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特约综述

中国高端真空泵驱动电机及控制技术的现状和发展

邓文宇，齐丽君，王光玉，孔祥玲，毕德龙，李明，安跃军

2020,47(7):1-8, DOI: 10.12177/emca.2020.074

[摘要] (103) [HTML] (0)

摘要：
真空泵作为真空获得的重要设备，在电子芯片、大规模集成电路、精细化工、生物制药、光伏产业等领域受到了广泛关注及应用，其性能指标很大程度取决于驱动电机及其控制技术。介绍了真空泵驱动电机的基本种类与工作原理，总结了共性规律和个性特点，对其拓扑结构、冷却方式和智能控制等关键技术进行综述，分析了真空泵驱动电机在特殊工况条件下的控制策略问题。最后，对真空泵驱动电机及其控制系统的主要研究方向进行了展望。

控制与应用技术

永磁同步电机直接转矩控制双模糊控制系统

李耀华，秦玉贵，赵承辉，周逸凡，秦辉，苏锦仕

2020,47(7):9-16, DOI: 10.12177/emca.2020.061

[摘要] (62) [HTML] (0)

摘要：
设计了永磁同步电机(PMSM)直接转矩控制(DTC)双模糊控制系统，采用模糊控制器同时控制电压矢量角度和电压矢量幅值。一个模糊控制器取代传统DTC系统中的磁链和转矩滞环比较器及开关表来输出基本电压矢量，即电压矢量角度；另一个模糊控制器输出基本电压矢量作用时间，即电压矢量幅值。仿真结果表明：PMSM DTC双模糊控制系统运行良好，可实现四象限运行。与仅采用模糊控制输出电压矢量角度或电压矢量幅值控制相比，双模糊控制系统可有效抑制转矩和磁链脉动。

谐波分量对异步电机性能的影响及抑制方法

龚育林

2020,47(7):17-21, DOI: 10.12177/emca.2020.068

[摘要] (48) [HTML] (0)

摘要：
晶闸管逆变器作为异步电动机的供电电源时，输出的电压和电流中含有丰富的谐波，对异步电机的运行性能会产生显著影响，主要表现在功率损耗增加、效率和功率因数下降等，传统脉宽调制(PWM)方法虽然可以消除低次谐波的影响，但整体效果不理想。通过谐波对定子及其他电机参数影响的具体分析，提出了以电机总损耗最小为目标函数，并根据各种损耗系数随频率变化情况与逆变器晶闸管开关元件切换次数的关系，确定载波比，对传统PWM进行优化策略设计方案。试验结果表明，优化后的方案可有效抑制谐波影响。

H桥级联变频器在笼型异步电机上的应用

吴伟亮，侯凯，杨合民，程谦，胡静

2020,47(7):22-28, DOI: 10.12177/emca.2020.052

[摘要] (31) [HTML] (0)

摘要：
中高压变频器在工业变频领域应用广泛。H桥级联多电平变频器具有模块化特点，可利用低压器件实现电压和功率的扩展。为此，介绍了一种3级H桥级联变频器拖动笼型异步电机的主回路结构，载波移相正弦波脉宽调制，功率单元直流电压均衡控制，以及基于电压电流混合磁链观测器的无速度传感器矢量控制等核心控制技术。MATLAB仿真结果验证了该变频器采用所提出的控制技术控制笼型异步电机，具有良好的起动和运行性能，为中高压大功率传动应用领域提供了技术保障。

新型电动汽车双向隔离型DC-DC变换器控制策略

韩猛，陈昭，张玮麟

2020,47(7):29-34, DOI: 10.12177/emca.2020.031

[摘要] (31) [HTML] (0)

摘要：
双向隔离型DC-DC变换器在超级电容储能供电的电动汽车上应用广泛，为了实现变换器中所有开关管零电压开关(ZVS)过程，提高双向隔离型变换器效率，提出了一种新型双向有源桥式变换器控制策略。在桥式变换器中增加并联谐振电感，利用占空比补偿的方法对驱动信号进行补偿，对谐振腔的电流值进行设计求解，选取合适的谐振电感值，对谐振过程中桥式结构一次侧和二次侧电压的相位差进行控制，通过脉宽调制(PWM)处理器综合调制后控制双向隔离型变换器。保证了能量双向流动的同时，实现了双向隔离型DC-DC变换器中所有开关管ZVS过程。试验测试表明，所提出的新型控制策略能够有效提高双向隔离型DC-DC变换器的效率。

研究与设计

大功率中速永磁风力发电机设计及性能研究

杨波，贺建湘，刘中华，阳雪兵，刘亚

2020,47(7):35-38, DOI: 10.12177/emca.2020.059

[摘要] (45) [HTML] (0)

