适用于光伏／燃料电池发电的组合式直流升压变换器
摘要：光伏／燃料电池并网发电系统是目前可再生能源应用领域的重要研究方向，然而上述2类电源的直接输出电压较低，通常需要一高升压变比的直流变换器将其提升到较高电压来供给并网逆变器，但直流变换器的高频纹波电流又会影响上述2类电源的使用寿命和工作效率，针对上述问题提出一种组合式直流升压变换器，给出了该变换器的2种控制方法——互补控制和交叉移相控制，分析了该变换器在每种控制策略时的工作原理和基本特性。通过一台1kW的原理样机，验证了该变换器具有以下特点：较高的升压变比，可以有效降低主开关管的电压应力和输入电流纹波，同时具有较小的输出电压纹波。高压变压器寄生电容对串联谐振变换器特性的影响
摘要：高压串联谐振变换器广泛应用于电容器充电、静电除尘等系统中。然而，高压变压器寄生电容的存在，使得客观上并不存在理想的高压串联谐振变换器。定量分析了高压高频变压器的寄生电容对工作于断续谐振电流模式（discontinuouscurrentmode，DCM）的串联谐振变换器特性的影响，这些特性包括临界断续谐振频率、归一化输出电流和软开关。当考虑高压变压器寄生电容后，串联谐振变换器实际上已经演变为LCC串并联谐振变换器。通过对DCMLCC谐振变换器在不同工作阶段的数学分析、推导和归一化处理，得到了具有封闭形式的电路特性的表达式。通过分析发现，随着等效电压增益的增加，DCMLCC谐振变换器的正向和反向谐振过程均由两元件谐振向三元件谐振过程转变，临界断续频率升高。以图形曲线的方式给出了量化的分析结果。通过比较两类典型的控制方法可知，第二类典型控制方法具有更高的电流输出能力和能量传输效率，是一种优化的控制方法。所得分析结果可为工作于断续谐振电流模式的高压串联谐振变换器的设计提供参考，特别对电容充电和静电除尘电源具有工程应用价值。三相电压型PWM整流的新型双闭环控制策略
摘要：同步旋转d-q坐标系下的电压、电流双闭环控制，广泛应用于三相电压型PWM整流器。该方案结构简单，比较适合基于数字处理芯片的数字控制系统。由于交流侧电感工艺存在差异，且当电流很大电感饱和时，电感值也会有变化，实际控制系统往往忽略掉耦合项；而电压外环的非线性也使得控制系统的性能提升受到限制。提出一种新的电压电流双闭环控制策略，其中电流内环借鉴合成矢量的思想，提出同步旋转d-q坐标系下无电感￡参数的电流解耦控制方法：电压外环采用电压平方为控制量实现线性化的间接电压控制。仿真与实验结果均验证了所提方法的正确性和有效性。采用参数辨识及新型主动阻尼控制的LCL滤波脉宽调制整流器
摘要：采用LCL滤波器的脉宽调制整流器一般需要检测电网电压、电流及直流母线电压，为抑制谐振还需检测交流滤波电容支路电压或电流。过多的传感器增加了整流器成本，且检测所得电网电压实际易受电网内感抗干扰，影响整流器稳定运行。首先提出一种基于电网参数辨识的虚拟磁链定向控制方法。在整流器启动之前，采用遗传算法辨识电网感抗、频率、幅值和初始相位角等参数，以获得虚拟磁链及其初值的精确观测。为抑制LCL滤波器谐振，提出一种通过一阶高通滤波器回馈整流器侧电流高频分量的新型有源阻尼控制方法，建立频域模型，分析高通滤波器参数对谐振抑制效果的影响。所提控制策略只需检测直流母线电压及整流器侧两相电流，省去了电网电压传感器及交流滤波电容支路电压或电流传感器。仿真和实验分析证实了该控制策略有效性。高功率密度单相变换器的直流有源滤波器研究
摘要：单相变换器系统会产生二次脉动功率，使直流母线电压出现二次脉动，危害整个系统。一般采用在直流侧并联大电容或LC谐振电路的方法来抑制直流母线电压的二次脉动，但增加了系统的体积和重量，功率密度较低。为提高系统的功率密度，采用了一种能量双向流动的Buck有源滤波器来抑制直流母线电压的二次脉动。推导滤波器完全补偿脉动功率时电容电压和电流方程，并在此基础上针对高压大功率场合提出双闭环无差拍加重复的控制策略。无差拍控制可提高系统阻尼，重复控制可增加稳态精度。从脉动能量存储、控制带宽两方面讨论APF的参数设计。仿真和实验证明了所提方案能显著减小直流侧滤波电容，提高系统功率密度。d-q-0坐标系下链式STATCOM电流控制策略
