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中国电机工程学报 2011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

可关断器件阀运行试验的等效性及稳态试验方法1-7

摘要：对可关断器件阀运行试验等效性进行研究,研究内容包括试验方法、方法的实现和试验等效性的分析3部分,其中试验方法包括试验对象的确定、阀应力分析及应力数学模型的建立、试验要求和试验内容的研究和等效试验方法的研究。以基于由IGBT组成的模块化多电平换流器（modular multi-level converters,MMC）阀的柔性直流输电装置稳态运行试验为例,对MMC阀的稳态运行试验方法、试验电路和试验等效性分析等内容进行研究,验证了等效试验方法的正确性。

粒子群与PIDNN控制器在VSC-HVDC中的应用8-13

摘要：海上风电场并网柔性直流输电系统中,双闭环PI调节器常用来控制风场侧和电网侧变流器,该方法较为成熟,但存在采用的调节器过多、且参数整定困难等不足。文中以神经网络中间层至输出层的权值作为粒子群寻优参数,采用粒子群（particle swarm optimization,PSO）算法设计PID神经网络（PID neural network,PIDNN）控制器,并将该控制器用于控制海上风电场柔性直流输电变流器。根据PIDNN的结构特点,经过简单改进,即将输入层至中间层的权值设定为定值,这时粒子群只需优化中间层至输出层权值,能够明显减少粒子维数,并提高训练速度。用训练获得的PIDNN控制器代替传统PI调节器,建立变流器控制系统的传递函数,开展仿真研究。结果表明,基于合作粒子群算法的PIDNN控制器与传统PI调节器相比,系统的瞬态和稳态性能有明显提高;与传统PIDNN和PSO方法相比,训练次数明显减少,为实施在线训练奠定了基础,同时,也为海上风电场柔性直流输电变流器提供了一种可行的控制方案。

级联型静止同步补偿器的直流电压检测及控制方法研究14-19

摘要：基于移相式载波脉宽调制原理,提出一种实用的检测各逆变单元直流电容电压的方法。该方法可大大减少传统电压检测方法中所需传感器的数量、简化系统结构、提高系统稳定性。在此基础上,提出直流电容电压平衡控制的方法。在基于Simulink的±50Mvar STATCOM仿真模型上进行仿真研究,搭建基于DSP的±1.5kvar STATCOM物理模拟装置。仿真和实验结果验证了所提出的电压检测及控制策略的正确性和可行性。

基于电压型换流的矩阵变换器输出电压补偿方法20-27

摘要：分析矩阵变换器电压型两步换流过程导致的输出电压误差,着重分析开关管寄生电容对换流过程电压误差的影响,并提出一种补偿方法。指出开关管寄生电容的充放电过程会导致开关管在关断时管压降上升时间延长,在负载电流较小的情况下导致实际输出电压误差小于理论输出电压误差。给出考虑开关管寄生电容后电压型两步换流过程导致的输出电压误差的通用表达式。在考虑开关管的通态压降后给出一种对输出电压的补偿方法,该方法不仅可消除矩阵变换器各种非线性因素导致的输出电压波形畸变,并且可使期望输出电压与实际输出电压相符。开环阻感负载实验及感应电机低速运行矢量控制实验证明了补偿方法的正确性。

一种采用辅助变压器的ZVS三电平DC-DC变换器28-33

摘要：针对三电平变换器通常在轻载工作状态下滞后桥臂开关管实现零电压开关（zero voltage switching,ZVS）较为困难,整流二极管两端也存在电压尖峰和振荡的问题,在常规的三电平变换器主电路拓扑中加入辅助变压器,使其在宽负载范围内实现软开关。对三电平变换器的工作原理及宽负载范围内实现ZVS的可行性进行详细分析。该新型拓扑是通过一台24V/10A,80kHz的实验样机进行了验证,实验结果表明变换器能够在宽负载范围内实现ZVS,并具有良好的性能。

电压型PWM整流器预测直接功率控制34-39

摘要：将预测直接功率控制用于电压型PWM整流器。该方法基于功率预测模型,在固定时间间隔内以满足功率误差最小为原则来选择电压矢量,从而完成直接功率控制的定频控制。借助于空间矢量调制原理实现开关状态的选择,简化了预测直接功率控制的实现过程。为了消除控制延时引起的功率误差,控制系统设计了控制延时补偿方案。2kW样机的实验结果显示,与传统相电压定向控制相比,预测直接功率控制具有更快的功率响应。另外,对控制延时的补偿显著提高了系统的动态性能。

