2018年第45卷第4期文章目次

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  • 1  基于负载转矩观测的矿用牵引电机积分滑模控制
    韩天亮 缪仲翠 党建武 余现飞 张文宾
    2018, 45(4):1-7, 43.
    [摘要](24) [HTML](0) [PDF 928.17 K](52)
    摘要:
    为了改善电机车牵引电机速度控制性能,提高系统抗扰性能和对参数变化的鲁棒性,提出了在控制系统的速度控制器中用积分滑模代替传统PI控制。设计了负载转矩观测器对负载转矩实时观测,将观测值加入到控制中,提高了在负载突变时的速度控制能力。仿真表明,负载转矩观测器能快速、准确地观测负载转矩,带负载观测的滑模转速控制对负载扰动和转子电阻有较强的鲁棒性,有效地抑制了滑模控制的固有抖振。
    2  基于反电动势法的双绕组永磁容错电机转子位置估计算法研究
    梁艳 朱景伟 边涛 周晓林
    2018, 45(4):8-14.
    [摘要](16) [HTML](0) [PDF 882.21 K](41)
    摘要:
    针对双绕组永磁容错电机,在反电动势法基础上,提出一种改进的适用于容错电机的转子位置估计算法。利用每相绕组产生的磁链增量及单位反电动势来估算双绕组永磁容错电机转子的位置,通过锁相环技术进行误差补偿,对该方法中使用到的电机参数进行在线辨识,把辨识结果更新到转子位置估计算法中。通过该方法可以在双绕组永磁容错电机正常工作、单相故障或者多相故障容错的情况下,实现对转子位置以及转速的估计。通过MATLAB/Simulink进行仿真,验证转子位置估算方法的准确性和鲁棒性。
    3  一种用于双电机独立控制的逆变器拓扑研究
    李伟 高强
    2018, 45(4):15-21.
    [摘要](15) [HTML](0) [PDF 864.82 K](100)
    摘要:
    分析了几种传统的双电机逆变器拓扑。针对存在的问题,提出了一种改进的逆变器拓扑,弥补了传统逆变器拓扑控制复杂且很难独立控制两台电机的问题。在MATLAB/Simulink环境下建立基于该逆变器的永磁同步电机矢量控制的仿真模型。仿真结果表明,所提改进的逆变器拓扑可以实现独立控制且控制简单。
    4  含位置给定轨迹优化的位置伺服复合控制系统研究
    李之珂 杨影 张杰鸣
    2018, 45(4):22-26.
    [摘要](15) [HTML](0) [PDF 713.45 K](50)
    摘要:
    位置动态响应速度快和响应无超调是目前高性能位置伺服系统的两个重要指标。单纯的比例或比例微分位置调节器无法同时满足这两个要求,所以提出了一种新型定位复合控制策略。首先为保证运动过程柔滑无冲击而设定速度余弦函数曲线给定,从而根据平滑变化的速度给定对位置给定信号进行轨迹优化,避免了加速度突变带来的冲击。系统控制结构上提出在前馈控制的基础上引入位置伪微分负反馈控制环节,该环节增加了系统阻尼,减少位置超调量,同时结合前馈控制保证了位置快速跟踪性能。由于采用了伪微分结构代替位置微分运算,避免了微分带来的量化噪声干扰,进一步提升了系统跟踪性能。最后给出了结构参数的取值范围。仿真和试验结果验证了该控制策略的可行性和有效性。
    5  基于电压闭环反馈的永磁同步电机弱磁调速研究
    王杰 谢源 谢涛
    2018, 45(4):27-32.
    [摘要](21) [HTML](0) [PDF 799.33 K](57)
    摘要:
    电动汽车对电机的调速范围要求较高,需要宽调速的控制技术。为扩大永磁同步电动机(PMSM)的调速范围,研究并实现了电压闭环反馈弱磁控制方法。该方法将电压利用率作为参考值构建电压环,通过电压反馈信号和给定指令信号计算弱磁电流的参考值idref,从而有效提高PMSM的弱磁扩速。利用MATLAB/Simulink 仿真平台搭建了表贴式PMSM弱磁控制系统。仿真结果表明系统有较宽的调速范围,而且区间转换平稳,具有良好的响应特性。
    6  基于变步长与非对称模糊的光伏MPPT控制策略
    杨旭红 尹聪聪
    2018, 45(4):33-38.
