新型S／SP补偿的非接触谐振变换器分析与控制
摘要：非接触谐振变换器的补偿方式直接影响到系统的增益特性和控制特性，是非接触能量传输技术的研究重点之一。考虑到非接触应用场合中的变参数特性，论文提出了一种可适应负载及变压器参数变化的新型的串／串并（series／seriesparallel，S／SP）补偿拓扑。该补偿拓扑具有增益交点处输入相角为零，且增益交点值固定不随变压器耦合系数而改变的优点。论文对该新型补偿拓扑进行了特性分析；并针对其增益交点处输入相角为零以及增益交点处增益曲线相对平坦的优点，提出锁相环（phaselockloop，PLL）控制和恒频控制2种控制策略。采用所提出的补偿方式，设计了一台PLL控制60W的谐振变换器和一台1．5kW恒频控制的原理样机。实验结果与理论分析一致，验证了所提出的新型补偿方式的优点。1．5kW的样机在10cm气隙满载条件下效率达到95．2％。不同零序电压注入的NPC三电平逆变器中点电位平衡算法的比较
摘要：中点箝位型（neutralpointclamped，NPC）三电平逆变器已被广泛应用，中点电位的平衡是其关键技术之一。首先建立基于零序电压注入的中点电位的数学模型，然后根据模型分析采用三种不同零序电压注入的计算方法。在实验室搭建三电平并网逆变器实验样机，比较在不同功率因数下，3种不同零序电压注入方法的中点电位动稳态平衡能力。结果表明，3种方法均能很好地平衡中点电位。此外，在实际条件下，上下电容值常会不相等，因此有必要补充在上下电容值误差为12％条件下的实验。实验验证了3种不同零序电压注入方法在上下电容值误差较大时仍能很好地控制中点电位的平衡。一种带有无源无损箝位的高增益直流变换器
摘要：受到电路中元件的等效串联阻抗（equivalentseriesresistance，ESR）的影响，传统的Boost变换器的电压增益十分有限。大量的文献对高增益DC／DC变换器进行了研究，一种新型的非隔离型升压变换器被提出：通过两个开关管的同步通断，实现两个电感的并联充电、串联放电，以获得较高的电压增益。然而，此变换器对于器件参数的一致性要求很高。分析实际情况下，两个电感大小不完全一致，开关管特性参数有差异时，此变换器的稳态工作模态：给出两种无源无损的箝位电路以抑制电路的谐振，实现两个开关管的均压。最后，根据所提出的箝位电路，制作一台100W的原理样机，实验结果证明了理论分析的正确性。DC／DC降压变换器非线性控制及纹波补偿策略
摘要：探索基于李雅普诺夫（Lyapunov）直接法的改进型非线性控制策略，结合Buck变换器，构建基本的状态变量误差项Lyapunov能量函数，引入新的比例型电压外环给定，省去外环积分环节以提高系统的动态响应，导出满足系统稳定收敛的控制方程。并在电流内环控制中引入基于负载电流前馈构建的纹波补偿环节，纹波调节方式提升了内环的动态响应，通过匹配控制参量系数达到输出的近似稳态无差。此外，基于系统的小信号线性模型给出控制参数的选取及系统的性能分析。应用积分复位思想，构建出等效的模拟控制电路，给出有关的仿真实验结果，验证了所提控制的有效性。基于单周期控制的三相PFC整流器输入电流相位滞后及闭环补偿
