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      《电机与控制应用》（CN 31-1959/TM，ISSN 1673-6540）创刊于1959年，由上海电器科学研究所（集团）有限公司主办，旨在发表与电气领域相关的各科研领域尖端成果。《电机与控制应用》是中国学术期刊综合评价数据库来源期刊，且被中国学术期刊（光盘版）全文收录。连续多年被中文核心、科技核心等中国核心数据库收录，近年还被DOAJ数据库、ICI world of Jourmals (哥白尼索引期刊数据库波兰)、ICI Journal Master Lister (哥白尼精选数据库，波兰)、EuroPub (英)、JST日本科学技术振兴机构数据库(日)和Pж(AJ) 文摘杂志(俄)等国外数据库收录，影响因子逐年稳步提升。本刊每月10日出版，国内外公开发行，邮发代号4-199。
      《电机与控制应用》已在编委会汇集了来自国内头部高校的73位业界知名专家学者，其中包括多名中外院士及IEEE、IET等知名国际学会终身会士（Fellow）。
      本刊不收取任何版面费及审稿费等费用，论文全文将在本刊官网、中国知网、百度学术、万方、维普、超星等平台发布。
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    基于光伏逆变器的电网谐波阻抗测量新技术
    赵本强，曾江，谢宝平，马海杰，刘佩，叶康权
    2024,51(3):1-9, DOI: 10.12177/emca.2024.001
    [摘要] (111) [HTML] (0) [PDF 874.89 K] (113)
    摘要：
    针对新型电力系统背景下电网谐波阻抗的测量需求，提出了一种基于光伏逆变器的新型电网谐波阻抗测量方法。所提方法不会对电网产生扰动，无需安装额外的测量设备，并且还能在阻抗测量过程中治理电网谐波。该方法在基波下控制光伏逆变器实现正常发电功能，在谐波下控制其等效为虚拟电阻。通过改变逆变器的等效虚拟谐波电阻值，测量并网点谐波电压的幅值，并结合最小二乘法来估算系统的谐波阻抗幅值。利用硬件在环实时仿真试验平台进行阻抗测量试验，测量结果与设定值相符，系统5次谐波阻抗的测量精度达99%，7次谐波阻抗的测量精度达97%，验证了所提方法不仅可测量系统多次谐波阻抗幅值，且能保证较高的测量精度。
    基于MFCC和随机森林的GIS动作声纹特征辨识和操作机构异常分类
    庄小亮，李乾坤，秦秉东，张长虹，张柳健，张禄亮
    2024,51(3):10-20, DOI: 10.12177/emca.2024.005
    [摘要] (65) [HTML] (0) [PDF 1.23 M] (80)
    摘要：
    针对气体绝缘金属封闭开关（GIS）设备的操作机构异常或故障而导致其开关动作时出现分合闸失败或不到位的问题，提出了一种基于梅尔频率倒谱系数（MFCC）和随机森林的GIS设备操作机构异常分类模型。首先，对采集到的声纹信号进行预处理，使用MFCC提取声纹信号的特征；然后，构建随机森林对提取的特征信息进行辨识，得到GIS动作异常的分类结果；最后，以某110 kV的GIS设备为例，采集断路器、隔离开关的储能机构和传动机构异常或故障时的声纹信号，构建了音频样本库，并对所提分类模型与多种经典模型进行了对比测试。结果表明，MFCC能够有效提取出不同工况下GIS动作的声纹信号特征，且随机森林在众多分类识别模型中表现最优，有效提高了GIS动作异常工况识别的准确率。
    基于多头注意力机制和门控循环单元神经网络的居民充电桩容量预测
    谢乐，杨浙，刘东
    2024,51(3):21-29, DOI: 10.12177/emca.2023.191
    [摘要] (49) [HTML] (0) [PDF 920.42 K] (77)
    摘要：
    居民充电桩的容量预测可为其定容选址提供参考，助力实现“双碳”目标，为此提出了一种基于数据驱动的居民充电桩容量预测方法。首先，采集了居民充电桩的历史容量数据并进行预处理；其次，利用不同大小的时序窗口对其进行切片作为输入特征；最后，构建了结合多头注意力机制和门控循环单元神经网络的预测模型，将特征输入模型从而实现了对未来容量的精准预测。通过实例分析表明，该模型预测结果的平均绝对误差和均方根误差分别为33.19和102.14%，预测精度相较于其他模型有较大提升，为居民充电桩的容量预测提供了新思路。
    考虑不平衡磁拉力的双馈异步风力发电机轴承外圈故障动力学建模
    庞彬，郑涵升，周紫烨，王博巍，郝紫阳
    2024,51(3):30-37, DOI: 10.12177/emca.2023.194
    [摘要] (34) [HTML] (0) [PDF 817.74 K] (76)
    摘要：