    [摘要](15) [HTML](0) [PDF 814.35 K](54)
    摘要:
    针对于光伏发电系统的输出特性,容易受到外界变数的影响而出现非对称的强非线性特征,输出的功率会偏离最大输出功率点的现象。分析了最大功率点跟踪的几种常用控制策略的优缺点,对PU曲线进行了分析,提出了非对称模糊与变步长电导增量法相结合的控制策略。这里的变步长电导增量法可以在远离最大功率点两侧时,快速靠近最大功率点,当进一步靠近最大功率点区间附近时,采取非对称模糊控制进行寻优,能够较好地削弱系统在最大功率点周围的振荡现象,提升整个系统的稳定性能。通过MATLAB/Simulink进行建模仿真对比,得出所提的方法有较好的动态性能。
    7  基于自适应PID的异步电机电流控制
    孟庆硕 许鸣珠 李玲瑞
    2018, 45(4):39-43.
    [摘要](19) [HTML](0) [PDF 725.68 K](58)
    摘要:
    在异步电机矢量控制电流环中采用参数自适应PID算法。该算法采用带遗忘因子的递推最小二乘算法对PID参数进行在线估计,能够根据不同情况实时调整PID参数。试验结果表明,该算法鲁棒性强、稳定性好、自适应性强、计算量小,能够满足对电流控制的要求,并且提高了速度的抗干扰能力。
    8  同步磁阻电机直接转矩控制系统研究
    钱杰 鲁文其 林健 张帧毅 吴迪
    2018, 45(4):44-49, 55.
    [摘要](25) [HTML](0) [PDF 738.26 K](50)
    摘要:
    鉴于矢量控制对电机参数依赖性强的问题,借鉴现有永磁同步电机数学模型及其直接转矩控制的相关理论,分析同步磁阻电机的数学模型,提出了同步磁阻电机的直接转矩控制方法,包括空间电压矢量的计算、磁链和转矩的滞环控制等;并基于位置信息的估算,设计了速度的闭环控制器。构建了系统的仿真模型,并对电机的稳态和动态性能进行了仿真分析。由仿真结果可知,所提方法设计的系统能够在较宽的转速范围内变速运行。
    9  高速精密轧辊磨头主轴电机SVM-DTC系统的无速度传感器控制
    殷松 吴怀超 赵丽梅 杨绿
    2018, 45(4):50-55.
    [摘要](12) [HTML](0) [PDF 733.60 K](112)
    摘要:
    针对一种主轴砂轮线速度在80 m/s以上的高速精密轧辊磨床,以主轴异步电机YVF160L2和逆变器的数学模型为基础,采用空间电压矢量调制(SVM)与直接转矩控制(DTC)相结合的SVMDTC方案,减少轧辊磨头砂轮主轴运行时的转矩脉动;并利用模型参考自适应器建立了速度观测器,实现高速精密轧辊磨头主轴电机无速度传感的闭环控制。仿真结果表明,基于辨识速度的SVMDTC系统能有效改善主轴电机运行时定子磁链和输出轴转矩的波动,控制性能得到明显提升。
    10  港口桥式起重机起升电机拖动系统节能控制研究
    张智华 李胜永 朱永祥 徐勇
    2018, 45(4):56-60.
    [摘要](20) [HTML](0) [PDF 692.42 K](44)
    摘要:
    针对港口起重机械位能性负载特性,通过分析起升电机的控制原理及状态方程,建立了基于PLC和变频器的起升电机拖动测试系统。通过转差频率控制的控制策略,进行了模型的仿真与试验分析,从而验证了变频调速控制系统具有较大的节能空间,尤其对于满载及重载的控制更为明显。这为港口起重机械的节能提供了理论和试验基础。
    11  直线电机地铁车辆牵引系统国产化应用研究
    崔霆锐 宗立明 李熙
    2018, 45(4):61-66, 89.