摘要：三相功率因数校正（powerfactorcorrection，PFC）变换器的单周期控制因其控制简单，无需乘法器及采样输入电压受到广泛研究。但在中频或工频中大功率场合，传统单周期控制策略下的三相PFC变换器将产生输入相电流滞后于相电压的基波相移问题，从而导致系统输入功率因数明显下降。针对三相中频VIENNA整流器分析传统单周期控制策略下产生基波相移的机理，提出一种改进的单周期控制策略，并详细推导该控制策略的核心控制方程，给出具体实现方法。该控制策略能有效的根据变换器负载情况对输入相电流的相位进行自动补偿，从而减小了基波相移量，改善了基于单周期控制的中频中大功率下的三相PFC整流器输入功率因数，减少了系统无功损耗，提高了系统效率。通过实验验证了理论分析的正确性。基于负阻抗补偿法的调速系统阻抗特性分析
摘要：采用高压直流电源供电的多电飞机，恒功率负载大量增加，可能会引起电网电流或电压的谐振，对供电系统的电能质量、稳定性有严重的危害。在用电设备的设计中，首先应保证供电网络的稳定性，在此基础上，还应使电压瞬变和电流瞬变控制在一定的范围内。该文推导采用负阻抗补偿法的直流电网导纳模型，分析其频率特性及负载特性。与传统增大滤波电容法相比，负阻抗补偿法可明显减小谐振幅值，缩短谐振时间，又不依赖于电源内阻。同时分析负阻抗补偿引起的电机启动时的电流瞬变特性，改进电机控制系统的电流限幅方法。通过闭环调速系统的仿真和实验，验证补偿器的设计性能在保证稳定性的同时，可以满足电网瞬变要求。记忆电机的研究综述及最新进展
摘要：记忆电机利用铝镍钴（aluminum—nickel．cobalt，AlNiCo）永磁材料的高剩磁、低矫顽力特性，通过施加瞬时的充去磁电流脉冲来改变永磁体磁化状态，以实现高效的在线调磁，被认为是～种真正意义上的可变磁通永磁电机，非常适于电动汽车、高速机床和飞轮储能等领域的应用。根据施加脉冲调磁电流的方式，记忆电机可以分为交流脉冲调磁型和直流脉冲调磁型两大类。该文分析并总结了现有记忆电机的结构特点、工作原理和各自的优缺点，阐述了记忆电机的关键共性问题，并针对现有记忆电机存在的不足，提出了一类磁通切换型记忆电机。该类电机具有感应电动势波形正弦、气隙磁通易于调节、定位力矩和转矩脉动小和容错能力强等优点，通过在线调磁与驱动的协调控制，可以使之适用于高精度宽调速伺服应用。该文对记忆电机的理论研究与工程应用具有一定的参考价值。内置式永磁同步电机改进型模糊逻辑控制器设计
摘要：针对电动汽车用内置式永磁同步电机（interiorpermanentmagnetsynchronousmotor，IPMSM）参数变化范围较大的问题，提出了一种基于改进型模糊逻辑控制器（fuzzylogiccontroller，FLC）的弱磁控制系统。针对电感参数变化，系统实时根据负载及速度调节d-q轴矢量电流，以保证调节后的电流矢量更符合电机实际参数。建立了50kW电动汽车用内置式永磁同步样机的系统仿真模型，并开发了基于TMS28335DSP的IPMSM弱磁系统的控制平台。实验结果表明，所提控制策略有效的提高了电动汽车用永磁同步电机参数变化时的转矩输出能力和系统效率。基于反推自适应控制的永磁同步电机摩擦力矩补偿策略
摘要：非线性摩擦力矩使永磁同步电机在低速运行时出现爬行现象，严重影响电机低速性能。根据永磁同步电机数学模型及LuGre摩擦力矩模型，引入虚拟控制器概念，从转速方程出发，结合自适应控制和反推设计法，设计反推自适应转速控制器和电流控制器；通过对摩擦力矩和负载力矩进行分离，实现对摩擦力矩的针对性补偿。采用李雅普诺夫fLyapunov）稳定性理论对反推自适应转速控制器和电流控制器进行稳定性分析，得出使系统稳定的控制器参数取值范围。对所提出的控制器进行仿真分析和实验验证，结果表明新控制器对摩擦力矩有一定的补偿作用，可缓解电机低速转速的脉动现象。在满足系统性能指标的同时，可以有效削弱摩擦力矩对永磁同步电机低速运行性能的不利影响。Halbach阵列半闭口槽永磁电机全局解析法研究
