2024年第51卷第5期文章目次

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  • 1  基于电压偏差和SOC的电氢耦合系统多源协调控制策略
    赵艺徽,程 鹏,田新首,贾利民
    2024, 51(5):1-11. DOI: 10.12177/emca.2024.033
    [摘要](188) [HTML](0) [PDF 1.16 M](316)
    摘要:
    在公路直流微电网中,电动汽车充电行为的时间特性和充电方式特性会对直流母线电压造成不同程度的冲击,高渗透率的电动汽车负荷对“源-荷-储”协调控制提出新的挑战。通过分析公路直流微电网的交通负荷特性和微源特点,提出了一种基于直流母线电压偏差的电氢耦合系统多源协调控制策略。此控制策略以蓄电池作为调压核心元件,通过检测变流器端口直流母线电压波动来实现协调自洽运行,无需通信即可实现系统的功率平衡。为避免蓄电池因荷电状态(SOC)过界而退出运行,设计了一种多源自适应下垂控制器,使氢能单元主动响应SOC变化,减少蓄电池SOC管理造成的不平衡功率,抑制SOC向边界值的趋近速度,实现SOC的动态平衡。最后,在Matlab/Simulink中验证了所提控制策略的有效性。
    2  基于瞬时功率镜像补偿的斜坡式重力储能系统功率平滑控制策略
    李 震,王 斌,牟雪鹏,陈巨龙,汪玉翔,罗 晨,王祖凡,董琳琳,高 天
    2024, 51(5):12-20. DOI: 10.12177/emca.2024.026
    [摘要](114) [HTML](0) [PDF 890.12 K](263)
    摘要:
    针对重力储能系统因离散质量块切换引起的输出功率波动问题,提出了一种基于瞬时功率镜像补偿的功率平滑控制策略。首先介绍了斜坡式重力储能系统的工作原理,分析引起系统功率波动的原因;然后设计了抑制功率波动的系统结构以及功率平滑控制策略,并以11 kW的斜坡式重力储能系统为例,对系统结构参数进行理论计算;最后构建斜坡式重力储能系统仿真模型,分析了系统在质量块交替过程中的暂态波动特性。结果表明,应用所提方法,质量块在交替过程中可提供连续稳定的机械功率,较好地平滑重力储能系统的输出功率,验证了该方法的有效性。
    3  基于模糊控制在线整定新趋近律的速度调节器研究
    周兆钟,尹明德,王南越,肖 杰,王立成,杨 明
    2024, 51(5):21-29. DOI: 10.12177/emca.2024.030
    [摘要](128) [HTML](0) [PDF 860.05 K](318)
    摘要:
    针对传统指数趋近律滑模变结构控制抖振大和参数整定难的问题,设计了一种新的滑模趋近律并采用模糊控制以实现参数整定。在双闭环直流调速系统中,基于新趋近律设计了速度调节器;同时为了提高趋近律参数整定效率,利用模糊控制设计了趋近律参数在线整定方法,通过模糊控制在线整定新趋近律的滑模参数来提高系统的调速性能。在Matlab/Simulink中搭建直流调速系统的仿真模型,结果表明所设计的新趋近律在抑制抖振和快速收敛方面优于传统指数趋近律,相较于试凑法模糊控制在线整定趋近律参数的效率更高、性能更好。
    4  一种改进的双三相永磁同步电机无价值函数模型预测转矩控制
    张平化,范慧妍,王 爽
    2024, 51(5):30-38. DOI: 10.12177/emca.2024.023
    [摘要](138) [HTML](0) [PDF 855.74 K](342)
    摘要:
