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中国电机工程学报 2009年第09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

动力蓄电池组测试系统中双向直流滤波器设计1-7

摘要：讨论了动力蓄电池组测试系统低纹波快速响应滤波器的设计和参数选取方法，达到了限制滤波器暂态谐振峰值，提高响应速度和保证稳态滤波效果的目的。在详细分析元件损耗对滤波器特性影响的基础上，提出利用网络局部元件的耗散因数调整滤波器传输函数的归一化零极点位置，有条件地使其左偏移，从而有效地抑制暂态谐振峰值，并提高滤波器响应速度。提出简化的切比雪夫直流滤波器阶数的计算方法。仿真和实验结果表明该滤波器设计方法可以达到低谐振峰值，快速响应以及稳态滤波效果好等目标。

新型并联混合有源滤波器中直流侧电压抬升问题及其解决措施8-15

摘要：研究一种兼具大容量无功补偿能力的注入式并联混合有源滤波器，并分析其在工程应用中发现的直流侧电压抬升现象及这种现象产生的原因，在此基础上提出从采用多重化主电路结构、滞环控制法、回灌电流前馈控制法和脱离整流电源直接对直流侧电压进行控制等几个方面来抑制直流侧电压抬升的方法。考虑到是在原有已应用的系统上进行完善来避免直流侧电压的抬升，采用相对方便和简单的滞环控制和回灌电流前馈控制相结合的方法。仿真和现场应用结果证明所提出的方法能有效抑制直流侧电压的抬升，从而保障系统的安全稳定运行。

考虑磁路耦合的三相逆变器稳定性分析方法16-21

摘要：出于体积和成本考虑，三相逆变器中的三相电感和变压器普遍采用三磁柱结构。逆变器的三相之间因磁路产生耦合，使瞬态模型变得复杂。该文基于瞬时对称分量建立考虑磁路耦合的三相逆变器瞬态模型，提出考虑磁路耦合的分析方法，通过瞬时对称分量方程直接判断磁路耦合对三相逆变器稳定性的影响，并以带磁路耦合的三相组合式逆变器为例，详细讨论了该方法。推导过程及仿真、实验结果表明，所提出方法简洁方便，适合于具有磁路耦合的三相逆变器的稳定性判断。

H桥直流斩波变换器边界碰撞分岔和混沌研究22-27

摘要：H桥变换器是一类被广泛应用于电力电子领域的重要拓扑，存在复杂的非线性现象，探索其非线性行为的产生机理具有重要的理论和实际意义。研究电流峰值控制型H桥直流斩波器的分岔和混沌现象，建立电流峰值控制H桥直流斩波器的离散映射模型，分析平衡点的稳定性，给出了系统稳定运行参数域。分析边界碰撞分岔和混沌演化过程及其产生机理，推导出碰撞边界线的解析表达式，指出发生边界碰撞的根本原因在于开关变换器占空比的有界性。数值仿真和实验验证了理论分析的正确性。

电流源型LCL谐振式变换器的研究28-34

摘要：该文主要研究在一定条件下可实现输出恒流特性的LCL谐振变换器及其优化设计。闸述LCL谐振变换器上作于恒流源模式下的工作过程及其实现恒流特性的原理。为分析变换器工作于非谐振频率时的特性，给出不同品质因数下，开关频率变化时，变换器的电流增益特性曲线及谐振电感电流有效值、电容电压有效值的关系曲线，并分析得到品质因数的选择对变换器的恒流特性及谐振元件电压电流应力的影响，提出基于品质因数的变换器优化设计方法。最后基于所优化设计的品质因数值设计一台额定功率为80w的LCL谐振变换器样机，实验结果验证变换器的恒流性能及品质因数值选择的合理性。

第四类LLC谐振变流器模块功能准同构拓扑探求及变形研究35-42

摘要：针对现有第4类LLC谐振型DC—DC变流器拓扑种类繁多，研究芜杂的现状，该文在总结第4类LLC谐振型变流器基本特性及分析方法的基础上，从模块电路功能辨识的角度出发，将该类变流器拓扑重新统一构建在一个由若干基本功能电路模块组成的宏模型内，并探求归纳其所有基于此宏模型的功能电路模块准同构拓扑形式。这些拓扑形式保留了第4类LLC谐振型DC—DC变流器的特征和优点，可根据输入输出及磁隔离要求而分类，并具有各自适用的应用场合，是电力电子系统集成优选拓扑类。进而，这些拓扑可柔性改造成诸多变形形式，从而适用于一些特殊应用，例如高压输入及高效率多路输出场合。最后，用一个适用于不间断电源（uninterruptible power supply，UPS）系统后备模式直直转换的样机验证第4类LLC谐振型DC—DC变流器准同构拓扑及变形形式的多样性和在工业应用中的有效性。

