2018年第45卷第7期文章目次

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  • 1  开关磁阻电机固定频率预测电流控制策略
    王如乾 王国峰 李存贺 柳健 范云生
    2018, 45(7):1-7.
    [摘要](23) [HTML](0) [PDF 892.94 K](53)
    摘要:
    针对开关磁阻电机(SRM)传统电流斩波控制(CCC)开关频率不固定、电流跟踪效果差的问题,提出了一种固定频率的无差拍预测电流控制(DPCC)算法。基于对SRM静态电磁特性的精确解析拟合,建立SRM离散预测模型。为了减小转矩脉动,利用无差拍理论实时计算下一时刻所需电压,实现对电机参考电流的精确跟踪。为进一步提高效率,采用新型转矩分配函数代替传统线性转矩分配函数。基于试验样机测试数据,在MATLAB/Simulink中搭建仿真模型,对所提出的算法进行仿真分析。仿真结果表明,所提出的固定频率DPCC方法相比传统CCC方法,具有更小的电流跟踪误差,并且能够有效减小SRM的转矩脉动,提高系统效率。
    2  基于改进型滑模观测器的永磁同步电机分数阶微积分滑模控制
    张文宾 缪仲翠 余现飞 韩天亮
    2018, 45(7):8-14, 22.
    [摘要](14) [HTML](0) [PDF 859.98 K](45)
    摘要:
    为了提高永磁同步电机调速系统的控制性能,结合滑模控制与分数阶微积分理论,设计了分数阶积分滑模转速控制器和改进型滑模观测器。针对转速控制器,采用基于反双曲正弦函数的新型趋近律削弱系统抖振,同时分数阶控制为系统提供了更多的控制余度,可以增强系统鲁棒性并进一步减小系统抖振。针对观测器,设计了采用新型趋近律fal函数的滑模观测器来获取反电动势估计值,利用分数阶锁相环技术提取反电动势中的转速和位置信息,有效提高了转子速度和位置的估计精度。通过仿真验证了所提出方法的可行性与有效性。
    3  基于离散反电动势估计的永磁同步电机无速度传感器控制
    刘淑琴 黄菊花 曹铭
    2018, 45(7):15-22.
    [摘要](18) [HTML](0) [PDF 1.00 M](46)
    摘要:
    针对高速永磁同步电机(PMSM)的无速度传感器控制问题,提出了一种基于离散反电动势估计的PMSM无速度传感器控制策略。实施离散反电动势估计的设计有三点:首先,设计了离散dq电流观测器以消除反电动势估计中的电感交叉耦合效应;然后,设计了延迟补偿模型以补偿数模转换引起的电压误差,同时设计了较为精确的离散模型,以克服由数字实现导致的估计反电动势和实际反电动势之间的偏差;最后,开展了高速PMSM驱动试验,试验结果验证了所提出的高速PMSM无速度传感器控制方案的性能。
    4  一种永磁同步电机交轴电流误差积分反馈深度弱磁控制策略
    时维国 金鑫
    2018, 45(7):23-29.
    [摘要](22) [HTML](0) [PDF 914.52 K](46)
    摘要:
    针对传统弱磁控制策略在深度弱磁区域电流、转矩脉动较大,电流调节器易饱和等问题,提出一种基于q轴电流增量与误差积分的深度弱磁控制策略。通过q轴电流误差积分减缓q轴电流变化率,抑制电流调节器饱和;再根据最大转矩电压比曲线对d轴电流限幅,确定q轴电流增量,重新规划PMSM弱磁电流轨迹;结合电流环模糊PI控制,进一步抑制深度弱磁区域电流、转矩振荡。仿真结果表明:该弱磁控制策略下,系统在深度弱磁区域的电流、转矩振荡及电流调节器饱和得到了明显抑制,系统运行稳定。
    5  基于双H桥变换器的无刷直流电机转矩脉动抑制方法
    李东 冯金磊 孔全存 刘桂礼 赵双琦
    2018, 45(7):30-37.
    [摘要](20) [HTML](0) [PDF 981.65 K](39)
    摘要:
    针对无刷直流电机(BLDCM)的换相转矩脉动问题,提出了一种基于双H桥变换器的BLDCM转矩脉动抑制方法。通过双H桥变换器电路产生补偿或抵消电流,减小非换相相电流的波动,从而达到抑制BLDCM转矩脉动的目的。在MATLAB/Simulink下构建了BLDCM转矩脉动仿真模型并进行对比仿真,与传统PID控制方法相比,该方法非换相相电流波动在高、低速下分别降低了约70%和40%,平衡后的转矩波动降低了约80%。结果表明:所提方法对于BLDCM在高稳定度和高精度要求领域中的应用具有重要价值。
    6  多重化双向Buck/Boost变换器控制策略仿真研究
    陈亚爱 梁新宇 周京华 王世杰
    2018, 45(7):38-44, 72.
