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中国电机工程学报 2009年第12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

采用改进重复控制的大功率电力电子负载1-9

摘要：电力电子负载包含模拟电源负荷的模拟变换器和将能量馈回电网的并网变换器。它必须能模拟电流谐波含量丰富的非线性负荷，传统的PI控制器难以满足波形跟踪需要。该文采用改进重复控制策略用于电力电子负载（powerelectronic load，PEL）电流控制器设计，通过串联校正调整控制对象幅频、相频特性，重复控制器可提高系统稳态性能，P控制器保障其动态响应速度。由此，模拟变换器快速、近乎无差地跟踪线性或非线性电流指令；能量以高功率因数经并网变换器馈回电网。该方法克服采样、计算延时和死区、参数漂移等因素对系统稳定性的影响，增强了系统鲁棒性。给出了控制器设计步骤和方法，仿真和搭建的lOkVA电力电子负载样机实验证明了方案和分析的正确性。

《中文核心期刊要目总览》第5版出版9-9

摘要：北京大学出版社于2008年12月出版了《中文核心期刊要目总览》第5版，该书前4版分别在1992、1996、2000和2004年出版。它将国内8412种中文期刊分成73个学科，评出1983种核心期刊，比例是24％；其中科技期刊1236种。电工技术类（TM）期刊总数为208种，核心期刊32种，占该类期刊总数的15％，具体排名如下：

具有快速动态响应的数字功率因数校正算法10-15

摘要：为了提高功率因数校正（power factor correction，PFC）输出电压对负载变化的动态性能，在分析电压环对输入输出谐波影响的基础上，提出一种快速动态响应数字PFC算法。该算法通过增大电压环带宽来提高负载动态响应速度，采用矢量旋转方式产生谐波补偿量来抵消因电压环带宽增大引起的二次谐波。它无需增加硬件电路，通过与控制芯片相对应的图形化编程方式完成快速动态响应数字算法。实验结果表明当负载功率发生大范围变化时，所设计的系统具有快速动态响应能力，同时输入电流总谐波畸变率（total harmonic distortion，THD）小于10％，功率因数达到0．99。

双沿调制的四开关Buck-Boost变换器16-23

摘要：与传统的Buck—Boost变换器相比，四开关Buck—Boost变换器具有输入输出同极性、开关管电压应力低等优点。该文针对四开关Buck—Boost变换器在通信电源分布式系统中的应用，提出三模式双频双沿调制的控制策略。该控制策略将变换器分成Buck单元和Boost单元，此两单元分别采用后沿调制和前沿调制，并且在Buck—Boost工作模式时，开关频率由Buck以及Boost模式的200kHz降到40kHz，以提高变换器的效率。实验室制作了一台48V（33-75V）输入48V／6．25A的样机，对所提出的控制策略进行验证。试验结果表明所得结论正确。

高压直流换流站换流系统宽频建模研究24-29

摘要：高压直流（high voltage DC，HVDC）换流站电磁骚扰主要由阀体内的晶闸管在周期性的导通和关断过程中产生。该骚扰中的高频分量通过辐射和传导2种形式可能会对换流站内的通讯设备、保护与控制系统和载波系统以及换流站附近的无线电台站等产生影响，所以，建立换流系统的宽频等效电路模型对该骚扰进行计算和预测，研究其时频特性是进行干扰机理分析的前提条件。该文给出了HVDC换流站各主要设备的建模方法及其等效电路，包括阀组件、换流变压器、平波电抗器、滤波器等。其中，阀组件内各元件的阻抗通过网络分析仪测量，然后通过矢量匹配进行零极点提取，最后通过布隆法进行网络综合得到阀组件各器件的宽频等效电路。应用有限元方法计算了阀塔以及散热片的寄生电容参数。以阀塔作为整体，基于PSCAD／EMTDC建立了HVDC换流站换流系统宽频仿真模型。在此基础上，研究了传导电磁骚扰特性。计算结果和测量结果的比较，验证了该文建模方法的正确性。

三相PWM整流器混合非线性控制研究30-35

摘要：采用传统单一控制策略的三相PWM整流器性能难以满足工程实际日益提高的性能要求，该文提出了一种新型的混合非线性控制方法，综合利用滑模控制、输入及输出线性化控制、空间矢量调制（space vector pulse width modulation，SVPWM）控制技术的优点。电压外环采用滑模控制，电流内环采用输入及输出线性化方法，并采用SVPWM技术对控制信号进行调制。基于该控制方案的系统具有以下突出优点：控制系统全局稳定，输出直流电压动态响应快，无稳态误差，对负载及系统参数扰动具有很强的鲁棒性；电流实现解耦控制，输入电流正弦，畸变率小，单位功率因数；直流电压利用率高，开关频率恒定，易于数字实现。数值仿真和实验验证了所提控制方案的正确性和优越性。

