2022年第49卷第11期文章目次

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  • 1  一种改进永磁同步电机双矢量模型预测控制策略
    徐殿胜,张志锋
    2022, 49(11):1-8. DOI: 10.12177/emca.2022.117
    [摘要](226) [HTML](0) [PDF 930.00 K](275)
    摘要:
    永磁同步电机(PMSM)传统的模型预测控制(MPC)策略在一个控制周期内通过遍历计算,因只施加一个电压矢量,使得控制效果并不理想,并且算法计算量也比较大。针对此问题,在已有的两种MPC方法的基础上,提出一种优化方法,使得在保持良好的动静态性能的同时,开关频率也保持在较低水平。该方法通过扇区判断减少计算量,离散过程采用精度更高的龙格-库塔的离散方式,采用拉格朗日乘子法计算占空比。最后通过搭建模型仿真,与已有的两种双矢量MPC方法相比,验证了所提方法的有效性。
    2  一种载人电动飞机永磁同步电机的在线辨识滑模控制方法
    张庆新,庞济宝,王书礼
    2022, 49(11):9-15. DOI: 10.12177/emca.2022.115
    [摘要](113) [HTML](0) [PDF 896.73 K](232)
    摘要:
    为了降低载人电动飞机在巡航过程中永磁同步电机(PMSM)转速响应系统易受参数摄动和外界扰流影响,提出了一种电动飞机PMSM的转动惯量在线辨识与转矩扰动补偿滑模控制(SMC)方法。通过一种自适应遗忘因子最小二乘算法对转动惯量进行在线辨识,对控制器的参数进行实时匹配,并将辨识后的转动惯量引入龙贝格扰动观测器对负载转矩变化进行观测,同时针对扰动进行估算与补偿。以一种新型趋近率的滑模转速控制策略代替PI转速控制策略,该方法在保留SMC鲁棒性强的优点削减了滑模变结构带来的抖振干扰,提升了系统的响应速度,最终通过仿真及半实物试验方式验证了该方法的有效性。
    3  基于新型趋近律的全局快速Terminal滑模PMLSM控制
    索宇超,张博,杨永宝,艾雄雄,邓斌,王杰
    2022, 49(11):16-21,77. DOI: 10.12177/emca.2022.118
    [摘要](132) [HTML](0) [PDF 766.23 K](218)
    摘要:
    针对滑模控制(SMC)的永磁直线同步电机(PMLSM)位置跟踪中存在收敛速度慢和系统抖振严重两个方面的问题,进一步提高PMLSM控制的跟踪精度,改善系统的动态品质,在传统的幂次趋近律基础上,引入了Fal函数,并结合新型全局快速终端滑动模态,提升系统的趋近速度并对系统抖振进行有效的控制;在SMC系统外可采用干扰观测器来对系统的扰动信号等进行前馈补偿,提高系统的抗干扰处理能力。利用MATLAB/Simulink软件进行计算机仿真,并与传统幂次趋近律SMC进行对比。仿真分析表明,该跟踪控制算法能够提高系统的跟踪与控制精度,并且增强了系统的抗扰动性能。
    4  六相永磁直线同步电机电磁特性分析及数学模型建立
    杨归,许金,朱俊杰,李明珂
    2022, 49(11):22-28. DOI: 10.12177/emca.2022.112
    [摘要](288) [HTML](0) [PDF 875.62 K](259)
    摘要:
    为深入研究新型永磁直线同步电机(PMLSM)的性能,实现电机结构设计与控制优化,对其电磁特性及数学模型的建立展开了研究。针对暂态时间、饱和特性及不对称性等电磁特性进行分析,然后建立了abc坐标系和dq0坐标系下电机数学模型,由此阐述电机电磁耦合关系,继而建立了等效电路,并对瞬态工作特性进行计算。最后,通过电压测试值和瞬态推力有限元值与解析计算值进行对比,其结果吻合度较高,验证了数学模型的正确性。
    5  双值电容单相异步电动机的设计与性能分析
    殷世雄,王爱元,姚晓东,王成敏,李吉程
    2022, 49(11):29-33. DOI: 10.12177/emca.2022.119