基于多分辨率控制算法的中频有源电力滤波器47-51

摘要：机载中频有源电力滤波器（active power filter,APF）的谐波补偿效果直接取决于其电流控制环的带宽。基于APF系统中各个控制任务对带宽要求的深入分析,提出一种多分辨率控制策略,以充分合理利用数字信号处理器（digital signal processor,DSP）资源,以期最大限度提高电流环带宽、改善补偿效果。首先分析控制延时对电流环带宽影响,确定最大允许的控制延时时间。以此为依据,将控制任务分成高低频两类,通过第n个高频控制周期的拓展,把低频控制周期嵌入其中,解决了DSP计算资源不足的难题。研制了一台20kVA实验样机,实验结果证明控制的有效性和正确性,并且系统具有良好的动态性能。

中国电机工程学报杂志电机与电器

下垂特性对直驱永磁风电系统的小扰动稳定影响52-59

摘要：为了研究频率、幅值下垂特性对直驱型永磁风电系统小扰动稳定性的影响,建立了包含永磁同步电机（permanent magnet synchronous generator,PMSG）的单机无穷大系统小扰动稳定性分析的数学模型;采用最大功率点跟踪控制（maximum power point tracking,MPPT）,保证风力发电机输出功率最大;研究了网侧变换器基于下垂特性的控制方案,理论分析表明,下垂特性对系统的小扰动稳定性有较大影响;利用Matlab建模,对系统在不同下垂特性系数条件下进行了时域分析。仿真结果验证了理论分析的正确性,为采用下垂特性控制的直驱型永磁风力发电系统安全稳定的并网运行提供了一些可借鉴的理论依据。

考虑饱和及转子磁场谐波的永磁同步电机模型60-66

摘要：永磁同步电机的电感和永磁体产生的磁链会随饱和程度不同而改变、转子磁场通常含有大量空间谐波,这些都会对电机的运行特性造成影响。目前常用的永磁电机模型无法反映这些影响。提出了一种基于有限元的永磁同步电机一般化d-q轴模型建模方法。考虑饱和以及转子磁场谐波的影响,建立了永磁同步电机非线性d-q轴模型。通过Ansoft 有限元计算获得了电机的d、q轴电感、永磁体磁链与电流的非线性关系。根据非线性模型,建立了基于M函数的永磁同步电机一般化Simulink仿真模型。对一台永磁同步电机进行仿真和实验,结果表明,该非线性模型正确且精度较高,为永磁同步电机特性及其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。

永磁同步电机伺服系统抗扰动自适应控制75-81

摘要：为使永磁同步电机（permanent magnet synchronous motor,PMSM）伺服系统能够满足某些驱动场合时变惯量、时变负荷的工作特性,提出一种具有抗扰动作用的自适应转矩控制方法。针对时变惯量,采用朗道离散时间递推算法对惯量进行实时估计,然后用辨识得到的惯量当前值依照规则对速度控制器各参数进行整定,使伺服系统在惯量发生变化时仍具有良好的动静态性能。针对时变负荷,采用一种简单的降维负载观测器对负载力矩进行辨识,并用辨识得到的负载力矩值对变载引起的速度扰动进行自适应补偿,以提高系统的鲁棒性。以一台面贴式永磁同步电机为对象进行试验,结果表明所提出的自适应算法有效,参数辨识的收敛速度较快,该方案所采用的补偿措施对系统参数变化和扰动等有很强的鲁棒性,能应用在一些时变负荷、时变惯量的驱动场合。

双馈式变速恒频风力发电机的无功功率机制及特性研究82-89

摘要：双馈式变速恒频风力发电机的无功功率机制及特性研究,对于提高机组并网运行能力和电力系统电压稳定性具有重要意义。采用双馈感应发电机（doubly fed induction generator,DFIG）等效电路,推导了其无功平衡方程。依据平衡方程,讨论了不同频率定、转子回路的无功折算关系,揭示了DFIG具有灵活强大无功调节能力的机制。研究了不同运行工况下DFIG定、转子无功特性,重点总结了转差率、定子无功对转子无功的影响规律。仿真实验证明了理论分析的正确性。