摘要：推导d-q-0坐标系下链式静止同步补偿器（staticsynchronouscompensator，STATCOM）数学模型，应用线性控制方式，提出d-q-0坐标系下简化的STATCOM模型，设计解耦控制算法，给出解耦控制模型，并进行仿真验证。仿真表明：应用优化设计的控制参数，d-q-0坐标系下链式STATCOM三相电流控制具有较好的跟踪性能和控制精度；在a-b-c、d-q-0坐标系下电流控制都具有良好的快速跟踪性能，表明电流调节器设计方法及参数整定的可行性和有效性。一种三相二臂的三电平有源电能质量补偿器
摘要：为治理非线性不平衡负载的电能质量问题，研究一科简化型三电平有源电能质量补偿器。它由三相二臂三电平逆变器与直流均压电路组成。在分析逆变器的结构和数学模望的基础上，推导逆变器的无差拍控制公式。由于两开关臂在无差拍控制上有耦合关系，为此前馈解耦方法被用来实现暖个三电平开关臂的独立控制，提高系统的稳定性。针对直涌侧均压问题，采用一种小容量的均压电路，并提出基于电流闭环的均压控制方法，可实现直流侧电压动态均衡。最后，仿真和实验结果验证了所提出结构和控制方法的正确性。一种实用的大容量电力电子系统高速光纤环网拓扑及其协议
摘要：基于串行光纤通信技术的分布式控制是大容量电力电子变流系统的一个发展方向。该文针对现有电力电子变流系统分布式控制方案存在的一些缺陷，提出一种软件控制可切换数据通道的高速光纤环形网络拓扑结构，并制定了简单可行的通信协议，简化了通信控制的软件编程和测试难度，提高了同步精度，同时也较大程度地减小了整个高速光纤环形控制网络的传输延时，扩展了基于高速光纤环网通信拓扑的分布式控制方案在复杂高性能电力电子变流系统中的应用范围。最后，该文给出了相应的数据传输、数据源切换以及反馈数据上传等方面的实验结果，验证了该种网络拓扑及协议的正确性、有效性和可行性。H桥驱动下的单绕组无轴承薄片电机功率系统故障分析及容错控制
摘要：针对由H桥驱动的单绕组无轴承薄片电机因功率系统开关管发生故障导致电机无法正常运行的问题，以六相单绕组无轴承薄片电机为例，分析了开关管发生开路和短路故障时H桥的工作模态以及故障对系统造成的影响。在故障分析的基础上，对电机短路电流数学模型进行了推导，提出统一的故障容错控制方法。该方法通过非故障相电流重构，补偿功率模块故障对系统造成的影响，提供电机稳定运行所需悬浮力与转矩。通过有限元分析，验证了短路电流模型的正确性及故障容错方法的有效性。以1相和2相绕组功率开关管发生开路或短路故障为例，在一台原理样机上实验验证了理论分析与仿真结论。无传感器内置式永磁同步电机低速运行转子位置鲁棒观测器
摘要：低速运行控制是无位置传感器内置式永磁同步电机finteriorpermanentmagnetsynchronousmotor，IPMSM）控制系统的关键技术。为了改善无传感器IPMSM矢量控制系统的低速性能，研究了一种基于高频信号注入的转子位置鲁棒观测器，以使位置观测环节具有较强的抗负载扰动能力。在分析扰动转矩可能导致观测器收敛到磁极相反位置问题基础上，针对扰动转矩特性对转子位置鲁棒观测器的结构进行设计。根据阶跃式和斜坡式扰动转矩特性及位置观测误差期望指标，采用极点配置的方法对观测器反馈增益矩阵参数设计进行分析。通过IPMSM无传感器矢量控制系统验证了该转子位置鲁棒观测器的有效性。采用扰动转矩观测器的低速电机伺服系统
摘要：伺服电机驱动系统的性能受各种量化误差、采样误差，及电机转矩脉动等因素的影响。特别是在低速运行时，速度反馈精度和动态性能都受到极大限制，因此电机往往处于无规律地转和停状态，速度很难控制。该文采用预期电流控制和基于位置信号的含滤波器的扰动观测器相结合的方法，仅使用普通分辨率（1000ppr）的光电编码器，就可对一台无槽式永磁同步伺服电动机实现低速运行（1r／min左右）平稳控制。实验结果表明，所提控制策略效果好、容易实现，有较强的实用性。一种新型的磁悬浮开关磁阻发电机
摘要：为了减弱传统磁悬浮开关磁阻发电机内悬浮力绕组与发电绕组之间存在的强耦合问题，并改善悬浮力性能，提出了一种新型的磁悬浮开关磁阻发电机。结合电机结构说明了运行机理，并基于磁通分布以及绕组磁链的有限元计算结果推导了数学模型。该发电机的混合定子上依次设置悬浮极和发电极，可以减弱悬浮和发电子系统的耦合影响，实现二者的独立控制，并且悬浮极与转子齿的对齐面积等于转子齿宽，可以在发电机运转过程中产生恒定的悬浮力，增强径向负载能力，改善悬浮性能。有限元仿真结果验证了所提方法的正确性和有效性。基于电感线性区模型的开关磁阻电机无位置传感器技术