    [摘要](14) [HTML](0) [PDF 890.21 K](64)
    摘要:
    为解决国内直线电机(LIM)轨道交通牵引传动系统关键技术及备品备件完全依赖进口、维修维护困难、车辆运营成本高的现状,研究开发了具有完全自主知识产权的大功率强迫风冷式LIM牵引变流器系统。针对LIM特殊结构引起的边端效应等问题对传统间接磁场定向矢量控制方式进行了优化。考虑到LIM次级时间常数发生变化对磁场定向的影响,导致转矩控制性能下降,提出了一种基于最小电流的参数在线辨识方法。所提方法计算简单、不依赖于电机其他参数,试验台测试结果证明了该算法的准确性和有效性。在地铁实际运营线路的试验结果表明,国产化牵引变流器各项性能满足车辆技术要求,而且效率等部分指标优于原车进口牵引系。
    12  光伏水泵提水系统功率补偿器设计
    徐斌 王志新 包龙新 秦华
    2018, 45(4):67-72.
    [摘要](19) [HTML](0) [PDF 772.47 K](48)
    摘要:
    光伏水泵提水系统是一种环保、可持续的新能源提水系统。但是光伏阵列的输出功率既不稳定又不连续,难以实现24 h连续高效运行。由此提出了一种光伏-市电联合供电的提水系统,通过功率补偿器进行协调控制,亦即在光伏出力不足时,自动接入市电进行功率缺额补偿。针对已有的系统为单级电路的特点,分析了现有的功率补偿器方案的局限。提出了一种三相市电经过整流电路后直连直流母线的功率补偿器设计方案;根据设计方案,在MATLAB/Simulink环境中搭建了相应的仿真模型并进行仿真验证;最后,通过试验对功率补偿器的功能、效率等进行了测试,试验结果验证了设计方案的可行性。
    13  永磁同步电机霍尔位置传感器自标定算法研究
    聂铜 张幽彤
    2018, 45(4):73-79, 84.
    [摘要](15) [HTML](0) [PDF 849.71 K](48)
    摘要:
    为提高采用霍尔位置传感器的永磁同步电机控制效率,解决标定精度低的问题,提出了两种自标定算法。对提出的霍尔位置传感器自标定算法进行了建模仿真和算法编程验证,将标定后的霍尔传感器得到的转子位置与通过旋转变压器测得结果对比,验证两种自标定算法的准确性。结果表明,所提的霍尔位置传感器位置自标定方法既可以提高标定效率,也可提高获取转子位置的准确度,为实现电机的精准高效控制提供保障。
    14  某航空电机主轴轴承的多轴振动应力响应分析
    董龙 赵雪峰 葛发华
    2018, 45(4):80-84.
    [摘要](20) [HTML](0) [PDF 683.22 K](48)
    摘要:
    基于随机振动载荷作用的轴承疲劳寿命分析较复杂,其关键是要得到准确的应力分布。因此,对某航空电机的主轴轴承进行应力响应分析。首先,基于某航空电机主轴轴承的特点,在轴向、航行和垂向的功率谱密度下,建立了多轴随机振动作用下的Von Mises应力分布模型。其次,采用Ansys Workbench对其进行有预应力的模态分析和随机振动应力响应分析。最后通过对比理论计算与仿真获得的应力均值和应力标准差值结果,验证了功率谱密度作用下的应力响应分析方法的可行性,为疲劳寿命分析提供依据。
    15  电机定子系统振动模态的研究分析
    袁西冰 葛发华 李长虹 冯治国
    2018, 45(4):85-89.
    [摘要](19) [HTML](0) [PDF 739.70 K](48)
    摘要:
    针对电机定子系统的振动与噪声特性,利用Ansys有限元仿真软件对电机定子系统三维模型进行模态仿真,得到电机定子系统的固有频率与振形,并通过试验对仿真结果进行验证。同时,对电机进行电磁仿真,分析其气隙磁密与电磁力谐波,得到电机内部电磁力各次谐波频率。将电磁力谐波频率与电机固有频率进行对比,确保电磁力谐波不会引起电机定子系统共振。验证了电机结构的合理性,为同类产品的设计优化提供了一定的参考价值。
    16  关于大容量高速立式电机加装大转动惯量飞轮的设计研究
    廖小兵 安震东
    2018, 45(4):90-93.