    [摘要](17) [HTML](0) [PDF 774.33 K](52)
    摘要:
    多重化双向Buck/Boost变换器常作为能量交换接口用于储能系统中。采用基本建模法对三重化双向Buck/Boost变换器建立交流小信号模型,基于变换器的开环特性,设计了电压、电流补偿网络,在此基础上提出一种新的基于前馈校正的复合双闭环控制策略。为验证所提控制策略的正确性进行了MATLAB仿真研究。仿真结果表明:该控制策略可为三重化双向Buck/Boost变换器提供良好的动、稳态性能,同时对大范围的负载变化等扰动均具有很好的鲁棒性。
    7  基于FPGA和DSP的高性能伺服控制器设计
    蔡华祥 刘兴中 何苗 程静 唐杨
    2018, 45(7):45-50.
    [摘要](30) [HTML](0) [PDF 805.63 K](53)
    摘要:
    针对高性能伺服控制器对复杂的控制算法以及较小延时的需求,研究了一种基于FPGA和DSP的高性能伺服控制器设计方法。FPGA完成电流环、坐标变换、空间脉宽矢量调制、电流位置读取,DSP则负责速度环、位置环和上位机通信,使系统既能实现复杂的控制算法,又能将延时控制到最小,从而保证控制器的最佳性能。此外,详细介绍了两者之间的通信方式以及三环控制器设计。试验数据结果表明,伺服控制器速度环带宽能达到100 Hz,额定转速下稳速精度在1 r/min以内,定位精度能达到0.02°,证实了该控制器结构的实效性。
    8  基于Ansys和MotorCAD对交流伺服电动机性能的研究
    陈金学 赵飞 朱志能 谭耳 崔浪浪
    2018, 45(7):51-55.
    [摘要](20) [HTML](0) [PDF 772.69 K](63)
    摘要:
    基于某型号导弹发射装置电机的设计指标要求,运用Ansys有限元分析软件及MotorCAD热分析软件分别进行性能优化分析,得出合理的设计方案。通过实测数据的验证得出:方案设计的准确率可达到93.5%以上,电机表面温升最大为19.2 K,与仿真值接近,方案设计合理。
    9  饱和时分数槽集中绕组永磁同步电机电感计算
    吕鹏 崔巍
    2018, 45(7):56-60, 66.
    [摘要](28) [HTML](0) [PDF 1.94 M](49)
    摘要:
    分数槽集中绕组(FSCW)电机磁路的特殊性,使得其交直轴磁路的饱和现象更加突出。冻结磁导率法可以精确地计算电机在饱和工况时的交直轴电感参数。利用有限元软件,将该方法应用在10极12槽FSCW样机中,并与传统电感计算结果比较;针对高频信号注入法实现电机无位置控制,目前电机的高频数学模型中使用的还是基频电感,使用冻结磁导率法求解出了电机高频电压数学方程中的高频电感,取代基频电感以提高无位置控制精度。
    10  基于PnP和自适应线性卡尔曼滤波的实时位姿估计
    吴春平 胡洁
    2018, 45(7):61-66.
    [摘要](33) [HTML](0) [PDF 698.20 K](46)
    摘要:
    针对实时位姿估计中扩展卡尔曼滤波(EKF)线性化引入非线性误差和依赖已知噪声分布的缺点,提出一种基于PnP的自适应线性卡尔曼滤波位姿估计求解方法。将PnP位姿估计求解策略引入卡尔曼滤波观测方程,通过对动态方程误差统计参数实时估计,自适应调节卡尔曼滤波递推参数。所提算法求解精度高,固定了观测方程的观测向量维度,提高了算法实用性。通过仿真试验,比较了该算法与EKF的位姿估计精度,通过量化误差分析,证明了该方法可以提高三维运动位姿估计精度,也验证了该方法的有效性。
    11  双定子涡流制动器电磁参数对制动力矩的影响
    申锋 赵朝会 夏莉 应凯文
    2018, 45(7):67-72.