    [摘要](97) [HTML](0) [PDF 704.58 K](204)
    摘要:
    单相异步电动机在单相电源供电的场所有广泛且不可替代的应用,不过单相异步电动机也存在效率及功率因数低、材料用量大、振动噪声大等突出问题。以提高电动机的能效为主要目标开展了双值电容单相异步电动机设计研究,分析了电动机的工作原理。以YL801-2型电动机为例,根据机座号选用定转子冲片,对定子绕组和定转子的槽型尺寸进行了方案选择和效率的优化设计。通过场路耦合有限元方法计算了额定工况和启动工况下的输入电流、输出转矩、效率、堵转转矩/堵转电流等性能指标,结果表明该电动机的各项指标达到了GB 18613—2020二级能效要求和JB/T 7588—2010的技术条件要求,该设计对进一步提高单相异步电动机的能效有一定的借鉴作用。
    6  基于MCS和AlexNet的水润滑推力轴承故障检测
    柯喆,关博凯,王子豪,朱庆龙,鲍晓华
    2022, 49(11):34-39,84. DOI: 10.12177/emca.2022.124
    [摘要](68) [HTML](0) [PDF 868.15 K](176)
    摘要:
    水润滑推力轴承作为潜水电机的重要组成部件常由于工作环境恶劣、过载和冷热交替,轴承结构磨损而进入异物。针对在潜水电机内拆装加速度传感器困难,水阻尼污染振动信号采集等问题,提出故障状态下潜水电机的数学模型,对仿真得到电流信号进行时移降噪,升维预处理,基于AlexNet模型训练不同状态下电机电流信号(MCS)。经验证,模型能以较高的准确率快速识别故障信号,具有较强的鲁棒性,满足故障诊断预见性和实时性要求。
    7  基于WOA-BP和D-S证据的高压电机局部放电模式识别方法
    王卓,郑祥,王仁锋,杨景杰,许智海
    2022, 49(11):40-47. DOI: 10.12177/emca.2022.123
    [摘要](82) [HTML](0) [PDF 958.71 K](172)
    摘要:
    针对单一信号源特征无法准确识别局部放电(PD)类型的问题,提出了一种基于改进BP神经网络(BPNN)和D-S证据的高压电机PD模式识别方法。对不同类型PD的脉冲相位信息、特高频信号和超声波信号进行采集,提取不同信号的特征向参数,再分别构造基于鲸鱼优化算法(WOA)改进的BPNN识别模型对PD类型识别,将3个识别模型的识别结果作为证据体采用D-S证据组合规则进行融合,最后对融合结果进行决策。研究结果表明:基于3类单一信号源独立识别各类PD类型的准确度存在差异性和不确定性,识别率分别为83.3%、90.0%、83.3%,但3类信号源的共性和差异性可以融合互补,有各自优势,可以解决故障诊断中的不确定性问题。在此基础上,基于D-S证据融合的高压电机PD类型的整体识别率提升至96.6%,实现了3种信号源的优势互补,与单一模型对比,所提方法可以稳定、准确地识别PD模式,具有更高准确率和可靠性,验证了所提方法的有效性与正确性。
    8  基于HIL仿真试验平台的动车组电机缺相故障研究
    郭洋,任宝珠,姚大顺,于晓蔓,姜宋阳
    2022, 49(11):48-54. DOI: 10.12177/emca.2022.125
    [摘要](88) [HTML](0) [PDF 1009.11 K](206)
    摘要:
    牵引控制系统中异步电机定子绕组发生故障,导致定子绕组不对称连接,严重影响动车组(EMU)牵引控制系统的安全稳定运行。针对牵引控制系统中异步电机定子一相绕组缺相故障,考虑端电压约束条件,推导电机一相缺相的数学模型,并基于硬件在环(HIL)仿真试验平台对数学模型进行验证。详细阐述了HIL测试平台的系统框架,设计实现方法,软硬件连接配置。将Xilinx软件下搭建的电机缺相数学模型下载至dSPACE仿真机上运行,与牵引控制单元(TCU)连接,进行HIL仿真,通过检测算法对电机缺相故障作出判断与处理。结果表明该仿真测试平台的有效性,可提供接近真实的测试环境,为牵引控制系统电机缺相故障诊断与算法功能开发提供了理论基础和设计依据。