摘要：无位置传感器起动和低速运行控制是开关磁阻电机研究的难点问题。分别针对静止、带初始转速，以及驱动运行3种模式进行了研究，提出了一种基于电感线性区模型的开关磁阻电机无位置传感器控制方法。该方法采用电流斜率差值计算法来辨识全周期的电感信息；并通过设计电感比较逻辑实现电感线性区的估计；在电感线性区建立了角度一电感关系的数学模型，可以直接估计出转子位置和转速信息，实现无位置传感器无反转起动和运行控制。实验结果验证了理论分析的正确性和可行性。基于交叉耦合效应的车用内置式永磁电机转子位置估计
摘要：该文提出一种基于滑模观测器和基于凸极效应信号注入相结合的、考虑电机中电感交叉耦合效应的内置式永磁同步电机无速度传感器控制方法。系统在硬件在环平台中实验。直轴和交轴电感间的交叉耦合效应由有限元法算得。所提出的方法能使内置式永磁同步电机获得更好的运行性能。硬件在环平台验证了Matlab／Simulink的结果。样机实验得到的结果与Matlab仿真以及硬件在环实验的结果相吻合。实验结果表明，所提出的算法是有效的，硬件在环平台在一定程度上能模拟样机实验。新型冷却结构超高精度平面电机定子温度场分析
摘要：根据超高精度平面电机温升指标和运行特点，采用一种新型的双层直接水冷结构形成热绝缘，减少热量的扩散。根据计算流体力学理论，对试验样机的定子部件建立数学模型，运用ANSYSWorkbench软件中FLUENT模块对平面电机定子流固耦合传热模型进行仿真计算，得到不同水冷结构和不同工况下冷却液的流场、定子部件的温度场分布。将耦合场计算结果与实测结果进行对比分析，确定定子部件局部热点、温度传感器的安放位置和不同工况下冷却液的流量。研究结果为平面电机的结构、驱动器和冷却系统的优化设计提供了理论依据。并列式混合励磁磁通切换型电机及其电流矢量控制策略研究
摘要：为解决永磁磁通切换式电机磁场调节困难的问题，研究了一种新型并列式混合励磁磁通切换型（parallelhybridexcitedflux．switching，PHEFSl电机，该电机继承了永磁磁通切换电机功率密度高、反电势正弦等优势，且具有较强的对称调磁能力。结合磁路仿真对该电机电感特性和弱磁性能进行了理论分析，建立了PHEFS电机的数学模型，提出了id=0最大转矩铜耗比电流矢量控制策略，通过对励磁电流和电枢电流的合理分配，在保证静态特性的同时，达到最大转矩铜耗比，以提高电机的运行效率。原理样机的实验结果证明了该电机良好的调磁性能及所提算法的合理性与有效性。基于无单元伽辽金法的电机电磁场计算
摘要：无单元伽辽金法（element．freeGalerkinmethod，EFGM）在电磁计算领域已经实现了初步应用。但是，面对结构复杂多介质场域问题时，介质间的交界条件需要额外处理以及建模过程繁琐等缺点，限制了该算法的发展。该文针对电机电磁场域的特点，提出在求解此类场域边值问题时，介质问交界条件近似满足，不必额外处理，并从理论上证明了论点在应用中具有可行性。相对于有限元法，文章分析了算法在复杂结构多介质电磁场应用中的优势，并将其引入到凸极同步电机空载磁场的计算中，结果验证了该文提出的观点是正确的。针对建模繁琐等问题，文章提出了可供参考的处理方案。非重叠Mortar有限元法及其并行计算在静电场问题中的应用
摘要：采用Mortar有限单元法（mortarfiniteelementmethod，MFEM）能够得到正定、对称的系数矩阵，而且刚度矩阵是分块对称的，这种特点适合于并行迭代求解。阐述了非重叠Mortar有限单元法（non-overlappingMFEM，NO-MFEM）的基本原理，介绍了适合于NO-MFEM并行计算的区域分解策略以及并行求解的基本流程。针对简单2维静电场问题，使用NO-MFEM进行了并行计算，并与理论值和串行计算结果进行对比，验证了所提方法的有效性。同时，对于非协调网格造成的计算误差进行了分析。NO-MFEM法的并行计算为工程应用中优化设计问题的区域分解和并行求解提供了一种新的选择。
