单相并网变换器预测直接功率控制策略研究
摘要：针对单相并网变换器,通过二阶广义积分构造与电网电压、并网电流正交的虚拟电压、电流分量来形成αβ坐标系下的两相系统。将αβ坐标系下的两相系统变换到按电网电压定向的dq旋转坐标系下。推导两相系统在αβ坐标系和dq旋转坐标系下的数学模型,在此基础上简要分析单相并网变换器的矢量控制原理。根据瞬时功率理论和预测方法推导两相系统在dq旋转坐标系下的功率预测模型,根据此模型提出一种预测直接功率控制策略。搭建1kW的样机,对矢量控制和预测直接功率控制进行研究。实验表明预测控制方案的可行性和正确性,与矢量控制相比,预测直接功率控制具有更快的功率响应。采用PI＋重复控制的并网逆变器控制耦合机理及其抑制策略
摘要：对于并网逆变器系统而言,为了抑制并网电流谐波,提高稳态控制精度,常采用重复控制。单一的重复控制动态性能差,PI＋重复控制由于动态性能好、稳态精度高而被广泛应用。然而,比例积分（proportional integral,PI）调节器和重复控制器之间存在控制耦合,在动态过程中使并网电流发生畸变。该文分析了控制耦合机理,提出一种基于改进型重复控制的并网逆变器控制方法,一方面利用零相位跟踪控制（zero phase error tracking control,ZPETC）改善了系统的动态性能;另一方面通过对指令信号的动态延迟处理,抑制了控制耦合。最后通过仿真和实验表明理论分析的正确性和控制策略的有效性。有源升降压逆变器双模式调制策略研究
摘要：新能源发电系统要求逆变器具有宽输入电压适应能力,该文基于有源升降压逆变器拓扑,对恒升压比调制和双模态调制两种调制方法进行对比。双模态调制根据不同的直流输入与瞬时的交流输出电压大小关系,使电路呈现出不同的等效电路结构,且每种结构均只有部分开关管高频工作,有利于提高变换效率。还对两种调制下电感电流、开关管电流应力进行分析比较。实验结果表明,该变换器可双模式工作,具有宽输入电压适应能力。中点钳位型H桥级联单相逆变器新型空间矢量脉宽调制方法
摘要：通过对中点钳位型H桥级联单相逆变器开关状态分析,得到了27种有效开关矢量。提出一种适用于该拓扑结构的单相空间矢量脉宽调制（space vector pulse width modulation,SVPWM）方法,该方法将单相一维空间矢量图分为8个区间。根据期望电压矢量幅值和矢量所在区间以及上一个开关周期的终止矢量进行输出脉冲合成类型判断,并基于开关次数最小原则提出3种矢量合成规则。根据伏秒平衡原理对每种脉冲类型的矢量作用时间进行了计算。提供一种兼顾电压均衡、开关次数最小和开关器件均衡利用的冗余矢量使用法则。利用DSP和FPGA芯片实现所提出的算法。仿真和实验验证了提出调制方法的正确性和可行性。用于并联型有源电力滤波器的谐振调节器选择性特性比较分析
摘要：为减小运算量,并联型有源电力滤波器的电流指令可以通过负载电流减去其中的基波成分获得。但该方法生成的指令包含各次谐波成分,为混合谐波指令。此时,为实现选择谐波补偿功能,电流环调节器需具有良好的选择性特性。该文以选择性特性为重要指标,详细比较分析比例谐振调节器和矢量谐振调节器的调节特性。文章从原理推导、电流调节性能、以及对系统稳定性的影响3个方面对两种谐振调节器进行对比研究。通过研究发现,比例谐振调节器未考虑被控对象影响,选择性特性较差,适用于电流指令已精确生成的场合;而矢量谐振调节器充分考虑了被控对象影响,具有良好的选择性特性,适合上述拥有混合谐波指令、又要求实现选择谐波补偿功能的场合。最后,通过一台10 kVA实验样机对上述结论进行详细验证。模块化多电平变流器子模块电容的设计方法
摘要：研究模块化多电平变流器（modular multilevel converter,MMC）中桥臂的功率特性,并求得桥臂的瞬时功率解析表达式和MMC稳态运行时流过桥臂电流的直流分量。通过研究桥臂的等效充放电电路,求出充放电电流的解析表达式,并据此导出电容电压波动分量的解析表达式。根据电容电压波动分量的表达式,画出电容电压波动分量的幅值与调制比和功率因数角的关系曲线,并分析波动分量的来源及特性,求取波动分量的幅值与调制比和功率因数角的解析表达式,进而提出电容大小的设计方法。通过算例验证了电容电压波动分量的表达式和电容设计方法的正确性。互变参数双混沌调制SPWM波生成原理及实现方法