    9  高压直流航空燃油泵电机堵转故障检测与应急控制技术研究
    刘航宇,马瑞卿
    2022, 49(11):55-62. DOI: 10.12177/emca.2022.120
    [摘要](132) [HTML](0) [PDF 1.07 M](211)
    摘要:
    针对航空燃油泵用无刷直流电机(BLDCM)发生堵转故障现象,从故障原因、故障检测技术、故障严重程度、故障可控性及故障影响范围出发进行深入的研究,旨在提出并验证一种工程上可用的BLDCM故障检测方法与故障应急控制机制。针对BLDCM发生堵转时与堵转后的运行工况,设计了一套基于BLDCM转速和母线电流的故障检测与应急控制机制;完成了对BLDCM堵转故障检测及应急控制机制仿真。借助已有的燃油泵用BLDCM试验台,完成BLDCM堵转故障条件下的故障检测与应急控制机制验证。在传统的堵转故障停机保护基础上,针对BLDCM运行过程中堵转故障发生的几率和消失的先后,设计了一种降低PWM占空比延时重启的堵转故障应急控制机制,提高了堵转故障后系统的生存能力,降低了虚警率。结果具有技术成熟度和工程应用价值。
    10  基于深度强化学习的微能源系统优化调度
    张波,冯国礼,郭景维,王敏,秦振威
    2022, 49(11):63-70. DOI: 10.12177/emca.2022.121
    [摘要](92) [HTML](0) [PDF 1.02 M](184)
    摘要:
    微能源系统是城市配网终端的重要聚合部分,其应对源荷随机特性的能力为城市配网稳定运行提供了有效支撑。针对城市工业园微能源系统提出一种考虑源荷随机波动的动态调度方法。考虑工业园多种可调度资源对微能源系统的经济调度构建数学模型,然后将构建的微能源系统经济调度模型表示为具有连读动作调节的深度强化学习(DRL)模型,最后采用双延迟深度确定性策略梯度算法获取DRL模型下的动态连续调度策略。所提方法不仅避免对源荷随机波动的不确定性进行建模,同时也避免了离散Q学习的可调节设备出力不连续性。仿真结果表明所提出的动态调度方法具有更好的经济性和自适应性。
    11  MGST新型潮流控制装置及其控制策略
    华渊杰,许其品,杨玲
    2022, 49(11):71-77. DOI: 10.12177/emca.2022.057
    [摘要](79) [HTML](0) [PDF 920.46 K](193)
    摘要:
    针对目前电网建设面临的部分线路输电能力受限同时伴随高比例电力电子设备的入网导致的“电网惯性不足”问题,提出了一种能够实现有功潮流控制及无功补偿,并能为电网提供惯性支撑的电机-发电机串联变压器(MGST)新型潮流控制方法。利用同步电机组本身具备较大惯性的条件,在此基础上调整了其安装方式与电机的励磁控制策略,最后基于MATLAB/Simulink平台对该设备进行仿真分析并将结果与同一情景下的统一潮流控制器(UPFC)装置的仿真结果作对比,进而分析MGST装置的调节效果。仿真结果表明MGST装置具备潮流控制及稳定电压的能力,由于电机转子惯性较大导致响应速度略低于UPFC,但作为一种新型潮流控制装置目前能够达到预期的调节效果。
    12  铁心异常时基于异频电流激励法的定子铁心损耗试验分析
    盛明珺,王晓兰,刘守豹,徐铬,宋佳骏,胡思宇
    2022, 49(11):78-84. DOI: 10.12177/emca.2022.113
    [摘要](111) [HTML](0) [PDF 977.27 K](195)
    摘要:
    为防止发电机在运行中因片间绝缘损坏,造成短路,引起局部过热,甚至危及机组的安全运行,需要对发电机的定子铁心进行损耗试验。对于试验方案在进行大型机组试验时存在绕线困难等问题,提出了一种采用异频电流激励法进行发电机定子铁心损耗试验的方法。建立铁心存在短路缺陷情况下的有限元仿真模型,通过对比工频大电流激励和异频小电流激励下铁心的发热情况,论证了异频小电流可以替代工频大电流进行铁心损耗试验。

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