级联型逆变器的新型简化多电平空间矢量调制方法36-40

摘要：传统多电平空间矢量调制（space vector modulation，SVM）方法需要大量的矢量选择等复杂运算，级联数目较高时，算法变得异常复杂而难以实现。该文借鉴载波移相调制的思想，提出一种新颖的基于两电平SVM的简化多电平SVM方法。将各级H桥逆变器施加相同幅值和相位的电压矢量，而将各自的电压矢量更新时间相互错开，进而形成相应的多电平输出电压波形。每个采样周期只需依据两电平SVM算法计算一单元的主、辅电压矢量及其作用时间，计算量与级联数目无关，进而显著简化了算法难度，并增强了可扩展性。三单元情况的仿真和实验结果证明了所提出方法的正确性和可行性。

新型Buck逆变器3阶滑模控制策略41-46

摘要：为提高滑模控制变换器的稳态精度，针对一种由两组独立对称的双向Buck变换器组合的新型DC／AC逆变器拓扑提出了3阶滑模控制策略。基于系统等效电路的动态模型，采用李导数给出了3阶连续滑模控制器详细分析和设计，并给出了滑模面系数的选取方法。该文还采用映射法把三维轨迹化为两维情况，简化分析过程，且运用相平面法形象描述滑模切换区和滑模运动。实验结果证明此3阶滑模控制策略较好地改善了系统的稳态性能，同时具有良好的动态性能。

主动移频法在光伏并网逆变器并联运行下的孤岛检测机理研究47-51

摘要：孤岛检测是光伏并网逆变器所必备的功能。在各种孤岛检测技术中，主动移频法及改进后的带正反馈主动移频法被广泛采用。该类方法通过对逆变器输出电流的频率进行扰动来实现孤岛检测。目前针对该类方法的研究主要集中在单台逆变器。该文采用相位原理和基于负载品质因数与谐振频率坐标系的盲区空间理论，对多机并联工作方式下主动移频法及带正反馈的主动移频法之间的相互影响及孤岛检测有效性进行深入理论分析，揭示了多机并联下孤岛检测可靠性与工作条件的关系，仿真与实验验证了理论分析的正确性。

校正无位置传感器无刷直流电机位置信号相位的闭环控制策略52-57

摘要：分析位置信号相位与非导通相续流电流的关系，指出非导通相续流电流偏差能够准确地反应无位置传感器无刷直流电机位置信号相位误差。根据分析所得结论提出了一种校正位置信号相位的新型闭环控制方法。该闭环控制方法以控制非导通相续流电流对称为目标，以非导通相续流电流偏差为反馈量，通过PI调节器调节，及时调整过零点延时角度，从而达到自动校正位置信号相位的目的。实验验证了该控制方法能够实时、有效地校正位置信号相位。

中国电机工程学报杂志电机与电器

非正弦供电十五相感应电机磁路计算方法58-64

摘要：鉴于电机气隙磁势为非正弦分布磁势，提出分布磁路法对非正弦供电十五相感应电机进行磁路计算并求出激磁电抗。分布磁路法从基波和3次谐波合成磁势出发，在电机半个极范围内进行等问隔周向分块，通过迭代计算得到沿圆周各节点气隙磁密，并由傅里叶分解得到基波和3次谐波磁密。以等值电路为基础同时结合分布磁路法，迭代计算给定电压下基波激磁电抗与3次谐波激磁电抗。对非正弦供电十五相感应电机样机进行空载实验，得到基波激磁电抗与3次谐波激磁电抗实测值。激磁电抗计算值与实测值相互吻合，说明了分布磁路法的有效性和准确性。

遗传优化的最小二乘支持向量机在开关磁阻电机建模中的应用65-69

摘要：针对开关磁阻电机的非线性磁链特性，用最小二乘支持向量机（least square support vector machine，LSSVM）与自适应遗传算法相结合的方法精确构建开关磁阻电动机的磁链模型。在最小二乘支持向量机通过采样数据训练模型的过程中，用自适应遗传算法评价拟合误差，优化LSSVM模型的超参数，进而优化开关磁阻电机的磁链模型。通过比较该模型的预测数据与实际测量数据，可以得出用自适应遗传算法优化的最小二乘支持向量机构建的开关磁阻电机模型是可行的，有较高的精度和较好的预测能力。

汽轮发电机空心股线堵塞时定子温度场的数值仿真70-74

摘要：水-氢-氢汽轮发电机定子线棒中空心股线的堵塞能导致线棒过热，甚至会造成对地绝缘的击穿。掌握空心股线的堵塞程度和电机中温度分布的对应规律有助于正确诊断空心股线的堵塞位置和严重程度。该文根据电机学、流体力学和传热学的基本原理，研究汽轮发电机定子线棒中空心股线发生堵塞时水的流动状态，应用等效热网络法研究定子空心股线发生不同程度堵塞时的定子温度场。提出当空心股线发生部分堵塞时在堵塞部位应用孔板原理的方法，确定了定子线棒堵塞后各空心股线中冷却水的流量，并用堵塞系数表示空心股线堵塞的严重程度。分析计算不同堵塞系数下的定子温度场，总结了空心股线堵塞程度与定子温度场之间的对应规律。