摘要：
提出了一种基于ANSYS Maxwell 2D等效磁路法的电磁仿真和工程热分析相结合的电机设计方法。通过Maxwell 2D 对4.8 MW中速永磁风力发电机进行设计，为了进一步研究发电机的运行特性，建立了永磁发电机有限元分析计算模型。对发电机的空载、额定负载和短路性能进行仿真分析计算，获得各工况下的电流、反电动势和电磁转矩等波形，并且采用热路法对电机各部分温升情况进行计算。仿真计算结果表明该发电机设计合理，各项指标均符合要求。电磁仿真和工程热分析相结合可以更加准确地指导电机设计，为发电机的电磁设计和结构优化提供理论依据。

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永磁直线同步电机插入式积分滑模控制

张戟

优先出版日期: 2020-07-07 , DOI:

[摘要] (30) [HTML] (0)

摘要：
永磁直线同步电机(PMLSM)因其具有高速、高动态响应等优点而备受关注。而参数变化、端部效应和摩擦力等不确定因素将会降低直线电机控制系统应有的性能。为提高系统的鲁棒性，提出了一种插入式积分滑模控制。该滑模控制将原有控制器的输出量加入到所设计的滑模面中，使得控制系统在不改变原有控制器结构和性能的情况下，获得较强鲁棒性。同时，以连续的超螺旋控制来替换积分滑模控制中原有的不连续部分，削弱了滑模固有的抖振。搭建的Matlab/Smulink仿真后结果证实了所提方法的有效性。

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永磁同步电机鲁棒有限集模型预测电流控制算法

钟灼臻，曾岳南，罗伟维

2020,47(3):17-22, DOI: 10.12177/emca.2019.172

[摘要] (60) [HTML] (0)

摘要：
在永磁同步电机(PMSM)驱动系统中，基于有限集模型预测电流控制(FCS-MPCC)算法所设计的系统电流内环控制器，性能受电机参数变化的影响。推导了PMSM预测模型，同时以电压矢量为约束项重构价值函数，并针对数字延时导致的电流纹波问题进行了补偿。提出了一种鲁棒性较强的FCS-MPCC算法，通过在预测模型中引入权重系数并定量调节，以降低算法对参数的敏感性。仿真结果表明，所提算法有效，能使系统具备良好的动态性能和稳态精度。

表贴式永磁同步电机磁链和转矩无差拍控制系统

李耀华, 周逸凡, 赵承辉, 秦玉贵, 杨启东, 任佳越

2020,47(1):1-7, DOI: 10.12177/emca.2019.116

[摘要] (215) [HTML] (0)

摘要：
建立了基于定子磁链坐标系的表贴式永磁同步电机(SPMSM)下一时刻的磁链和转矩计算简化模型，验证了可以采用简化模型来计算下一时刻的磁链和转矩，从而降低无差拍控制计算复杂程度，提高系统实时性能，并得到实现磁链和转矩无差拍控制的理想输出电压矢量。采用模型预测控制(MPC)选择最接近理想电压矢量的基本电压矢量作为输出电压矢量。仿真验证了所提SPMSM磁链和转矩无差拍控制系统的可行性。为了进一步提高系统实时性能，提出2种无需MPC的基本电压矢量简化选择方法。仿真结果表明所提出的电压矢量简化选择方法控制效果与传统MPC非常接近，但省却了MPC计算，减小了系统计算负担。

无刷直流电机转子磁瓦表贴固定工艺研究

谢帆, 胡荣耀, 郑士林, 鲁浩

2020,47(1):102-105, DOI: 10.12177/emca.2019.121

[摘要] (91) [HTML] (0)

摘要：
针对无刷直流电机固定磁瓦的胶黏剂固化时间长的问题，分析计算磁瓦受力获得胶黏剂的最小粘接强度，开发验证热固胶，以实现磁瓦的快速固定。通过高温、低温、高温高湿、冷热冲击、高温及时试验验证了胶黏剂完全固化后的稳定性。结果表明，固定磁瓦所需的最小粘接强度为5.81 MPa，AC451胶水在60 ℃/20 min的条件下粘接强度为15.6 MPa，可实现磁瓦的完全固定。动平衡检测后随平衡泥室温固化5 h，胶水的粘接强度达到22.2 MPa，满足各项型式试验，且安全、可靠，具有广泛的工业应用前景。

绕组式永磁耦合调速电机设计与分析

赵启明, 徐亮, 徐国祥, 杨志勇

2020,47(2):49-53, DOI: 10.12177/emca.2019.159

[摘要] (100) [HTML] (0)

摘要：
变频器调速技术虽可实现调速，但结构复杂，易受到电磁干扰，影响设备运行的可靠性。此外，当电网电压波动时，变频器难以保证整个系统正常运行。因此,在发电厂等苛刻环境下的应用受到限制。针对以上问题，提出了一种新型绕组式永磁耦合调速电机，离合采用非机械接触结构，减少了机械损耗；可直接对电动转子进行串级调速，调速迅速，且具备抗电网低电压穿越的能力。通过建立绕组式永磁耦合调速电机有限元分析模型，开展了仿真分析研究，结果表明该电机具备调速功能且转矩稳定，在工业领域中具有广阔的应用前景。

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