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中国电机工程学报 2010年第03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

功率因数校正Boost变换器中慢时标分岔的影响因素分析与分岔控制1-7

摘要：由于开关非线性，功率因数校正（power factor correction，PFC）Boost变换器中会出现工频周期尺度上的分岔，即慢时标分岔。首先分析所有影响慢时标分岔的因素，并揭示其影响规律；然后引入负载电流前馈方法，使PFC变换器在远离饱和区工作，实现对慢时标分岔的控制；最后，实验验证了理论分析和仿真的结果。研究结果有助于更好地理解PFC变换器中的慢时标分岔，对PFC变换器的设计也有一定的参考价值。

差动Boost直流变换器型高频环节逆变器8-13

摘要：提出并深入研究差动Boost直流变换器型高频环节逆变器的电路拓扑、控制策略、稳态原理特性和关键电路参数设计准则，并给出原理实验结果。这类逆变器是由2个相同的、输出反相低频正弦脉动直流电压的高频电气隔离双向功率流Boost直流变换器以差动电路构成。研究结果表明，这类逆变器具有高频电气隔离、电路拓扑简洁、双向功率流、输入电流纹波小、负载短路时可靠性高、输出容量大等优点，拓宽和丰富了电力电子学高频环节逆变技术理论。

容错三相四开关逆变器控制策略14-20

摘要：三相四开关逆变器作为传统六开关逆变器的容错拓扑得到了广泛重视，然而其控制性能低于六开关逆变器。在深入分析四开关逆变器运行原理的基础上，研究四开关逆变器的空间矢量脉宽制（space vector pulse width modulation，SVPWM）控制方法，揭示四开关SVPWM控制的本质是以2路相位相差60°电角度的正弦波为隐含调制函数的正弦脉宽调制（sinusoidal pulse width modulation，SPWM）控制。为减少器件的开关次数，提出四开关SVPWM的“七段式”实现方式。指出四开关SVPWM最大线性调制比只有六开关时的一半，为提高直流电源电压的利用率，提出基于补偿电压矢量的四开关逆变器SVPWM过调制方法。仿真和实验结果证明了所提算法的正确性和有效性。

新型谐振直流环节软开关逆变器21-27

摘要：为了提高逆变器的效率和性能，提出一种新型的谐振直流环节软开关逆变器。通过在传统硬开关逆变器的直流环节添加辅助谐振单元，使直流母线电压周期性地归零，实现逆变桥开关器件在零电压和零电流条件下完成切换，因此减小了开关损耗和二极管的反向恢复损耗。此外，辅助谐振单元中的开关器件可以在零电流的条件下完成开关操作。该软开关逆变器控制简单且不依赖于负载条件，过渡过程所需时间可以自由选择。文中对其工作原理进行分析，给出不同工作模式下的等效电路图和回路的参数设计方法。制作一个10kW的实验样机，实验结果验证了该软开关逆变器的有效性。

级联型多电平变流器新型载波相移SPWM研究28-34

摘要：将单极性正弦脉宽调制（sine pulse width modulation，SPWM）引入到级联型多电平变流器中，提出一种新型载波相移SPWM策略。该策略较传统的载波相移SPWM可以节省一半的脉宽调制（pulse width modulation，PWM）脉冲发生器，对级联型多电平逆变器的数字化实现有重要的理论和实用价值。给出新型载波相移SPWM的2种调制方式，分别推导频域调制模型，并对其谐波特性进行分析、比较和仿真验证。仿真结果表明，对于单相系统，2种方式基本相当；对于三相系统，方式二的谐波特性更好。分析新型载波相移SPWM技术的热稳定性问题，并给出其解决办法。实验结果验证了理论分析和仿真研究的正确性。

三相电压型PWM整流器直接功率控制调制机制35-41

摘要：根据三相电压型脉宽调制（pulse width modulation，PWM）整流器的瞬时功率数学模型，在矢量空间中分别研究每个开关矢量对瞬时功率的不同影响，给出相应的作用图，并由此将整个空间重新划分为18个非固定扇区，提出一种新的具有通用性的开关矢量表，在此过程中探究直接功率（direct power control，DPC）控制的调制机制。这种新的开关矢量表不仅可以克服传统开关表对无功功率控制上的缺陷，获得更好的稳态和动态控制效果，而且可以对其他开关表的不足进行一定的解释。文中通过不同开关表的控制系统对比仿真与实验，验证了各项结论的正确性和实用性。