摘要：利用混沌序列对三角波进行混沌扩频,进而实现混沌脉宽调制（pulse width modulation,PWM）,可以达到降低正弦脉宽调制波（sinusoidal pulse width modulation,SPWM）谐波峰值、减少机械谐振等目的。针对传统SPWM波混沌调制在实现时混沌序列很快进入周期以及运算量大的问题,该文提出一种由传统Logistic混沌映射和Tent混沌映射相结合的改进的互变参数双混沌序列映射,并给出对应的SPWM波生成方法。与传统混沌序列生成方法相比,该方法具有较低的运算资源消耗,较快的运算速度和较好的混沌性,且混沌序列周期明显增加。接着给出基于现场可编辑逻辑门阵列（field-programmable gate array,FPGA）的硬件实现方法,并将该方法生成的SPWM波与其他调制方法生成的SPWM波进行对比分析。结果表明,该算法实现简单,占用资源少,并可明显降低谐波峰值。《中国电机工程学报》连续12年荣获“百种中国杰出学术期刊”称号,3篇论文荣获“中国百篇最具影响力论文”
摘要：2014年9月26日,科技部中国科学技术信息研究所在北京国际会议中心召开了中国科技论文统计结果会,了2013年度中国科技论文统计结果,包括《2013年版中国科技期刊引证报告（核心版）》、中国国内和国际科技论文产出状况、总体趋势分析以及国际和国内影响等。永磁同步电机的相关辨识法自整定速度控制
摘要：永磁同步电机（permanent magnet synchronous motor,PMSM）驱动在各类伺服系统中得到了广泛应用,对不同的电机和负载,通常其驱动器参数调整要一对一地手动完成,费时费力,且整定结果不够精确。该文提出了一种基于相关辨识的PMSM速度环自整定方法,针对速度环被控对象存在的积分环节导致的不能直接辨识的问题,引入角加速度观测器,通过对电流给定量施加伪随机序列（M序列）,采集电流给定量与角加速度响应,并计算其互相关函数,辨识出电流至角加速度的脉冲响应函数序列。根据辨识结果、速度环期望频率特性及电流至角加速度传递函数形式,完成了速度调节器控制参数的整定。最后,在基于DSP的实验平台上,对这种相关辨识速度环整定方法进行了实验研究,证明了该方法的有效性和工程实用性。一种永磁同步电机直接转矩控制无传感器运行优化方法
摘要：为了改进自抗扰控制器（active-disturbance rejection control,ADRC）性能,同时解决永磁同步电机（permanent magnet synchronous motor,PMSM）传统直接转矩控制（direct torque control,DTC）中存在的磁链和转矩脉动大以及机械速度传感器的使用降低系统可靠性等问题,提出一种PMSM DTC无传感器运行优化方法。设计了ADRC速度调节器,阐述了将最小二乘支持向量机（LSSVM）最优回归模型有效嵌入ADRC调节器的实现方法,对ADRC进行优化,以提高ADRC观测精度及系统动态响应速度,改善系统的抗干扰能力;同时,在两相静止坐标系下提出基于扩张状态观测器同时对定子磁链和转速进行估计的方法,以降低磁链和转矩脉动,同时实现无传感器运行。仿真和实验结果验证了该方法的可行性和有效性。基于递推最小二乘法与模型参考自适应法的鼠笼式异步电机转子电阻在线辨识方法
摘要：为了能够实时准确地获取鼠笼式异步电机转子电阻,提出一种将递推最小二乘法（recursive least square method,RLS）与模型参考自适应法（model reference adaptive system,MRAS）相结合的转子电阻在线辨识方法。该方法首先推导基于dq0坐标系下标准最小二乘法形式的电机参数辨识模型,采用带遗忘因子的递推最小二乘算法辨识得出电机电感参数;然后将上述辨识得到的电感值作为基于瞬时无功功率的模型参考自适应系统中的电机常数,并采用基于波波夫超稳定性理论设计的PI自适应律,实现不同运行状态下的转子电阻在线辨识。以一台5.5 kW异步电机为例进行了仿真与实验研究,仿真结果表明,文中方法适用于转速波动明显且转子电阻变化较大的复杂运行工况,且具有计算量少、准确度高以及较好的动态跟踪辨识性能;进行不考虑温升与考虑温升的转子电阻在线辨识实验对比,验证了文中方法的正确性与有效性。考虑局部磁滞损耗的复合电机铁损耗计算
摘要：磁性齿轮复合电机无论是机械结构还是磁路结构,均比普通永磁同步电机复杂,如何高效准确地计算出铁损耗,对该类电机的设计与优化具有重要的意义。该文设计制造了一台磁性齿轮复合电机样机,并采用有限元时步法进行了详细计算。在此基础上,通过对每一个铁心单元的磁密变化进行分析,计算了该复合电机的铁损耗计算。在计算磁滞损耗时,应用通常用于机械应力应变迟滞计算的雨流计数法,快速统计出构成局部磁滞回环的峰谷点,从而计算出局部磁滞损耗。最后通过两个试验步骤,把电机的铁损耗从空载损耗中分离出来,所得的试验结果验证了所述方法的有效性。基于矢量磁位法的多相感应电机定子端部漏感计算
