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中国电机工程学报 2008年第36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

大功率电力电子装置等效试验方法及其在电力系统中的应用1-9

摘要：大功率电力电子装置核心组件试验的目的是验证其符合设计准则，并确保大功率电力电子装置在正常及故障条件下都能完成预定的工作目标而不至于损坏或影响到所接入的电力系统。随着电力电子装置在电力系统中的广泛应用，大功率电力电子组件的试验技术已成为电力电子技术发展和工程应用极其重要的组成部分。电力电子装置容量的日益提高使得很难直接在电力系统中进行试验，等效试验成为必然的选择。由于其自身的高度复杂性，大功率电力电子组件等效试验方法的研究通常比传统电力设备更复杂、难度更大。大功率电力电子组件试验等效分析的目的是：首先从机理上保证在一定的试验条件约束下，试验方法及试验装置产生的电流、电压、机械和热应力等应与被试电力电子装置在实际运行中所遇到的各种工况具有等价效果；其次是利用必要的试验条件对试品耐受能力作出合理的评价。文章重点对大功率电力电子装置的等效试验机理、等效试验方法和技术应用进行了全面研究，相关研究成果已成功地推动了灵活交流输电技术和高压直流输电技术的工程化进程，为电力系统电力电子技术在中国电网成功应用奠定了重要的理论基础和实验平台。

高阶降压式谐振开关电容变换器的潜电路10-16

摘要：由于开关电容个数的增加，高阶降压式谐振开关电容变换器较基本降压式谐振开关电容变换器的结构复杂，其潜电路现象更加丰富。该文在分析其构成规律和运行特性基础上，首先以3阶降压式谐振开关电容变换器为例，研究在不同运行条件下出现的潜电路特性，由此推导出n阶降压式谐振开关电容变换器潜电路发生的一般条件。研究结果表明，由高阶降压式变换器潜电路发生条件，可方便地得出各种类型降压式变换器的潜电路条件，证明若n阶降压式变换器满足潜电路发生条件，其低阶电路（n-1，n-2…．，2）必定工作在潜电路状态下。最后进行实验验证。

电流型高频链AC-AC变换器17-22

摘要：提出电流（Boost）型高频链AC-AC变换器电路结构与拓扑族，它是由输入滤波器、储能电感、输入周波变换器、高频变压器、输出周波变换器和输出滤波器依序级联构成。深入分析研究了这类变换器的原理特性与控制策略，提出并有效解决变换器启动时储能电感的磁饱和问题及高频变压器漏感引起的电压尖锋现象，给出这类变换器的仿真和原理试验。研究结果表明，这类变换器具有电路拓扑简洁、高频电气隔离、双向功率流、变换效率高、网侧功率因数高、负载适应能力强、负载短路时可靠性高等优点。

矩阵变换器双电压简化控制策略23-27

摘要：针对矩阵变换器双电压控制策略的简化进行了深入研究，将占空比系数的合成进行规律化，总结出占空比系数的一般表达式，该表达式适用于所有输入、输出相区组合。在分析原点开关的基础上，提出一个表示输入电压极值相正负极性的中间变量，制定输出新区新的划分原则，使新输出相区数目仅是传统输出相区数目的一半，并给出在新相区下占空比系数表达式变量的选择依据。简化控制策略无需进行复杂的输入、输出相区组合。搭建原理样机，用实验验证了简化控制策略的正确性与可行性。

双向变换器的两段式软起动方法28-32

摘要：双向变换器在两端“源”的运用场合下，采用传统的软起动方法，由于开关管互补导通，会从输出端“源”引入反向电感电流，导致损坏变换器。提出一种新颖的双向变换器两段式软起动方法，通过对主控管和被控管均实施软起动，可实现双向变换器在两端“源”下的开机软起动，避免产生反向电感电流。两段式软起动方法适用于一族的双向变换器，并可推广到多电平双向变换器中。该文最后给出了双向变换器两段式软起动及在燃料电池供电系统中开机的实验结果，验证了双向变换器两段式软起动方法的有效性。

不平衡负载情况下矩阵变换器的拓扑改进及控制策略33-39

摘要：针对3×3矩阵变换器（matrix converter，MC）不能带不平衡负载问题，提出一种新型的3×4MC，新增加的中线桥臂连接到负载中性点。建立其交一直一交的等效模型，并通过在等效模型上对3x4MC带不平衡负载的分析可知，获得三相对称输出电压的关键是对负载中性点电位的控制。继承3x3MC的空间矢量调制（space vector pulse width modu—lation，SVPWM）方法，并根据其调制特点，分析SVPWM与正弦脉宽调制（sinusoida pulse width modulation，SPWM）的内在关系：SVPWM实质上是在三相正弦调制波中注入了零序分量的改进SPWM。对中线桥臂单独采用SPWM方法，控制负载中性点的电压为相应的零序电压，使输出为三相对称电压。采用开关函数法对网侧的输入电流进行谐波分析，得出输入电流中低次谐波的表达式。最后针对所提出的3×4MC用Matlab／Simulink进行仿真，仿真结果验证了其可行性。