    轴承故障会引起双馈异步风力发电机转子气隙变化，产生不平衡磁拉力(UMP)。为准确揭示双馈异步风力发电机轴承故障振动特性，开展了考虑UMP的双馈异步风力发电机轴承外圈故障动力学建模研究。首先，基于赫兹接触理论构建了轴承外圈故障模型；然后，推导了正常和轴承故障下发电机转子的气隙磁密，得到了发电机转子受到的UMP解析式；最后，采用Runge-Kutta法对模型进行求解，得到了轴承故障振动响应。试验分析表明：所提动力学模型能够有效揭示双馈异步风力发电机轴承故障振动信号的双冲击现象，UMP激励会影响风力发电机轴承外圈故障振动信号的调制特性。为风力发电机轴承故障诊断提供了新的理论参考。
    并联永磁同步风电机组小干扰稳定性分析
    孙士奇，单俊豪，仉志华，时振堂
    2024,51(3):38-48, DOI: 10.12177/emca.2023.195
    [摘要] (36) [HTML] (0) [PDF 1.01 M] (85)
    摘要：
    采用平均磁链定向控制多台永磁同步风电机组进而构造分频发电系统是未来陆上尤其是海上风电的汇集方案之一，但对该模式下多台风电机组间稳定性的研究鲜有文献涉及。针对此问题，基于特征值分析法，研究了平均磁链定向控制的永磁同步风电机组之间的小干扰稳定性。首先，基于高压大容量直驱式永磁同步风电机组的分频集电系统拓扑结构，建立了适用于小干扰稳定分析的风电系统的数学模型；其次，通过辨识振荡模态并分析模态参与因子确定了影响系统振荡的主控因素，通过绘制根轨迹分析了主控因素参数变化对系统振荡的影响，并发现系统振荡受发电机电感、电阻和直流电容参数的影响最大；最后，通过时域仿真验证了研究结论的正确性
    台风条件下含混合电氢储能的海上风电场并网运行智能控制方法
    谢善益，仲卫，杨强，谢恩彦，周刚
    2024,51(3):49-59, DOI: 10.12177/emca.2023.197
    [摘要] (28) [HTML] (0) [PDF 1.12 M] (73)
    摘要：
    随着我国海上风电装机容量不断增加，经济发达、电力负荷大的沿海地区越来越依赖和关注海上风电的安全运行。在系统常规火电机组容量下降、系统惯量较低的情况下，海上风电场的友好接入问题变得尤为突出。特别是在台风期间，海上风电场在达到截止风速之前可能会与受端电网迅速断开，导致主网出现大量功率缺额、电压频率恶化等不利影响。为了解决风电固有波动性和台风引起的大扰动问题，提出了一种含混合电氢储能的海上风电场并网运行控制方法。该方法在海上风电场正常运行期间，通过合理安排储能和充放能，有效平抑了风电波动性；而在台风过境期间，通过合理使用混合电氢储能，缓解了海上风电输出骤降，减少对受端电网的不利影响。通过对广东某海上风电场的真实数据进行仿真研究，验证了所提方法的有效性。
    磁控溅射用旋转阴极磁场装置的结构设计及磁场分析
    吴纯恩，安辉，宿泽达，陆艳君，邓文宇，齐丽君，安跃军
    2024,51(3):60-68, DOI: 10.12177/emca.2023.190
    [摘要] (53) [HTML] (0) [PDF 978.50 K] (80)
    摘要：
    针对现有磁控溅射装置在镀膜工作中靶面阴极磁场分布不均匀的问题，设计了一种新型旋转阴极磁场装置。该装置通过旋转机构带动磁场做圆周运动，利用凸轮机构使磁场做上下直线运动。首先，利用3D软件绘制出该装置的三维模型；其次，对阴极磁场磁感应强度进行了有限元分析；最后，通过调整磁轭高度、伸出臂长度以及磁轭-靶材间距优化了磁场，并将优化前后的数值模拟曲线进行了对比分析。结果表明，优化后阴极磁场磁感应强度曲线的均匀度由21%改善到6%，有效改善了靶面磁场均匀性，有利于保证磁控溅射的稳定运行。
    鼠笼转子端部扭振特性研究及其对结构可靠性影响
    薛秀慧，李广，许晓亮，吕志成，任晓辉
    2024,51(3):69-78, DOI: 10.12177/emca.2023.193
    [摘要] (38) [HTML] (0) [PDF 1.21 M] (75)
    摘要：
    针对变频器驱动下牵引电机受到谐波转矩的影响，分析了谐波转矩对铜条式鼠笼转子结构的作用机理。采用试验与仿真相结合的方法识别鼠笼转子端部特性。首先，通过模态分析，获取了鼠笼转子的模态参数；然后，建立了基于模态试验的转子等效有限元模型，分析了其在12倍频特征电磁激励下的静强度及谐响应。最后，基于导条振动测试平台，研究了鼠笼转子端部扭振特性，并对载荷放大效应进行了验证，为提升铜条式鼠笼转子端部结构的可靠性提供了一定的理论支撑。
    基于非线性观测器的永磁同步电机位置估计算法研究
    张琳元，张清艺，张志锋
    2024,51(3):79-85, DOI: 10.12177/emca.2023.189
    [摘要] (62) [HTML] (0) [PDF 762.19 K] (99)
    摘要：
    为提高表贴式永磁同步电机无位置传感器控制中转子位置和速度的估计精度，提出了一种改进型非线性观测器。通过重构非线性观测器的数学模型，构建了误差方程，利用Lyapunov理论对误差方程进行了稳定性分析。并基于稳定性条件提出了一种误差项步长优化方法，实现了非线性观测器的步长增益自调节。仿真与试验结果表明，改进型非线性观测器具有良好的动态性能，验证了其可行性。
    永磁直驱风力发电机非奇异终端滑模控制