LCL有源电力滤波器新型控制方法42-48

摘要：LCL有源电力滤波器系统稳态误差和稳定性受到电网参数（频率、阻抗）摄动的影响。该文提出一种新的控制方法。包括两个部分，使用传统广义积分器时，电网频率漂移会使其对各次谐波处的积分增益大幅减小，从而增大系统的稳态误差，对此提出一种基于参数在线调整的新型广义积分器；此外为了抑制系统中LCL滤波器谐振，需要加入无源或有源阻尼。电网阻抗在较大范围内变化，会使阻尼作用减弱甚至引起系统不稳定，为此提出基于滑模控制的新型有源阻尼方法。仿真和实验结果证明，新的控制方法使系统对电网参数具有良好的鲁棒性。

一种开关电容和二极管钳位组合的多电平拓扑49-54

摘要：传统的二极管钳位型多电平拓扑存在直流母线电容电压不平衡的问题。提出一种开关电容和二极管钳位组合式的多电平拓扑，介绍了其结构组成和工作原理。该拓扑将开关电容电路和二极管钳位电路有机地结合起来，充分利用两部分电路的工作特点，不但具有平衡直流母线电容电压的功能，而且可以用多种升压方式实现升压输出，同时使用的元器件数量较少。最后通过一个五电平电路的仿真和实验验证了本拓扑的有效性。

多同步旋转坐标系下指定次谐波电流控制55-62

摘要：为提高有源电力滤波器（active power filter，APF）的补偿性能和动态响应，提出一种基于多同步旋转坐标的谐波电流控制策略，采用通过与某指定次正序或负序谐波角速度同步的旋转坐标变换，将该指定次谐波变为直流量，实现指定次谐波的检测和PI控制，从而实现对某指定次谐波电流的无静差补偿。完整的谐波电流控制器由多个独立不同角速度的谐波电流控制器叠加组成。建立了APF在谐波旋转坐标系下的数学模型，提出一种简单的电流耦合解耦策略。对指定次谐波电流控制器进行分析，从理论上证明了与传统的电流环控制方法相比，指定次谐波控制可提高补偿精度，并利用零极点对消方法对控制器参数进行了设计。实验结果验证了所提控制策略的优越性。

开关磁阻电机中功率变换器故障在线诊断方法63-70

摘要：针对不对称半桥式功率变换器的主电路拓扑，通过理论分析和仿真实验，对变换器中的功率管短路和开路故障诊断进行研究。基于电压脉宽调制斩单管控制策略，分析变换器单相功率管故障情况下，斩波电流和续流电流的故障表现。通过改变电流传感器位置，提出一种基于直流母线电流和续流总线电流数字化信号的变换器故障在线诊断方案。故障模拟实验验证了所提方法的正确性和实用性。该方法相对于传统的三相电流检测方案，节省了传感器数目，可实现故障定位，具有诊断迅速、可靠性高的优点。

中国电机工程学报杂志电机与电器

基于模型参考自适应的感应电机励磁互感在线辨识新方法71-76

摘要：针对矢量控制下感应电机最大效率控制系统中由于调整磁链而引起的励磁互感变化问题，基于模型参考自适应（model reference adaptive system，MRAS）提出一种励磁互感在线辨识新方法。该方法采用一种特殊形式函数，将该函数同时建立在2种不同的参考坐标系下，分别作为MRAS的参考模型和可调模型，同时利用稳态电磁转矩并将其作为已知量，实现了对感应电机励磁互感的在线辨识。所建立的MRAS模型与矢量控制中的转子磁链定向角无关，对电机参数有着很强的鲁棒性。系统易于实现，仅需检测定子电流，无需增加硬件设备。实验结果验证了所提方法的正确性和有效性。

电励磁双凸极发电机转子极宽对输出特性的影响77-82

摘要：转子极宽对基于磁阻工作原理的电励磁双凸极发电机输出特性有重要影响。从原理上讨论了电励磁双凸极电机磁链变化范围与输出电压的关系，阐述2类气隙对电机磁链变化范围的影响作用。提出第3气隙概念并给出其定义，推导了第3气隙大小与转子极宽的数学关系，并指出第3气隙的大小对相绕组磁链最小值的影响作用较大。利用2维有限元法分析计算得到不同转子极宽下电机静磁场分布、相绕组磁链以及空载相电势波形；通过瞬态场路耦合分析得到不同转子极宽下电机负载状态相电势波形、整流输出电压平均值和纹波大小。原理样机的实验结果验证了有限元计算和场路耦合分析的正确性。表明定转子极宽相等即第3气隙最大时电励磁双凸极电机输出功率大且输出电压波动小。