摘要：Halbach阵列永磁电机具有出色的转矩输出性能，适用于高精度伺服系统。准确获得其磁场分布是Halbach阵列永磁电机设计及优化的关键。该文采用二维全局解析法分析Halbach阵列永磁电机气隙磁场，为了与实际电机槽型尺寸尽可能接近，定子槽区域划分为槽口和槽身区域。解析所得的气隙磁密、齿槽转矩、电磁转矩、磁链和反电动势波形以及绕组电感值，与有限元分析结果一致性较好，其中反电动势波形与试验测试波形趋势一致，验证了所提解析模型的合理性。并网永磁同步发电机转子永磁体局部失磁特征量的计算与分析
摘要：针对永磁同步发电机转子永磁体在受到高温、大电枢电流、振动等因素影响出现的局部失磁故障，该文对1．5Mw、32极、并联支路数为4的分数槽永磁同步发电机的失磁故障特征进行了研究。首先建立了该发电机全域非对称运行时二维瞬态电磁场数学模型，采用场路耦合时步有限元法，分别对电机在无失磁以及不同程度失磁故障状态下的电磁场进行了计算。通过对失磁故障前后电机磁场分布、不同位置点磁密随时间变化轨迹、气隙磁场谐波含量、支路反电势波形以及各支路电流波形等特征量演变规律的研究，找出了电机失磁故障的特征，为永磁同步发电机失磁故障在线监测和诊断提供了理论依据。最后，通过对一台失磁故障400W、10极永磁同步发电机的仿真计算与实验结果的对比分析，验证了计算方法的合理性。2-4型和4-2型多相永磁无轴承电机电感与悬浮力的对比分析
摘要：准确的电感与悬浮力模型对多相无轴承电机的稳定悬浮起到关键性作用。由于无轴承电机在运行过程中，转子始终处于动态偏心的状态，该文利用改进绕组函数法，详细分析了影响电感变化的几种谐波函数，并分别给出了用于2极转矩磁场、4极悬浮磁场（2-4型）多相永磁无轴承电机和4极转矩磁场、2极悬浮磁场（4—2型）多相永磁无轴承电机的电感解析模型，而且该模型也适用于凸极转子和隐极转子结构。另外，根据虚位移原理推导出相应的悬浮力模型，并利用有限元法对两种模型的电感和悬浮力进行了计算与分析。最后通过对一台五相表贴式永磁无轴承电机进行静力试验与悬浮试验，验证了解析馍型的有效性。64kW双正弦结构无刷双馈发电机的设计与测试
摘要：将正弦结构引入到基于齿谐波原理的无刷双馈电机转子绕组的设计中来，这一绕组设计方式克服了传统无刷双馈电机的导体利用率低、谐波磁动势含量大的缺陷。该文对转子绕组双正弦结构的无刷双馈电机的绕组设计原理、方法以及谐波磁动势计算进行了详细的分析，并以一台64kW样机为例说明双正弦转子结构的设计方法。围绕样机在功率绕组带恒定负载时电机的各有功功率曲线和电机的效率、电机温升、恒定转速下功率绕组带载时输出电压的波形，以及无刷双馈发电系统的动态特性进行样机试验。试验结果表明，采用双正弦方法设计的绕线式无刷发电机具有优良的性能。基于故障特征频率的阶比双谱方法及其在滚动轴承故障诊断中的应用
摘要：当滚动轴承出现故障时，其产生的振动信号往往表现出较强的非线性、非高斯和非平稳特征。为了实现非平稳转速下滚动轴承的故障诊断，提出了一种基于故障特征频率的阶比双谱分析方法（orderbispectrumanalysisbasedonfaultcharacteristicfrequency，OBBF）。该方法先对滚动轴承故障振动信号进行包络解调，利用线调频小波路径追踪算法估计出轴承振动包络信号中的故障特征频率，再基于故障特征频率对包络信号进行等角度重采样，将非平稳的时域信号转化为平稳的角域信号；最后对重采样后的信号进行双谱分析，并取其对角切片，得出故障结论。诊断实例表明，该方法能有效地提取滚动轴承故障振动信号的特征，对滚动轴承故障进行正确的诊断。交流接触器动态响应不确定性的评价方法