    马毓敏，赵南南，刘金颂，白天羽，杨旭，崔小伟
    2024,51(3):86-94, DOI: 10.12177/emca.2024.002
    [摘要] (38) [HTML] (0) [PDF 882.92 K] (83)
    摘要：
    为提高永磁直驱风力发电系统的抗扰能力和控制精度，提出了一种扰动观测器与非奇异快速终端滑模控制相结合的最大功率跟踪控制策略。利用扰动观测器得到风力发电机的转矩变化，对控制器进行前馈补偿；采用非奇异快速终端滑模面提高控制器的动态性能，实现系统快速收敛，减少因扰动引起的抖振。仿真结果表明,所提策略在随机风速的情况下可以准确估计转矩变化，提高最大功率跟踪过程中的转速跟踪精度和风能利用率。
    数控机床伺服驱动系统的多电机同步控制策略
    白梓岑，陈少华
    2024,51(3):95-107, DOI: 10.12177/emca.2024.003
    [摘要] (61) [HTML] (0) [PDF 1.29 M] (83)
    摘要：
    以数控机床伺服驱动系统的多电机同步控制为研究对象，提出了一种基于多交流伺服电机的同步控制策略。此策略将虚拟主轴和偏差耦合的同步控制方式相结合，并加入反向传播神经网络比例积分微分控制以及自适应鲁棒控制。通过搭建Matlab/Simulink仿真平台模拟了系统的运行状态。结果表明，所提同步控制策略具有良好的同步性能和伺服效果，在提高多电机联动系统的控制精度和响应速度、减少摩擦和齿隙的影响以及增强系统鲁棒性方面表现出优越性。
    基于KLPP-K-means-BiLSTM的台区短期电力负荷预测
    朱江，汪帆，曹春堂，易灵芝，邹嘉乐
    2024,51(3):108-116, DOI: 10.12177/emca.2023.198
    [摘要] (40) [HTML] (0) [PDF 607.64 K] (80)
    摘要：
    随着智能电网的发展，各场景的用电更加多元化，而准确的台区负荷预测是确保相关电力部门制定合适检修任务的关键，同时为有序用电、电网经济运行提供重要参考。为了挖掘台区负荷的特征以提高台区负荷预测的精度，提出了一种基于核主元分析与局部保持投影降维、K均值聚类算法(K-means)以及双向长短时记忆网络(BiLSTM)的台区电力负荷预测方法。首先利用核局部保持投影（KLPP）对台区多特征负荷数据进行降维以提取主要特征信息；然后采取K-means聚类算法将相似特征的数据归类成各自的簇集；最后针对聚类后的各典型类型，有针对性地训练BiLSTM，并选取中国某高校低压台区负荷作为算例与其他经典预测方法进行对比分析，结果表明所提方法更拟合实际负荷走向，有效提升了预测效果。
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    双馈风机接入对系统极限切除角的影响
    张雪娟, 吴水军, 孙士云, 王杨, 郑新宇, 赵伟
    2019,46(9):85-94, 110, DOI:
    [摘要] (403) [HTML] (0) [PDF 923.86 K] (14188)
    摘要：
    风电场的大规模接入对电网暂态稳定性造成的影响不容忽视。以含双馈风电机组的扩展两机系统为例,建立了双馈风机等值模型,将两机系统等值成单机无穷大系统,依据等面积法则详细推导了风电接入后系统极限切除角的解析式,进而定量分析了极限切除角随风电比例、风机并网位置、故障位置和负荷接入位置等4个影响因素的变化趋势,总结出4种影响因素对暂态功角稳定性的影响规律。在BPA和FASTEST中分别建立含双馈风机的扩展双机系统的仿真模型,对理论分析工作的正确性进行了仿真验证。
    多电机同步控制综述
    韩仁银, 郭阳宽, 祝连庆, 贺庆
    2017,44(6):8-12, DOI:
    [摘要] (475) [HTML] (0) [PDF 484.50 K] (3530)
    摘要：
    多电机同步协调系统在电机控制领域得到广泛运用,控制策略对多电机同步系统的性能起着决定性作用。针对多电机同步问题,国内外学者进行了深入研究,并提出了多种同步控制策略。综述近年来国内外提出的控制策略,对控制对象的跟踪精度、鲁棒性、抗负载能力等进行比较分析,在此基础上对多电机同步控制提出新的展望。
    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] (804) [HTML] (0) [PDF 907.49 K] (2764)
    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。
    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] (1161) [HTML] (0) [PDF 594.07 K] (2067)
    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。

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