    [摘要](8) [HTML](0) [PDF 712.07 K](46)
    摘要:
    介绍了双定子涡流制动器(DSECB)的工作原理。根据等效磁路法推导了DSECB制动力矩公式。利用有限元法对DSECB进行了3D仿真分析。详细分析了DSECB各电磁参数对制动力矩特性曲线的影响,为DSECB优化设计提供了参考依据。
    12  基于车载用燃料电池直流变换器的研究及应用
    姚乃元 苏建徽
    2018, 45(7):73-77, 83.
    [摘要](12) [HTML](0) [PDF 739.86 K](44)
    摘要:
    通过对燃料电池的特性及碳化硅(SiC)功率器件分析,研究适合车载用的高效率和高可靠性的燃料电池专用Boost变换器。通过对变换器的拓扑结构的优化、效率的提升及控制方法改进等方面研究,设计了一款电压变换比大的适合燃料电池运行要求的高效及可靠运行的变换器。试验样机测试证明,该变换器具有良好的动态和稳态控制特性、效率高,可实现燃料电池的稳定输出运行,有效保护了燃料电池,进一步延长了燃料电池寿命。
    13  大功率九相变频异步电机通风系统热流耦合仿真分析
    王建乔 赵强
    2018, 45(7):78-83.
    [摘要](8) [HTML](0) [PDF 821.16 K](40)
    摘要:
    为了有效解决大功率低速异步电机通风散热难题,基于热流耦合仿真分析计算方法,以1台2 800 kW、8极九相变频异步电机为例,系统分析了顶吸式强迫风冷电机内定子齿压板宽度距离对电机内风量分配、绕组温升分布以及内部风阻特性的影响,并筛选了匹配方案;同时,对比分析了九相减薄绝缘结构与三相高压绝缘结构的换热性能。最后,进行了电机的温升试验测试,温度场计算值与试验结果基本吻合,验证了基于热流耦合仿真分析计算的准确性和有效性。
    14  电机生产企业绿色工厂评价内容、指标及方法的研究
    严蓓兰
    2018, 45(7):84-88, 115.
    [摘要](13) [HTML](0) [PDF 710.43 K](46)
    摘要:
    为积极响应《中国制造2025》以及《工业和信息化部办公厅关于开展绿色制造体系建设的通知》,针对我国目前在电机生产行业相关绿色工厂评价要求缺失的现状,结合我国电机生产企业的物料使用特点、生产工艺特点、生产装备特点、产品特点、能源利用特点、主要污染物排放特点等6个方面,对电机生产企业绿色工厂评价内容、指标及方法进行研究。该研究为我国电机生产行业全面推行绿色制造,加快电机生产行业绿色改造升级,构建电机生产行业绿色制造体系,提高我国电机生产行业的国际竞争力作出积极贡献。
    15  一种基于DFT的简化的功率测量方法
    张晓斌 常越 王达开 王娇娇
    2018, 45(7):89-92, 121.
    [摘要](14) [HTML](0) [PDF 556.90 K](43)
    摘要:
    传统基于DFT的功率测量算法需要基于电流DFT的结果得到电流基波向量的相位与幅值,进而结合锁相环中得到的相电压基波向量的相位和幅值进行运算,运算量庞大。介绍一种简化的功率计算方法,通过选取合适的电流DFT起始点,可以直接通过电流DFT结果的实部、虚部与相电压幅值得到有功功率和无功功率,极大缩减计算量,减小DSP的计算压力。通过Simulink对上述计算方法进行仿真分析,对比仿真结果与理论计算所得的结果,最终验证了算法的可行性和有效性。
    16  Sinamics S120在伺服系统测试中的应用
    王传军 李怀珍 方栋梁
    2018, 45(7):93-96.
    [摘要](4) [HTML](0) [PDF 654.49 K](42)
    摘要:
    采用Sinamics S120设计完成了伺服电机及系统性能试验主要测试项目的测试。介绍了系统的设计思路、软硬件结构等内容,探讨了伺服电机及系统测试试验的测试方法。目前系统已投入实际应用,各项测试指标均满足设计要求,工作稳定,操作方便,对同类系统设计具有参考价值。
    17  车用驱动电机电磁振动噪声源诊断技术
    宋志环
    2018, 45(7):97-101.