摘要：通过实验发现交流接触器动态响应过程中存在不确定性，如同一试品的三相触头表现不一致、同样实验条件下试品的同一触头表现不一致、不同试品在同一合闸相角下触头表现不一致等。该文主要探讨了触头闭合时动态响应的不确定性评价方法。通过对9台CJ20．25型交流接触器进行试验，并对测量的21个动态响应参数进行二级模糊综合评价，从而将其综合为一个指标，最后提出将动态响应的变异系数fumcert作为衡量不确定性的唯一指标。经过实验验证，结果表明该指标可有效反映产品的不确定性程度，比图示法更为直观，操作更为方便。所提的评价方法也适用于其他同类产品动态过程的不确定研究。螺旋线型特斯拉变压器谐振充电特性研究
摘要：利用暂态脉冲变压器和半导体开关产生纳秒快脉冲，是制作小型紧凑化的高频高压脉冲发生器的一种可行方案。与其他变压器相比，螺旋线型特斯拉变压器更容易实现高的输出变比。通过对特斯拉变压器谐振充电原理的分析，给出了其次级电压、峰值输出变比、初级电流及其最大变化率的理论表达式，并进行了相关分析。结合小型螺旋线型特斯拉变压器样机的研制和实验，对其次级电压、初级电流、峰值变比等重要特性及其影响因素进行了进一步测算和论证，讨论了初级回路半导体开关按电流特性选型的方法。研制样机利用在次级电容后串接火花间隙的方式，可以在6．0kΩ的负载电阻上输出变比超过100，上升沿约40ns的脉冲波形。改进三维上流元法计算特高压直流线路离子流场
摘要：考虑输电线路弧垂、杆塔、绝缘子以及线路下方房屋等物体的特高压直流输电线路离子流场计算是三维电磁场数值计算问题，将该问题简单的等效为二维计算问题会导致所关注物体周围电磁参数求解存在较大的误差。该文基于现有的三维上流有限元理论，提出改进算法，采用新型的迭代收敛控制技术，保证了迭代收敛过程的稳定性，采用新的上流有限单元寻找方法，极大提高了程序的计算效率。该文计算了三维同轴圆柱电极间离子流场，数值仿真结果与解析解进行对比，验证了三维改进上流元法的有效性以及效率。对直流试验线路下方房屋模型附近的离子流场进行计算，计算结果与试验数据进行对比，计算方法得到了很好的验证。对特高压输电线路下方走廊附近人体模型表面电场强度进行计算，计算结果表明，相比静电场情况，人体表面电场强度得到了显著的提高。该应用表明改进三维上流元法可以有效地解决三维大规模离子流场计算问题。空气开关电弧电流密度分布的智能反演方法研究
摘要：作为一种非介入式测试手段，基于电磁逆问题求解的磁测试技术在开关电弧等离子体的试验研究中表现出了较好的应用前景。但逆问题的求解有其自身的特点和困难，如非线性、病态性、计算规模大等，因此，为了满足逆问题应用于实际的需要，须在克服病态性的基础上，寻求求解逆问题的高效算法。该文针对空气开关电弧电流密度分布反演重构电磁逆问题的数学模型，基于蚁群、粒子群、模拟退火等优化方法建立了3种智能反演算法，并在对比分析各算法性能的基础上，对适用性较强的基于单点搜索的模拟退火反演算法的关键参数进行了优化。实例分析表明，电弧电流密度分布智能反演方法有效而可靠，能够为电弧内部机理的研究提供一条有效的途径。