电网电压故障时双馈异步发电机定子磁链的动态特性研究90-96

摘要：推导电网电压对称故障和不对称故障条件下双馈感应发电机（doubly-fed induction generator,DFIG）在正、反向同步旋转坐标系中的数学模型,分析了电网故障时DFIG的动态特性,并给出DFIG定子磁链在对称及不对称电压故障情况下的完整解析表达式。通过对持续时间分别为50ms和100ms的2种电压故障的仿真对比分析,指出电网电压对称故障时磁链会以工频振荡,而不对称故障条件下磁链则以2倍工频振荡,且在持续时间为整数倍工频半周期的故障情况下,电网电压恢复时磁链振荡的幅度是电压跌落时幅值的2倍。分别对各种典型故障情况进行了仿真,仿真结果验证了理论分析的正确性。

结构参数对高温超导直线感应电机电磁性能的影响97-103

摘要：设计了一种新型高温超导直线感应电机,初级线圈为Bi-2223/Ag高温超导线圈,采用单层整距集中绕组结构排列。高温超导直线感应电机临界电流的大小主要由电机初级槽漏磁通密度决定,电磁力的大小主要由空气主磁通和次级感应板涡流决定。电机结构参数对电机磁场的分布影响很大。使用有限元法比较分析了恒流条件下电机槽宽、槽高和绕组匝数对电机稳态和瞬态电磁性能的影响,研究了电机结构参数对电机最大槽漏磁通密度、电机推力和电机垂向力的影响。

考虑旋转磁通和趋肤效应的变系数铁耗计算模型104-110

摘要：为了准确计算高速永磁无刷电机定子铁心损耗,分析不同磁化方式下的磁滞损耗变化规律,以及损耗系数随频率变化规律,提出一种改进的铁心损耗计算模型。该模型借助谐波分析的方法,考虑了电机中交变磁场、旋转磁场以及高频时趋肤效应对定子铁心损耗的影响。利用该模型分析PWM调制电流谐波、永磁体充磁方向,以及磁钢斜边角对高速永磁无刷电机定子铁心损耗的影响。实验结果表明,与传统的模型相比,该模型计算结果更接近于实测值,在高低频时的计算误差均在10%以内。

定子磁链提前换相增加直线永磁无刷直流电机的推力118-123

摘要：电磁弹射用直线永磁无刷直流电机在高速时,因换相时间过长而导致平均推力跌落明显,需要实施提前换相来提升推力,而已有的提前换相方法或者算法复杂,或者严重依赖电机参数。提出一种用定子磁链矢量实施提前换相的方法。该方法无需实时计算提前换相角,只依赖相电阻一个参数。利用磁链空间矢量间的相位关系解释了该方法的提前换相原理,通过提前换相角的解析表达式说明了该方法具有提前换相角可随相电流自动调节等控制性能,最后给出了换相实施方案。仿真和实验结果表明,所述方法可顺利实施换相,且可有效提升电机的输出推力。

中国电机工程学报杂志电工理论与新技术

基于频变参数辨识的共模扼流圈集中参数模型132-137

摘要：为避免传统阻抗测量法受寄生参数与导线非理想特性的影响,造成误差较大,以及无法表征模型参数随频率变化特性的问题,提出基于频变参数辨识的共模扼流圈高频建模方法。建立共模扼流圈高频集中参数模型,模型包括共模扼流圈的绕组电感、绕组漏感、绕组间寄生电容、绕组内寄生电容、磁心等效电阻和绕组铜损等效阻抗。采用在传统最小二乘法的基础上引入遗忘因子和矩形窗的算法,对模型中的频变参数进行辨识提取,证明了该方法的均方收敛性。通过对比一个实际共模扼流圈在150kHz～30MHz的扫频结果和仿真结果,验证了建模方法的合理性。研究发现,共模扼流圈在谐振频率处对电磁干扰的抑制效果最好,通过共模扼流圈对一开关电路产生的电磁干扰的抑制情况验证了这一结论。

中国电机工程学报杂志行业信息

《中国电机工程学报》2010年度刊登电工电机领域论文排行138-138

摘要：2010年,《中国电机工程学报》共刊登电工电机领域论文240篇,这些论文来自国内外54个单位,较为全面地展现了电工电机领域的科研进展与学术进步,为本刊打造国际知名、国内一流的高水平学术期刊发挥了重要作用。《中国电机工程学报》编辑部全体同仁在此向支持本刊工作的广大专家学者致以最衷心的感谢和最诚挚的问候!现将2010年我刊电工电机领域作者单位的统计结果予以公布,感谢这些单位给予我们的大力支持和信任。