摘要：为计算计及喇叭口的多相感应电机定子绕组的端部漏感,提出了基于矢量磁位的数值计算方法。该文通过矢量磁位沿线圈端部的线积分计算磁通进而求取线圈间端部漏感,该方法与通过磁密的面积分来计算磁通的传统方法相比,可方便处理定子绕组复杂的端部结构,提高计算速度与结果的准确性。矢量磁位法沿用将线圈间端部漏感与关联矩阵相结合计算相间端部漏感的总体思路,具有应用灵活、通用性强的优点。以某15相感应电机为例,给出了矢量磁位法计算端部漏感的计算过程,通过对计算结果的分析说明了矢量磁位法计算端部漏感的有效性。利用环境激励下的发电机组转子动态响应识别次同步振荡模态的方法
摘要：通过实时测量运行中的发电机组受电网负荷波动及噪声随机激励下的微弱转子转速响应,可以将机网振荡的模态参数（包括模态频率、阻尼和幅值）在线辨识出来。采用随机减量技术处理环境激励下的转子角位移差分信号,从而获取随机减量特征信号,该信号包含机网系统结构振荡的自由衰减响应分量;采用窄带频率滤波算法从所述的随机减量特征信号中获得各个次同步分量的时域衰减特征曲线,进而计算出当前运行方式下的不同频率的振荡模态的阻尼。采用该方法对绥中电厂1000 MW机组的实测数据进行计算,有效辨识出绥中电厂及高岭直流区域电网的次同步振荡阻尼等模态参数。基于该方法可以实现实时的次同步振荡安全监测。多策略粒子群算法在磁悬浮承重装置中的应用
摘要：混合磁悬浮装置的各项参数相互影响,决定着整个装置的性能。在满足承重要求的条件下,有必要对该装置的各项参数进行优化研究。为此,提出一种多策略改进粒子群算法,并将其应用到混合磁悬浮承重装置的参数优化中。首先,对混合磁悬浮装置进行介绍,通过分析永磁和电磁悬浮力,以励磁损耗和资金投入最小,和在允许范围内减载程度最高为目标,建立该装置的优化模型。在算法上,通过分析传统粒子群算法的缺陷,首次提出多开端策略来提高种群的多样性,结合反向学习和参数修正等多种策略对粒子群算法进行改进（多策略改进粒子群算法）,以广义Schwefel函数为验证函数,通过与其他粒子群算法的比较证明,改进算法具有更强的优势。最后,运用多策略改进粒子群算法对磁悬浮模型进行优化,将优化结果与原有参数进行比较,分析可知该结果更加符合实际情况,通过仿真验证该结果的合理性,为进一步建立实验模型奠定了理论基础。一种电流自适应的尖峰电压限制型功率管关断控制方法
摘要：针对传统的驱动电路固定化的驱动电流无法优化开关器件损耗的问题,提出了一种根据开关管电流调整器件关断速度的方法。在一个平均电流控制的Boost电路中,用电流指令信号来调节驱动电路的关断电流大小。当电流指令信号越大时,驱动电流的关断电流越小;反之相反。这样就实现了在小电流（轻载）下开关管的关断速度更快,关断损耗更小。可以使用一个晶体管电路来实现电流指令对驱动关断电流的调整。设计的原则是,在一定的小电流下器件的关断电压尖峰不大于额定电流下器件的关断电压尖峰。分析了器件的关断特性,讨论了尖峰电压与驱动电流和漏感之间的关系。在一个200 V输入/380 V输出/功率1 kW的Boost电路上进行测试,结果表明采用所提出的驱动电路,轻载下效率比传统的方法提升了1%以上。超精密六自由度微动台耦合动力学建模及分析
摘要：多输入多输出（multi-input multi-output,MIMO）运动控制系统中,自由度耦合是影响系统运动性能的关键因素。因此,为实现运动系统高速度下纳米级定位精度和轨迹跟踪精度,需要从控制对象内部的耦合机理出发,建立耦合模型,并在此基础上建立动力学模型,实现系统内部的力学解耦。该文研究对象是一种无接触式六自由度微动台,此微动台有8个洛伦兹电机提供驱动力,且竖直方向具有重力平衡装置。基于微动台的结构模型和控制要求,建立了2类主要耦合模型：位置相关耦合和力相关耦合。其中,位置相关解耦连接控制点到质心,力相关解耦连接质心到各驱动力。最后进行了实验验证,实验结果证明了动力学模型的可行性和有效性。“能源互联网”专题征稿启事
摘要：能源互联网是能源技术与互联网信息技术相结合的产物,涉及众多行业和技术的变革,是跨越多学科领域的综合系统工程。作为其核心的学科领域,能源互联网对电工学科的发展带来巨大的机遇和挑战,是电工学科未来发展的一个新方向。能源互联网将推动分布式发电、可再生能源、储能、新型电力电子器件、直流输电、电工新材料、电动汽车等关键技术领域产生重大突破,使电工学科的发展与国家的能源发展、产业变革、环境变化应对、科技创新等重大战略紧密结合,也使电工学科可以顺利迎接国际第三次工业革命和我国能源革命的新一轮浪潮。
