DSLIM不同，因而纵向边端效应对电机性能的影响存在较大差异。依据电磁场理论对长初级DSLIM的动态纵向边端效应进行分析，导出了电机的等效电路模型及其修正系数，结果表明该类型电机在高速运行时纵向边端效应并不明显，通过选择合适的次级极数和工作转差率，长初级DSLIM的纵向边端效应将远小于短初级DSLIM。利用MAXWELL3D软件构建了电机的三维有限元分忻模型，得到了电机的气隙磁场分布和电磁推力曲线。设计实验用原型样机进行了实验，验证了等效电路模型的有效性和实用性。

非理想梯形波反电势永磁无刷直流电机换相转矩脉动抑制方法79-83

摘要：为了提高磁悬浮控制力矩陀螺（magnetically suspended control momentgyro，MSCMG）框架伺服的精度与稳定度，针对永磁无刷直流力矩电机（permanent magnet brushless DC motor，PMBLDCM）非理想梯形波造成的换相转矩脉动，分析指出了换相反电势不平衡是造成转矩脉动产生的又一原刚，且是影响低速力矩电机换相转矩脉动的主要因素。在单一直流母线电流反馈的基础上，提出了一种换相转矩白平衡控制方法，其中包括换相转矩平衡点观测器和角加速度的快速最优估计算法，有效的抑制了换相转矩脉动，提高了低速时的速率伺服精度与稳定度。

切向磁钢混合励磁同步电机空载磁路计算及三维场分析84-89

摘要：提出一种新结构切向磁钢混合励磁同步电机，分析其结构特点和运行原理。结合该新型电机径／轴向磁路特点，建立了空载等效磁路模型。通过求解非线性磁路方程，讨算得到不同励磁磁势下径向与轴向磁路的磁通分布、主气隙磁密、空载感应电势。利用三维有限元法，研究了轴向磁路对径向磁路的影响，从而明晰主气隙磁场随励磁磁势的变化关系，与磁路法计算结果和理论分析是一致的，表明电机气隙磁密高、气隙磁场可调。所建立空载磁路模型及三维有限元分析方法为该新型电机的优化设计、性能分析以及负载特性进一步研究奠定了基础。

汽轮发电机暂态分析中计及励磁电流集肤效应的时步有限元模型90-95

摘要：在利用场路耦合时步有限元方法对汽轮发电机暂态过程进行仿真计算时，对励磁绕组模型的考虑，往往通过列写整个回路的电路方程表示；该方法无法准确描述励磁绕组中涡流的分布及其对损耗的影响等问题；为了准确的反映电机暂态过程下励磁绕组中涡流的影响，该文先对励磁绕组中各导体单独列写方程，再利用整个回路的电压方程将其联系起来，同时施加串联约束条件；最终得出考虑串联约束条件下计及涡流分布的励磁绕组新模型及基于该模型下的场路耦合时步有限元方程。以一台300MW汽轮发电机定子三相突然短路情况为例，采用不同的励磁绕组模型进行时步有限元计算，通过对比分析励磁绕组中的电流分布与瞬时损耗等，说明该方法的合理性。

复合笼条转子感应电动机温度场计算及相关性分析96-103

摘要：建立电机定子绕组等效热模型，通过村电机定转子之间气隙热传递关系的确定，给出了定转了之间的热交换问题的解决方法。以此为基础，建立复合笼条转了感应电动机（induction motor with compound cage rotor，IMCCR）电磁场和全域温度场二维有限元模型，通过电磁场与温度场的单向弱耦合，计算电机额定负载和不同负载时电机定转予全域稳态温度场，分析定子绕组温度及转子槽的温发，通过与实验结果的对比，验证了该电机温度场讨算模型的合理性以及计算结果的正确性。研究转子槽中使用小同电阻率和磁导率材料时的电机温度场，分析不同材料特性埘电机温度场分布的影响，对指导电机的优化设计具有重要意义。

开关磁阻平面电机的鲁棒控制104-108

摘要：基于能量耗散理论和开关磁阻电机原理，提出一种鲁棒无源性开关磁阻平面电机控制器，首先研究了开关磁阻平面电机的无源性控制在各种注入阻尼下的稳态和动态特性，指出了无源性控制方法存在的缺陷，并存无源性控制基础上，结合鲁棒控制技术，克服了一般无源性控制在静摩擦力和突加负载扰动下存在的稳态位置误差和动态品质恶化的缺陷，实现了提高控制品质和鲁棒性，仿真和试验结果证明了该方法的有效性。

基于传声器阵列电动汽车用电机系统噪声源识别研究109-112

摘要：为了满足电动汽车电机驱动系统工作噪声源定位的研究需要，在基于波束成型理论分析的基础上，利用十字形阵列进行了噪声源识别试验研究，确定了该电机系统丁作过程中的的主要噪声源依次为风扇、变速箱和电机本体的部分区域。为了验证试验结果，与基于声强测试理论的分布测点法试验结果进行了对比研究。结果表明，在试验条件下，基于声阵列的电动汽车用电机系统噪声源识别方法比基于声强测试理论的分布测点法更为快捷，而识别效果相同。进一步说明声阵列方法在j二作环境中有效实现机械或电气设备噪声源定位的可行性。

细菌群趋药性算法在电气设备缺陷参数红外识别中的应用113-118

摘要：将电气设备零件缺陷参数的红外定量识别视为某种形式的结构设计优化问题，引入细菌群趋药性优化算法和径向基函数神经网络，搭建了一个简单而完整、通用灵活的多学科设计优化框架对该问题进行求解。其中径向基函数神经网络作为模型，精度较高、计算速度较快，可简化复杂、费时的有限元计算以得到不同缺陷参数条件下零件表面的温度场；将该温度场与目标温度场之间的差异作为目标函数，以细菌群趋药性优化算法进行缺陷参数的定量识别。该方法在一个简单的三维夹杂型缺陷参数的红外识别算例中取得了满意的结果，与粒子群优化算法相比，可以更快地接近优化解。