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特约综述

旋转超导电机发展现状

王玉彬

2020,47(2):1-8, DOI: 10.12177/emca.2019.163

[摘要] (60) [HTML] (0) [PDF 1.04 M] (28)

摘要：
大容量旋转超导电机在风力发电、舰船驱动等低速直驱应用领域具有广阔的应用前景。依据是否采用低温耦合传输装置实现低温冷却介质的传输和励磁功率的输入，将旋转超导电机分为动态密封和静态密封超导电机两类。分析了动态密封超导电机的常用定子、转子结构形式及其优缺点。针对静态密封超导电机，以转子分段式磁通切换结构、场调制双定子结构、单体励磁分极式结构等典型拓扑为例，揭示了其能够实现冷却系统静态密封形式的本质原因。最后，对两类超导电机面临的超导励磁绕组失超这一共性问题进行了探讨，从电机本体结构层面，给出了静态密封超导电机抑制电枢反应磁场对超导线圈影响的策略和方法。

控制与应用技术

DTC与MPTC自适应切换的表贴式永磁同步电机控制策略

李耀华, 赵承辉, 秦玉贵, 周逸凡, 苏锦仕, 秦晖

2020,47(2):9-13, DOI: 10.12177/emca.2019.123

[摘要] (21) [HTML] (0) [PDF 632.20 K] (23)

摘要：
针对传统表贴式永磁同步电机（SPMSM）模型预测转矩控制（MPTC）备选电压矢量数目多,计算负担较大等问题，将传统MPTC的7个备选电压矢量精简为1个由开关表输出的电压矢量和1个零电压矢量。仿真结果表明:该控制策略可有效减小转矩脉动和平均开关频率，消除了转速阶跃下的磁链脉动，并将MPTC的运算次数降低到2次或者0次，减少了系统的运算负担。为了进一步提升系统动态特性，提出根据系统状态将直接转矩控制（DTC）与MPTC自适应切换控制的策略。系统处于稳态时，采用基于开关表的MPTC；系统处于动态时，采用DTC。仿真结果表明:该策略结合了MPTC和DTC的优点，在保持控制效果的同时，提高了转矩动态响应，消除了动态下磁链脉动。

基于改进ASMO的永磁同步电机无传感器控制策略

余莉, 李伯涵, 曹永娟

2020,47(2):14-20, DOI: 10.12177/emca.2019.144

[摘要] (14) [HTML] (0) [PDF 912.65 K] (21)

摘要：
针对永磁同步电机(PMSM)无传感器控制系统中存在滑模高频抖动，转子位置估算误差较大等问题，在传统滑模观测器(SMO)的基础上，提出了一种改进自适应滑模观测器(ASMO)，并使用Lyapunov定理证明了该观测器的稳定性。通过采用分段指数函数代替传统开关函数，结合锁相环(PLL)技术从反电动势中提取转子位置和转速信号，可以有效抑制抖振，减小观测误差。MATLAB仿真结果表明：与传统SMO相比，改进后的ASMO受转速变化影响较小，具有更高的精度和良好的动态性能。

基于离散化组合磁链模型的感应电机无速度传感器控制

杜焜, 蒋林, 韩璐, 代云中, 钟红波

2020,47(2):21-26, DOI: 10.12177/emca.2019.147

[摘要] (14) [HTML] (0) [PDF 792.06 K] (22)

摘要：
矢量控制系统的关键在于能否实现对磁链的准确定位。为此，针对传统的电压、电流型磁链观测器各自的优缺点和适用范围，提出了一种电压电流组合型磁链观测器。通过比例积分控制实现电压、电流模型的平滑切换。采用梯形法对该组合磁链模型进行离散化处理，实现了感应电机矢量控制系统的数字化。搭建基于DSP28055的物理试验平台，试验结果表明了该方法的有效性，验证了该组合模型在感应电机矢量控制系统中的可行性和优越性。

五桥臂双永磁同步电机系统双矢量模型预测电流控制

王亮, 耿强, 周湛清

2020,47(2):27-33, DOI: 10.12177/emca.2019.148

[摘要] (22) [HTML] (0) [PDF 987.49 K] (31)

摘要：
针对五桥臂双永磁同步电机（PMSM）系统单矢量模型预测电流控制(MPCC)稳态波动大的问题，提出一种优化的双矢量模型预测电流控制策略。利用无差拍的思想分别独立预测2台电机q轴电流准确跟踪参考值所需时间，筛选出在一个控制周期内能够准确跟踪q轴电流的基本有效矢量。依据公共桥臂开关状态必须一致的特性,选择合适的零矢量对符合条件的矢量进行组合，筛选出使系统性能达到最优的矢量组合作用于五桥臂逆变器驱动双电机，改善系统的运行性能。仿真结果验证了所提双矢量MPCC策略的正确性和有效性。

变论域模糊PID控制在交流发电系统中的应用

文力, 陈志辉, 郭润龙, 邵磊

2020,47(2):34-41, DOI: 10.12177/emca.2019.149

[摘要] (17) [HTML] (0) [PDF 1009.85 K] (28)

摘要：
在三级式交流发电系统中一般使用传统PID控制器进行调压控制，但是在某些工况下该控制策略难以满足复杂系统的高精度、快响应要求。通过在传统PID控制器的基础上，分析了其不足之处，引入了模糊PID控制策略。同时,针对模糊PID在系统的动态调节过程中论域过小的问题，提出了一种基于变论域模糊控制理论的PID控制器，并与传统双环PID控制和普通的模糊PID控制在MATLAB/Simulink软件中进行对比仿真，验证了该控制策略具有更好的稳态调节精度和动态调节性能，与传统双环PID控制器相比，稳态误差从0.5%优化到0.3%，动态调节时间从0.4 s缩短至0.2 s。

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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] (92) [HTML] (0) [PDF 765.11 K] (76)

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。

基于观测器的异步电机随机系统模糊反步位置跟踪控制

赵恩亮, 于金飞, 程帅, 于金鹏

2020,47(1):8-14, DOI: 10.12177/emca.2019.139

[摘要] (37) [HTML] (0) [PDF 750.27 K] (63)

摘要：
提出了一种基于观测器的异步电机随机系统模糊反步位置跟踪控制方法:通过构造降维观测器估计转子角速度；采用模糊逻辑系统逼近系统模型中的未知随机非线性函数。利用动态面控制技术解决传统反步设计中存在的“计算爆炸”问题。仿真结果表明：所提出的控制方法可以克服随机扰动的影响，并且确保跟踪误差收敛到足够小的原点邻域内。

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] (25) [HTML] (0) [PDF 594.07 K] (62)

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。

改进的车载空调压缩机无位置传感器控制起动方法

宋建国, 张斌, 谢敏波

2019,46(12):40-46, DOI:

[摘要] (14) [HTML] (0) [PDF 863.53 K] (50)

摘要：
无位置传感器控制是空调压缩机控制系统的较优选择。针对基于滑模观测器(SMO)的永磁同步电机(PMSM)无位置传感器控制系统零速观测精度低、起动难度大等问题,提出了一种改进PMSM无位置传感器的零速低速起动及中高速域使用的SMO控制的切换方法。在电机低速和零速时,I/F控制使其工作在角度开环电流闭环的工况下,该算法的给定相位与观测相位误差达不到系统切换要求,需利用降低开环电路的方式来降低误差；在电机转速提高的同时补偿SMO的角度,使观测角度接近真实角度,2种算法切换时稳定性更高,抗干扰能力更强。根据MATLAB/Simulink仿真结果和实际3.5 kW车载空调PMSM调试,验证了该方法的可行性和改进算法的有效性。

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