采用不可控整流的混合不对称多电平变换器控制策略43-49

摘要：混合不对称多电平变换器在输出相同电平数的情况下较传统多电平变换器采用更少的功率元件，可以大大减少变换器体积与成本，成为近年来研究的热点，但至今还没有统一的设计标准和方法。对采用不可控整流的混合不对称多电平变换器进行了深入的研究，通过对采用混合控制策略下的不对称多电平变换器输出电压及各单元输出功率的分析，提出避免有功功率双向流动的控制方法，并在此基础上总结了在进行混合不对称多电平变换器设计时需要遵循的一些原则。对典型的混合不对称三单元变换器进行了仿真与试验验证，仿真与试验结果表明所得结论正确。

基于新型换流变压器的直流输电系统改善换相的机理50-56

摘要：基于新型换流变压器的直流输电系统存换流变压器阀侧滤除主要特征谐波，势必会对系统换相特性产生一定的影响。探讨了逆变器换相失败的根本原因，分别建立直流输电系统采用传统换流变压器与新型换流变压器时阀侧线电压的数学模型。在此基础上，分析未接入滤波器和接入滤波器时变压器漏抗及耦合电抗对逆变器换相的影响。结果表明，通过滤波，基于新型换流变压器与基于传统换流变压器的直流输电系统均能消除耦合电抗的不良影响，但前者可大大削弱变压器漏抗的消极作用，后者没有任何削弱，说明基于新型换流变压器的直流输电系统在改善换相方面具有独特的优越性。实验证实了数学模型及理论分析的正确性。

降压型压电陶瓷变压器功率传输模型及其变换器撕裂分析法57-61

摘要：压电陶瓷变压器（piezoelectric—transformer，PT）是通过机械振动传输电能。该文研究PT的模型和分析法。提出PT的功率传输模型，结合PT的效率公式和频率方程给出确定PT内部参数的方法。基于功率传输模型，提出PT变换器的撕裂分析法，即可将PT变换器分解成2个级联电路。研制一台输出功率为50W的样机，验证该文的主要结论。理论分析结果与仿真、实验结果相符，最大误差小于6％。该文所提出的功率传输模型和撕裂分析方法为研究PT变换器提供了实用分析方法。

中国电机工程学报杂志电机与电器

基于转子磁链q轴分量的异步电机间接矢量控制转差频率校正62-66

摘要：异步电机间接矢量控制系统在工业场合应用广泛，然而其性能易受转子电阻参数变化等因素影响。该文将定子电流矢量定向同步坐标系下的转子磁链观测器与间接矢量控制系统相结合，利用观测器得到的实际磁链计算转予磁场定向下转子磁链的q轴分量，并根据定向准确情况下转子磁链q轴分量为零的特点提出一种间接矢量控制转差频率校正方法，保证间接矢量控制系统对转子磁场的准确定向。详细介绍了该校正方法的基本原理和系统框图，并进行了稳定性分析。仿真和实验结果证明了该校正方法的有效性。

永磁式双凸极电机新型开通关断角控制策略的电流比研究67-72

摘要：在永磁式双凸极电机新型开通关断角控制策略的基础上，对换相期间的电流控制模式进行研究，结合理论推导，得出换向相的最优电流比。根据有限元分析的电感和磁链数据，构造永磁式双凸极电机调速系统非线性仿真模型，对不同电流比在不同负载情况下进行大量仿真研究，给出不同负载下电流比与转矩脉动率的变化曲线。通过仿真和实验验证了理论推导的正确性。与电流比较小时相比，最优电流比下新型开通关断角控制在低速时出力大，转矩脉动较小，转速比较平稳。

基于解耦策略的直线感应牵引电机法向力自适应最优控制73-79

摘要：中低速磁悬浮列车和部分地铁车辆均采用直线感应牵引电机作为驱动机构，该电机特有的边缘效应和法向力对直线感应牵引电机的效率以及性能均产生很大的负面影响，因此直线感应牵引电机采用常规的电传动控制策略并不能取得良好的控制效果。该文充分考虑边缘效应的影响，建立了直线感应牵引电机的数学模型。将推力与磁通进行解耦，并分析磁通、推力与电流控制环节的非线性与时变性，提出了神经自适应控制的设计方法。分析了法向力的组成与特性，得出其数学表达式，以推力与磁通解耦为基础，结合最优化理论，考虑多个优化目标建立损耗最小函数，实现直线感应牵引电机的损耗最优控制。计算机仿真与实验对所提控制策略与传统控制策略进行对比，验证了该方法在典型工况下的有效性。