    [摘要](19) [HTML](0) [PDF 653.38 K](54)
    摘要:
    由于车用驱动电机追求更宽的调速范围和更高的功率密度,导致电机产生的振动噪声进一步增大。为此针对车用驱动电机电磁振动噪声产生的机理,提出了适用于车用驱动电机不同电磁振动噪声源特征频率的识别方法。对电机定、转子磁场谐波进行分析,得出了磁场频率的数学解析表达式。对电机电磁激振力的阶次和频率进行研究,总结得出了不同电磁振动噪声源的特征频率。通过对电机电磁振动噪声测试数据进行诊断分析,验证了所提诊断方法的准确性。
    18  基于电动汽车驱动用无刷直流电机控制仿真
    柳振 郭庆 徐翠锋
    2018, 45(7):102-108, 115.
    [摘要](31) [HTML](0) [PDF 869.12 K](47)
    摘要:
    通过研究电动汽车中无刷直流电机(BLDCM)负载运行时电机的性能与负载之间的密切关系,针对BLDCM调速应用,提出了一种改进广义预测控制的算法。通过对仿真模型中的BLDCM的数学模型分析,建立BLDCM的控制系统并进行仿真研究。仿真结果表明:当采用改进广义预测算法,与以往的PID控制算法相比,BLDCM的负载稳态精度以及最大转速波动都得到明显的改善,具有响应快、控制精度高,电机负载抗干扰能力强等特点,BLDCM可满足电动汽车行驶中BLDCM运行的要求。
    19  基于FEM的双馈发电机定子匝间短路表征因子研究
    何水龙 沈徐红 蒋占四 王衍学
    2018, 45(7):109-115.
    [摘要](15) [HTML](0) [PDF 950.05 K](46)
    摘要:
    为了研究电机定子匝间短路故障时电磁特性的表征,基于Ansys Maxwell建立双馈发电机有限元模型,实现空载、并网和不同程度定子绕组匝间短路故障3种工况的模拟仿真。根据表征量理论计算方程式,基于能量角度定量分析3种工况下的气隙磁密畸变的振动、电流和温度特性。通过对比各表征量优缺点及诊断可行性分析,最终确定电流作为反映定子绕组匝间短路故障时气隙磁场的表征因子,而振动和温度作为故障检测的补充和验证,为发电机故障诊断的信号特征选择提供了理论基础。
    20  基于SVG的双馈风电场电压稳定控制策略研究
    邹赟 王维庆 王海云
    2018, 45(7):116-121.
    [摘要](20) [HTML](0) [PDF 783.88 K](47)
    摘要:
    双馈异步发电机(DFIG)在大规模风电并网环境下提供的无功功率无法满足并网需求。虽然引入固定电容器能够提供无功补偿,但系统受功率耦合的影响无法有效实时维持电压稳定。提出了一种静止无功发生器(SVG)与DFIG协调补偿无功的控制策略,同时引入电力系统稳定器(PSS)抑制系统的低频振荡,充分利用DFIG风电机组自身发出无功的能力,减少了SVG的配置容量。在MATLAB/Simulink软件仿真平台建立DFIG风电机组并网模型,仿真结果证实了此控制策略能够完成连续无功补偿,有效维持并网点电压稳定,增强系统输电能力。
    21  基于TS模糊加权的风电机组变桨距的双模切换优化控制
    张强 侯涛
    2018, 45(7):122-126.
    [摘要](13) [HTML](0) [PDF 681.93 K](47)
    摘要:
    传统的PID变桨距控制策略存在转速波动较大、变桨的跟随性差等不足。以风速在额定风速以上时,使风力发电机的输出功率稳定在额定功率为研究目标。针对变桨系统的惯性与延迟导致控制过程动态调节时间长、超调量大等问题,提出了基于TS模糊加权的模糊与PID双模切换优化变桨距控制策略。以Simulink为试验平台,搭建了永磁直驱风力发电机组的变桨控制模型。通过仿真验证表明,所提方法具有模糊控制与PID控制两者的优点,控制输出的桨距角精度更高、响应速度更快、功率更加靠近发电机输出的额定功率。
    22  电机智能制造中轴料加工工艺的改进
    任志淼 黄先锋
    2018, 45(7):127-130.
    [摘要](15) [HTML](0) [PDF 608.84 K](57)
    摘要:
    针对批量的电机轴料加工的过程进行研究,在智能制造前提下,通过对轴加工工艺改进,设计了智能轴料加工的工艺模型。在双动力智能车床组合的基础上,由集成工控机集中协调机床组合、桁架机器人和关节机器人,搭配自动上、下料系统,组成一个智能化的自动轴料加工单元。自动加工单元具备软硬件双重保护功能,有很强的检测、监测运行功能,并自带数字通信系统,纳入智能数字化车间管理系统。

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