考虑永磁磁链谐波影响的直线永磁无刷直流电机矢量控制方法75-80

摘要：针对直线永磁无刷直流电机（linear permanent magnet brushless DC motor，LPMBDCM）电磁力纹波及齿槽力影响的最小化控制，该文根据推导得到的表示为电流矢量及永磁磁链导数矢量点积形式的电机推力方程，得出了任意反电动势（back—electromotive force，BEMF）波形表面式永磁（surfacemounted permanent magnet，SPM）电机的矢量控制原理：定向控制电流矢量于永磁磁链导数矢量方向，通过控制电流矢量长度可获得最大效率线性推力（或转矩）控制。考虑永磁磁链谐波对永磁磁链导数矢量幅值及相位的影响，通过引入d’q’轴坐标系，提出一种id＇=0的非正弦波BEMF SPM电机矢量控制新方法，结合齿槽前馈补偿可以实现非正弦BEMF SPM电机的最小推力纹波最大效率控制。建立了基于有限元的LPMBDCM精确相变量模型，对比脉宽调制（pulse width modulation，PWM）电流控制、id＇=0矢量控制的仿真效果，验证了该文方法的有效性。id＇=0矢量控制为非正弦波BEMF SPM电机提供了一种高性能控制新方法。

磁悬浮轴承并联谐振直流环节开关功率放大器87-92

摘要：为克服磁悬浮轴承开关功率放大器工作在硬开关状态时存在的开关损耗和电流纹波干扰严重的缺点，提出一种磁悬浮轴承并联谐振直流环节的软开关功率放大器电路。该电路在功率放大器三电平控制策略的基础上应用了并联谐振直流环节，保持了三电平功率放大器输出电流纹波小的优点，同时功率器件均工作在零电压或零电流条件下，开关损耗、电流纹波干扰有效地减小。详细分析并联谐振直流环节的软开关功率放大器电路工作过程，并进行仿真和样机实验。实验结果证明所提出电路是可行有效的。

派克矢量旋转变换在感应电机定子故障诊断中的应用99-103

摘要：负序电流是感应电机定子故障的主要故障特征量之一，但是在实际电机中，供电电压不平衡，电机制造和装配误差造成的先天不平衡、负载的大小变化等都会影响负序电流的大小，因此不考虑这些因素的影响而单纯从负序电流的大小来诊断定子故障及故障的严重程度容易出现误判。当定子故障发生时，总的负序电流是由负序电压产生的负序电流分量、电机先天不平衡产生的负序电流分量以及定子绕组故障引起的负序电流分量的相量和构成的。该文通过派克矢量的旋转变换，可以在大量谐波和噪声存在的情况下，求得电流和电压的基波正序和负序相量，并通过负序阻抗和径向基函数神经网络排除负序电流中其他非故障因素的影响，得到负序电流中与定子故障相对应的分量，并以此为依据进行故障诊断。实验结果表明，该方法是一种可行、有效的方法。

异步电动机定转子故障检测的交互影响104-109

摘要：研究了异步电动机定转子故障检测的交互影响问题。从电磁感应角度揭示出转子故障影响定子故障检测的原因，即转子故障导致定子电流出现边频分量，在其调制作用之下，常规定子电流负序分量算法的计算结果将出现“负序分量”，而定子电流负序分量是定子故障的典型特征。从电磁感应角度讨论了定子故障对转子故障检测的影响问题，并对该影响做了定量分析，指出匝间短路故障确实导致定子电流出现边频分量，而定子电流边频分量是转子故障的典型特征，因此在理论上定予故障将影响转子故障的检测；但轻微甚至某些严重匝间短路故障所导致的定子电流边频分量幅值远远小于转子故障所导致的定子电流边频分量，实际上并不会对转子故障检测产生影响。

带有神经网络补偿的机械手PD控制110-115

摘要：提出了一种带有神经网络补偿的机械手PD控制策略，该方法结合PD控制器和神经网络的优势，解决了在机械手工业应用中，常规的控制策略在处理机械手耦合和非线性特性时控制效果差的问题。该方法基于常规的PD控制策略，采用径向基（radial basis function，RBF）神经网络动态补偿机械手系统的非线性，改善系统的控制性能。该文的控制策略是基于离散时间模型的，可以直接应用到控制系统中。为实现该文控制方法，开发了基于半实物仿真技术的开放式机械手平台，并且在该平台上对该方法进行了实验研究，实验结果表明：该文所提的控制策略实现简单，同时具有较高的控制精度。