    针对双三相永磁同步电机(DTP-PMSM)传统模型预测转矩控制策略转矩性能较差的问题,提出了一种基于虚拟电压矢量的无价值函数模型预测转矩控制策略。首先,对矢量空间解耦(VSD)的数学建模方法进行研究,建立了基于VSD的DTP-PMSM数学模型;其次,构建了一组12个无需矢量替换的虚拟电压矢量,通过无差拍直接转矩和磁链控制预测出参考矢量的角度位置和幅值信息,并筛选出最优虚拟矢量,该方法避免了虚拟电压矢量的遍历寻优从而大幅减小计算负担;同时,通过一种简化的矢量幅值调整方法使该最优虚拟矢量的幅值大小无限逼近参考矢量幅值大小,有效降低转矩脉动;最后,搭建了试验测试平台,将所提策略与传统策略进行对比。结果表明,所提策略有效减小了谐波电流和转矩脉动。
    5  基于混合谐波注入的潜水感应电机电磁噪声削弱
    蔡勤磊,鲍晓华,胡 薇
    2024, 51(5):39-49. DOI: 10.12177/emca.2024.029
    [摘要](107) [HTML](0) [PDF 1.01 M](294)
    摘要:
    针对感应电机在变频供电时会在绕组中产生时间谐波而导致电机的电磁振动和噪声增大的问题,提出了一种采用混合谐波注入的改进型正弦脉宽调制控制策略。以一台1 120 kW的潜水感应电机为研究对象,通过对电机进行3、9次混合谐波注入,削弱了电压的调制波和载波谐波及其边带谐波分量,从而降低了电机的振动和噪声。对3、9次混合谐波注入方法中的谐波占比系数进行优化,进一步强化了对边带谐波的削弱效果,整体降低了电机噪声。最后通过对采用混合谐波注入方法的电机与优化前的常规电机进行铁耗、铜耗等方面的性能对比,验证了所提策略在不影响电机的基本性能的前提下,有效削弱了电机的电磁噪声。
    6  基于改进ResNet34网络的变电站设备巡检图像分类识别的方法
    刘志坚,孟欣雨,刘 航,罗灵琳,张德春
    2024, 51(5):50-60. DOI: 10.12177/emca.2024.037
    [摘要](108) [HTML](0) [PDF 1.22 M](299)
    摘要:
    针对变电站设备巡检图像识别领域中存在的图像规模有限和识别准确率低等问题,提出了一种基于改进ResNet34网络的图像分类识别方法。采用Seam Carving算法对图像中的低能量区域进行压缩以保留关键特征;同时使用弹性变换、高斯噪声等6种图像增强技术来增强图像的多样性。将基础ResNet34网络与卷积注意力模块结合,增强模型对设备巡检图像关键特征的提取能力。使用在ImageNet数据集上的预训练模型作为迁移学习的特征提取器来解决样本数量不足的问题。在Adam优化器中引入余弦退火策略来动态调整学习率使改进的ResNet34网络更快收敛至最优解。试验结果表明所提方法比基础ResNet34网络的准确率提升了0.073 3,损失率降低了0.201 9,为变电站设备巡检图像识别领域提供了一种可靠的解决方案。
    7  初级分段不连续型直线电机定位力分析与参数优化
    王浩宇,李 荣,张 杰
    2024, 51(5):61-71. DOI: 10.12177/emca.2024.035
    [摘要](151) [HTML](0) [PDF 1.01 M](321)
    摘要:
    以一种应用于环形线运输系统的初级分段不连续型直线电机为研究对象。分段不连续型初级结构的优势在于节约成本、减小损耗且电机系统更具柔性化,但此结构导致动子在段间切换受到很大端部力,造成电机运行时推力波动较大。针对该问题,提出了一种次级辅助极与初级端齿相结合的优化方案。分析电机在空载运行时所受的定位力并进行解析,对比动子在初次级耦合以及段间切换这两种情况下所受的定位力。首先对电机的主要结构参数进行优化,结合响应面法建立多目标响应面模型;然后通过遗传算法进行寻优,通过仿真对优化前后的定位力进行对比;最后基于实体样机进行测试验证,结果表明添加辅助结构下的电机模型可有效抑制定位力与推力波动。
    8  真空泵用反凸极永磁同步电机设计与性能分析
    田士强,安 辉,陆艳君,田玉宝,邓文宇,齐丽君,安跃军
    2024, 51(5):72-80. DOI: 10.12177/emca.2024.027