短初级单边直线感应电机新型等效电路80-86

摘要：基于直线感应电机一维电磁场分析，考虑直线电机端部效应、初级端部半填充槽、磁路饱和、次级背铁电阻等影响，认为端部效应将影响电机的互感和次级电阻，对此采用系数Kx′（J）和Cx′（5）、Kr（s）和Cr（s）进行修正，给出计入修正系数的直线电机单相T型等效电路模型。根据功率守恒原则，对电机三相电压、磁链和电流进行派克变换，得到两相同步坐标系下的数学方程和等值电路，其形式与旋转电机相统一，有利于此类电机运行控制的实现。埘电机起动点的4个校正系数、互感和次级电阻进行分析计算，并对不同工况下的推力分别进行理论研究和实验测试。测试结果与理论分析吻合较好，表明所得模型可行，具有一定的工程应用价值。

超高速开关磁阻电动机设计87-92

摘要：开关磁阻电机结构简单坚固，转子上无永磁体和绕组，特别适合超高速运行。针对超高速电机的运行特点，对超高速开关磁阻电机的多物理场一体化设计方法进行探讨，研制了一台6／2结构超高速开关磁阻样机，样机最高转速为130000r／min，功率为1kW。为提高样机的起动转矩，改进了样机的转子结构，并基于有限元法对样机的电磁性能和动力学性能进行优化。采用自主开发的具有角度控制功能的开关磁阻电机专用集成电路SR3P10K07A作为控制系统的控制核心。最后对样机进行了实验，实验结果表明本文采用的设计方法、转子结构和专用芯片是可行和有效的。

无刷双馈电机电感参数的计算93-97

摘要：为准确计算无刷双馈电机的微分电感参数，在传统有限元能量摄动法的基础上，提出一种改进的能量摄动法。新方法可大大减少非线性方程的求解次数，并具有采用1阶导数求解、直接计算能量增量等优点。通过一台类笼型转子无刷双馈电机的算例和实验结果对比，表明该法效率更高、计算更准确，为无刷双馈电机的仿真提供了一种实用的电感计算方法。

永磁直线电机精确相变量建模方法98-103

摘要：针对永磁直线电机控制系统的精确动态仿真，提出了一种基于有限元的永磁直线电机一般化相变量建模方法。考虑电机非理想结构对推力的影响，建立了永磁直线电机的一般化相变量模型。采用3次样条插值，根据电磁场有限元计算结果获得了模型中电感、齿槽力、永磁体产生的磁链与动子位置的关系曲线。考虑功率电子模块中吸收电路的影响，提出了一种基于S-function的仿真建模方法，根据相变量模型的状态方程直接建立了Simulink下的永磁直线电机一般化仿真模型。对某种永磁直线电机进行了两相导通控制和id=0矢量控制下的控制系统仿真实验，仿真结果表明，基于有限元的相变量模型为永磁直线电机控制系统精确动态分析提供了一种快速、有效的一般化建模方法。

基于组合式场路耦合法的多绕组变压器建模与阻抗参数设计104-111

摘要：为解决低励磁阻抗多绕组变压器建模、多绕组变压器复合短路阻抗及多并联支路间电流分配计算的问题，基于组合式场路耦合分析，给出一种高效、通用的多绕组变压器建模和阻抗参数设计方法。根据初步设计的变压器结构，采用磁场能量法，二次开发出基于ANSYS参数化设计语言（ANSYS parametric design language，APDL）的三维静态磁场专用分析程序，计算出多绕组电感矩阵，并以此为依据构建多绕组变压器的线性仿真模型，进行相关仿真研究。通过仿真结果反馈的信息适当修改变压器结构以满足要求。实验结果表明，所提方法能够准确计算出多并联支路问电流分配，各种短路工况下复合短路阻抗计算结果可满足工程实践的需要。

中心抽头变压器中并联绕组的均流设计112-117

摘要：针对带中心抽头变压器在低压大电流场合应用时，并联绕组的布置方法对均流效果以及损耗的影响进行了研究。由于中心抽头变压器副边两个绕组是分时工作的，其并联绕组设计不同于单副边绕组变压器，小仅在并联绕组中存在电流不均分问题，而且邻近效应会在小工作绕组内产生涡流损耗。基于一维绕组模型和单副边绕组变压器并联绕组的均流方法，推导得到中心抽头变压器并联绕组的布置方法。该方法中参与工作的绕组的相对位置和单副边绕组一致，从而可使电流在并联绕组中均分，同时可减小不工作绕组由于邻近效应产生的涡流损耗。通过有限元分析和实验验证了该方法的正确性和有效性。