中国电机工程学报杂志行业信息

《中国电机工程学报》被评为中国百种杰出学术期刊2篇论文入选中国百篇最具影响国内学术论文39-39

摘要：2008年12月9日，一年一度的中国科技论文统计结果会在北京国际会议中心隆重召开，会议由科技部中国科学技术信息研究所主办。会议了2007年度中国科技论文统计结果，公布了“2007中国百种杰出学术期刊”和“2007年中国百篇最具影响国内学术论文”名7单。在1765种科技核心期刊中，《中国电机工程学报》总被引频次位居第一，影响因子位居十六；在所有动力与电力工程类期刊中，总被引频次及影响因子均位列第一。

中国电机工程学报杂志电力电子与电力传动

采用平均法的含输入滤波器电压型Buck变换器稳定性分析40-46

摘要：输入滤波器与DC—DC变换器之间的相互作用是分布式电源系统中的一个常见问题。基于平均模型，研究含有2阶输入滤波器和电压型Buck变换器的级联系统稳定性问题。结果表明，输入滤波器对后级Buck变换器稳定性具有双重效果，即根据阻尼电阻风的不同，可以扩大或减小独立运行的Buck变换器稳定运行的参数范围。当PI控制器的参数选择在扩大了的稳定性参数范围内，阻尼电阻风的极端增大或减小都会引起系统的低频振荡。这种情况下，现有的阻尼电阻设计标准将不再适用。电路实验验证了理论分析的结果。

注入式混合型有源电力滤波器的电流控制新策略47-54

摘要：该文首先分析注入式混合型有源滤波器（injection hybrid active power filter，IHAPF）的结构特点，进而建立起对其进行电网侧谐波电流零逼近控制的模型。文章把比例积分（proportional integral，PI）控制算法运用于这一控制当中，以使系统稳态无静差；为改善系统的动态性能，用模糊算法对PI控制的系数进行在线调整；为提高系统的控制精度和稳定性，用选择谐波分次预补偿相位的方法来进行谐波检测，实现对系统延时的分频率补偿，提高系统的控制精度和稳定性。仿真结果和工程实际应用均表明，文章提出的控制方法能满足IHAPF系统控制的要求。

适用于二极管钳位型三电平有源滤波器的母线电压数字控制方法55-61

摘要：传统两电平有源电力滤波器（active power filter,APF）由干功率开关耐压水平和载流能力的限制，难以实现对高压大容量非线性负载的谐波补偿。在高压大容量系统中，二极管钳位型三电平变换器得到了广泛的应用。对三电平APF进行研究，提出一种母线电压闭环数字控制策略。在同步旋转幽坐标系下，将三电平APF母线电压控制系统分为电压外环和电流内环2部分。在电压外环中，采用自适应滤波器求出直流侧电压平均值，采用PI控制器产生有功指令电流维持直流侧电压恒定。在电流内环中，针对三电平APF直流侧中点电位不平衡问题，从空间矢量PWM调制方法的角度出发，对中点平衡问题进行仔细研究，提出一种简单的中点电压平衡控制策略，只需检测各相电流和中点电压波动的方向，对小矢量进行取舍实现APF中点电位平衡控制。实验结果表明了所提出算法的正确性和有效性。

一种高效倍压升压型软开关功率因数校正电路62-67

摘要：提出一种高效零电压转换倍压升压型变换器的功率因数校正电路。新型软开关技术可以实现整流器主开关和无源开关零电压转换，而辅助开关零电流通断。所述软开关技术没有增加电路主开关的电压和电流应力。由于所用电路主电路导通流经更少的半导体功率器件，因此具有较少的器件导通损耗。该电路结构适合低压输入和中高功率应用场合。计算机仿真和实验样机验证了理论预期。该样机实现转换效率高达97％，功率因数为0．992。

中国电机工程学报杂志电机与电器

3对极无轴承交替极薄片电机的理论与实现68-72

摘要：无轴承交替极永磁电机因其悬浮与旋转本质上完全解耦，其控制系统得以极大简化，但其前提条件是电机极对数必须≥4。极对数过大限制了其应用范围，特别是在高速场合。为减少极对数，该文研究了一种3对极无轴承交替极永磁电机。通过磁路分析发现，3对极电机中存在一固有的悬浮力脉动，且该悬浮力脉动无法完全消除。分析该脉动的数学模型发现，通过适当增加永磁体厚度、减小气隙的方法，可以将悬浮力脉动控制在可接受的范围内，采用有限元仿真对该结论进行了验证。通过实验，实现了3对极原理样机的稳定悬浮，证明了3对极无轴承交替极永磁电机的可行性。