    [摘要](21) [HTML](0) [PDF 517.69 K](98)
    摘要:
    电机在发生事故突然失电时,为确保系统安全,要求电机能拖动设备依靠自身惯量,继续运转2 min。由于电机自身惯量远小于系统惯量要求,因此需在电机本体上加装大直径、大重量飞轮,以提供足够的惯量。在大容量、高速立式电动机加装大转动惯量飞轮后,电机的稳定运行变得至关重要,因此对电机自身的刚度、轴系及结构设计的合理性需进行验证。针对电机的关键点结构设计及计算,并通过现场运行,对电机的可靠性进行了验证。这为电机的工程运用提供参考。
    17  机车牵引电机接线盒盖板螺栓断裂原因分析及改进
    丁禄振 陈泓宇 孙兵
    2018, 45(4):94-97, 104.
    [摘要](31) [HTML](0) [PDF 658.58 K](54)
    摘要:
    对机车牵引电机接线盒盖板紧固螺栓断裂故障原因进行分析,提出了针对性的改进措施。采用改进措施后,故障彻底消除,改进效果显著。
    18  基于感测线圈和KPCA的电机轴承故障检测
    张世荣 程琴 张芳芳
    2018, 45(4):98-104.
    [摘要](16) [HTML](0) [PDF 937.43 K](49)
    摘要:
    在电机定子中嵌入感测线圈并结合核主元分析(KPCA)进行电机轴承的故障检测。8只线圈分别嵌入电机定子的前端和后端,通过分时复用形成6组反应电机状态的差动信号。针对6组感测信号与电机状态间的非线性特征,采用KPCA进行多变量分析。着重介绍分析了KPCA故障检测的算法、监测指标和步骤。最后,用机车变压器油泵电机为对象开展了试验研究,验证了所提电机轴承故障监测方法的有效性和正确性。
    19  电动大巴车用永磁电机转子结构分析
    陈丽香 付鸣达 解志霖 孙宁 徐广人
    2018, 45(4):105-109.
    [摘要](23) [HTML](0) [PDF 666.34 K](58)
    摘要:
    针对大巴车用永磁电动机,通过有限元法分析了V型和V一型两种不同转子结构电机的转矩、交直轴电感、弱磁扩速能力及铁耗等性能,仿真不同转子结构的效率云图。通过对比分析不同转子结构的特点,最终选择出适合电动大巴车用驱动电机的转子磁路采用V型结构。
    20  电动汽车牵引用水冷异步电机耦合场分析
    王小飞 代颖 罗建 黄闯
    2018, 45(4):110-115, 121.
    [摘要](20) [HTML](0) [PDF 811.62 K](52)
    摘要:
    基于Ansys多物理场仿真分析平台,对1台车用异步电机进行多物理场耦合分析。仿真电机连续运行在额定工况和峰值工况下的温升和热应力,对电机各部分温度场分布进行深入分析,预测电机峰值工况的最长允许时间。通过热-结构的有限元仿真分析电机内部结构的热应力分布,深入分析转子导条端部与端环焊接位置和机壳与铁心过盈配合面的热应力,校核转子导条端部是否存在开焊的风险,并通过热仿真和应力分析计算机壳与铁心在最高温升工况下不发生滑移或涨开的过盈配合量取值。
    21  风电及高压电机用绝缘浸渍漆选型试验研究
    王健 于英双
    2018, 45(4):116-121.
    [摘要](26) [HTML](0) [PDF 851.66 K](52)
    摘要:
    选取国内常用的两种树脂与环氧酸酐浸渍树脂作对比测试。通过对树脂常规性能及浸渍模拟线圈电性能测试,得出结论:1号树脂具有较好的储存稳定性,电性能与环氧酸酐相当,可作为环氧酸酐的替代品。

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    《电机与控制应用》
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    • 主管单位:上海市经济和信息化委员会
    • 主办单位:上海电器科学研究所(集团)有限公司
    • 刊号:ISSN 1673-6540
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