电励磁双凸极电机转矩脉动分析与抑制83-89

摘要：传统标准角度控制方式下，电励磁双凸极电机（doubly salient electro—magnetic motor，DSEM）存在较大的转矩脉动。为减小转矩脉动影响，进一步研究DSEM在风力发电、航空航天等领域的应用，对DSEM转矩脉动产生的机理进行深入分析，并在转矩脉动分析基础上，提出新型转矩内环和新型转矩分配2种控制策略以抑制换向转矩脉动。以2kW、12／8极DSEM为例进行了仿真验证，并对2种控制策略进行比较。结果表明，与传统控制方式相比，采用所提出的新型转矩控制策略可以有效地抑制DSEM转矩脉动。

双Y移30°永磁同步电机的空间矢量调制90-98

摘要：阐述了双Y移30°永磁同步电动机电压空间矢量脉宽调制（pulse width modulation，PWM）技术的2种矢量选择方式，提出一种新颖的空间矢量过调制技术。过调制区域根据调制度分为4种模式。在过调制方式Ⅰ和Ⅱ中，对z1-z2电压平面上的电压矢量采用不同的优化策略。依据电压输出矢量自身的特性，提出了一种易于DSP实现的寻找次优解的方法。为进一步提高直流母线电压利用率，过调制方式Ⅲ和Ⅳ采用两电压矢量调制，不再对z1-Z2电压平面上的电压矢量进行优化。通过仿真计算，对输出电压的波形和谐波成分进行分析。构造基于低功耗定点数字信号处理器TMS320F2812的7．5kW双Y移30°永磁同步电动机控制系统。实验结果证实提出方法的正确性和可行性。

空内冷汽轮发电机的转子多路通风均匀性99-104

摘要：建立110MW空内冷汽轮发电机转子冷却通风道一个槽（包括端部、轴径向及副槽）的半轴向段三维物理模型，并基于有限体积法对该物理模型进行旋转湍流流场数值模拟，分析了端部、轴向段和副槽通风段的空气速度、流量分布特点。采用绕组轴向单位长度供风量等概念评价冷却风量分布均匀性，分析了轴向及副槽通风段长度、副槽中心截面高度、出风口直径变化对转子各通风道风量分布的影响。结论可为空内冷汽轮发电机转子风道优化设计提供理论参考。

永磁接触器位移分段PWM控制及吸合过程动态特性分析113-118

摘要：在分析永磁接触器吸合特性的基础上，提出位移分段的控制策略，实时检测接触器动铁心位移，并据此调整控制电压脉宽调制（pulse width modulation，PWM）占空比，使接触器的动态吸力和反力特性达到良好的配合，实现最优运动特性下的吸合控制。建立在位移分段PWM智能化控制下吸合过程的动态特性方程，耦合电压平衡方程和机械运动方程，采用4阶龙格一库塔算法仿真永磁接触器整个吸合动态过程。仿真结果与实验测量较吻合，验证了动态特性方程和仿真方法的正确性。最后，针对提出的控制策略，通过实验比较了4种不同分段的PWM控制方案，选出了最佳，可显著降低永磁接触器动触头及动铁心的闭合速度，并减少由其碰撞带来的触头一、二次弹跳。

低频变频电源测量铁磁元件伏安特性的一种补偿计算方法125-129

摘要：低频下测量铁磁元件的伏安特性能够弥补工频试验的不足，低频试验方法已被列入一些标准中。但是目前的低频电源试验方法，没有对铁心损耗、绕组直流电阻等因素的影响进行充分的分析，使得低频试验结果和工频实测结果之间存在较大的差异。对铁磁元件的等效模型进行分析，提出一种采用低频变频电源的试验方法和补偿计算方法。推导出一组补偿计算公式，对铁磁元件的铁损及绕组直流电阻的影响进行补偿，使补偿后的低频试验数据与工频实测结果具有良好的一致性。

中国电机工程学报杂志电工理论与新技术

基于二维磁特性测量的电工钢片矢量磁滞模型130-135

摘要：提出一种模拟电工钢片复杂磁特性的矢量磁滞模型。该模型考虑频率、磁化历史等因素对磁滞特性的影响，模型中磁滞系数与磁阻系数的确定是基于双激励二维磁特性测量实验获得的，在实验中通过对磁通密度变化轨迹的控制实现对磁场强度波形的测量。所提出的模型既避免了传统磁滞模型数学表达的复杂性，又提高了模拟的准确度，更适用于工程应用。通过与传统模型及实验测量结果的比较，证明了所提出的模型能更有效、更准确地模拟电工钢片的复杂磁特性。