基于机器视觉的永磁球形步进电动机转子位置检测方法73-79

摘要：介绍了永磁球形步进电动机的基本结构及基于机器视觉的球形电机位置检测方法。在电机转子表面喷涂用伪随机编码生成的网格图，图像传感器获取转子图像。通过分析所获取的图像，得到特征点在固联于转子球的坐标系下的坐标。图像传感器标定后得到的参数，可以计算出图像中的特征点在参考坐标系下的坐标。利用这些点在不同坐标系下的坐标，得到2个坐标系间的旋转矩阵，即确定了球形转子旋转后的空间位置。实验结果表明该方法的有效性。该方法可以用于实现闭环控制球形电机。

基于强跟踪延迟滤波算法的互馈双电机联合状态估计80-86

摘要：通过分析交流传动互馈实验系统的工作特点，采用联合控制策略实现互馈双电机的高性能控制。为避免传感器安装带来的问题，提出一种新型的联合状态估计方法实现双电机转速、转矩和磁链的同时估计。在感应电机降阶模型的基础上引入运动和转矩方程，得到输出方程为一阶状态延迟的四阶模型。在强跟踪滤波算法和延迟扩展卡尔曼滤波算法的基础上，提出适用于上述模型的强跟踪延迟滤波算法，从而建立互馈双电机联合状态估计算法。通过各种工况下的交流传动实验对其进行验证，实验结果表明，该方法能有效估计互馈系统在各种工况下运行时的电机状态，同时在极低速和零速时具有理想的估计精度和跟踪速度，且计算复杂度适中，适用于互馈系统电机状态的在线联合估计。

零航速减摇鳍永磁同步电机伺服系统广义预测控制87-92

摘要：为提高系统的可靠性，探索了电伺服系统在零航速下减摇鳍上的应用，并根据减摇鳍的负载特性选择了驱动电机的种类。由于零航速减摇鳍的工作环境和负载特性比较复杂，为提高电伺服系统的动态性能和对参数扰动的鲁棒性，建立了永磁同步电机传动系统的受控自回归积分滑动平均（controlled auto regressive integrated moving average，CARIMA）模型，实现了电伺服系统的广义预测控制。由于浪级较高时电机驱动能量不足，所以对伺服系统输入输出的约束条件进行了分析，在此基础上提出了一种考虑约束的改进控制算法。仿真结果表明，广义预测控制器能够改善伺服系统的动态性能，提高零航速减摇鳍的减摇效果。

维持超声电机工作状态恒定的驱动控制器93-97

摘要：驱动控制是超声电机性能提高和工程应用的关键技术之一。基于行波型超声电机的工作机理，分析因为外界环境因素（如温度的改变，驱动电压的改变）的变化对超声电机工作性能的影响，开发了一种通过稳定超声电机一相驱动电压与孤极反馈电压的相位差，从而保持电机工作状态恒定的新型驱动控制器。从硬、软件2个方面设计基于单片机的超声电机恒工作状态控制系统，并进行了实验验证。结果表明，此种通过稳定相位差的新型超声电机驱动控制器，基本可以达到维持电机恒定工作状态的目的。

两电机变频调速系统的神经网络广义逆解耦控制98-102

摘要：两电机变频调速系统是一个多输入多输（multi—input multi—output，MIMO）非线性强耦合的控制系统。神经网络广义逆控制方法不但可以实现MIMO系统的线性化与解耦，而且通过合理地调节广义逆系统的参数，可以使解耦后的单输入单输出（single—input single—output，SISO）系统具有开环稳定的特性，从而有利于系统的综合。论文对变频器工作在矢量控制方式下的系统数学模型进行广义逆存在性分析，进而导出系统的广义逆数学表达式。进一步构造神经网络广义逆系统串联在两电机系统之前，组成基于广义逆的伪线性复合系统。基于S7—300PLC试验平台，分别研究伪线性复合系统的开环特性和闭环特性，试验结果表明神经网络广义逆控制方法不但可以实现系统的解耦，而且可以使伪线性化后的子系统开环稳定，附加闭环控制器的问题就迎刃而解。

基于实验和遗传算法的无刷双馈电机参数估算103-107

摘要：等效电路是分析无刷双馈电机（brushless double fed machine，BDFM）同步运行性能的有效工具，但是缺乏准确的参数测量方法。在等效电路的基础上将电压和电流向量分解为实部和虚部，建立起无刷双馈电机同步运行时的非线性数学模型，并在此基础上提出一种将实验数据和遗传算法相结合的参数估算方法。将等效电路中的参数作为一组决策变量，求解不同运行状态下的数学方程，将计算值与测量值之差作为目标函数，通过遗传算法，对决策变量进行优化，使计算值与测量值之差最小。给出了参数估算的流程并编程实现，计算结果表明算法合理。