    [摘要](157) [HTML](0) [PDF 920.22 K](328)
    摘要:
    针对真空泵用驱动电机运行过程中存在转子温度高、散热难的问题,根据真空泵驱动工况的实际要求,设计了一台反凸极永磁同步电机和一台常规永磁同步电机。首先,利用有限元软件,分析了转子磁障尺寸对电机转矩的影响以及磁障层数对电感的影响,从而得出了转子磁障尺寸和磁障层数的合适值;其次,对两台电机的气隙磁密波形、空载反电动势和损耗等电磁性能进行了对比分析;最后,通过仿真对比分析了两台电机的温度场以及两者转子和转轴处的温升。结果表明,相比于常规永磁同步电机,反凸极永磁同步电机的转矩性能更好、转子损耗和转子温升更小,为新产品研发提供了科学的参考依据。
    9  基于改进型双模分数阶重复控制器的高速磁悬浮电机谐波电流抑制
    王献章,徐向波,陈 劭,李俊峰,李博伦,王麒臻
    2024, 51(5):81-89. DOI: 10.12177/emca.2024.034
    [摘要](156) [HTML](0) [PDF 915.95 K](316)
    摘要:
    主动磁悬浮轴承系统的转子不平衡和传感器跳动会使系统产生谐波电流,从而导致谐波振动。重复控制器能同时抑制同频和倍频谐波,但传统重复控制器必须确保控制系统的采样频率与实际转频之比为整数,极大地限制了其适用性。为解决此问题,设计了一种改进型双模分数阶重复控制器。采用拉格朗日插值法将分数阶变为整数,解决了重复控制的非整数延迟问题;通过双支路独立地消除奇偶次谐波,第1次、2次、3次、4次和5次谐波分别降低了87.9%、61.3%、86.9%、36.9%和85.3%。仿真和试验结果验证了改进型重复控制器对谐波电流抑制的精确性和有效性。
    10  气泡放电对变压器油流注放电的影响
    刘波洋,蔡新景
    2024, 51(5):90-99. DOI: 10.12177/emca.2024.031
    [摘要](98) [HTML](0) [PDF 1.08 M](287)
    摘要:
    以流体动力学为基础,建立了脉冲电压作用下含气泡的变压器油流注放电仿真模型。通过改变气泡的位置、大小及数量,研究了含气泡的变压器油的电场强度和空间电荷密度的变化规律。仿真结果表明,当击穿电压达到一定值时,由于气泡内部气体的积聚,气泡内部会形成电场梯度,从而产生内部放电现象。距离高压电极越近的气泡越先被击穿,放电进行的时间也相对更短;气泡的尺寸越大,变压器油流注放电的速度越缓慢;气泡的数量越多,流注放电时的电场越剧烈,放电持续时间越久,对变压器造成的伤害也越大。
    11  基于槽极比选择的切向永磁同步电机永磁体涡流损耗抑制措施
    侯云鹤,程 祥,张炳义
    2024, 51(5):100-110. DOI: 0.12177/emca.2024.025
    [摘要](176) [HTML](0) [PDF 1.10 M](285)
    摘要:
    为抑制切向永磁同步电机的永磁体涡流损耗,基于麦克斯韦方程和本构方程,对永磁体形状进行近似假设,构建了永磁体涡流损耗的估算模型。使用一种基于卡特系数概念的磁导函数来估算由于定子开槽引起的槽下磁感应强度变化。基于五台槽极比分别为1.05、1.20、1.30、2.40和3.60的电机设计方案对理论分析结论进行了验证。在负载电流和两倍负载电流下,分析永磁体损耗,得到了每台电机的径向气隙磁密曲线及其谐波含量。考虑到增加槽极比对定子铁耗和永磁体涡流损耗的削弱效果,给出了电机槽极比选择策略。研究结果表明,增加槽极比能减弱定子槽下磁感应强度变化,从而抑制气隙磁场中低次谐波含量,减小永磁体涡流损耗,使电机运行更加可靠,但也会引入更多高次谐波,从而增加定子铁耗。

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