2026年第9期文章目次
2026(9):873-882.
DOI: 10.12177/emca.2026.211
摘要:
【目的】黑盒优化算法广泛应用于各类复杂工程设计场景，但其固有的运算过程复杂、内部逻辑不透明，导致算力消耗大。在电机优化设计过程中，黑盒优化算法通过反复迭代运算和有限元仿真筛选最优结构参数，大幅拉长了设计周期，制约工程应用效率。传统代理模型虽能降低算力成本，但适配性较差，难以搭建适用于多工况的通用数据库，设计需求和应用场景出现小幅变动后，需重新采集数据、训练模型，存在泛化能力弱、数据复用率低的工程缺陷。【方法】针对上述问题，本文提出一种基于迁移代理模型(TSM)的黑盒优化算法。首先，依托迁移学习理论搭建全新TSM，通过模型自主筛选源域优质有效样本，深度挖掘数据内在特征，提升模型在目标域小样本条件下的预测精度与泛化能力。然后，将优化后的TSM与迭代优化算法深度融合，删减优化过程中的冗余计算步骤，进一步提升目标优化任务的执行效率。最后，通过仿真测试所提算法的实际应用效果。【结果】仿真结果表明，相较于传统优化算法，本文所提基于TSM的优化算法可有效降低算力损耗，显著提升电机参数优化的整体工作效率，同时能够加快模型迭代收敛速度，在多变的电机设计工况中具备更稳定的表现。【结论】本文所提基于TSM的优化算法，从数据利用与算法融合层面解决了传统黑盒优化算法和常规代理模型的固有短板，突破了传统模型场景适配性差、重复训练成本高的局限。所提算法能高效适配实际工程的多变设计需求，为电机智能优化设计以及同类复杂工程黑盒优化问题提供可靠、高效的技术支撑，具备极高的工程落地价值与推广前景。
【目的】黑盒优化算法广泛应用于各类复杂工程设计场景，但其固有的运算过程复杂、内部逻辑不透明，导致算力消耗大。在电机优化设计过程中，黑盒优化算法通过反复迭代运算和有限元仿真筛选最优结构参数，大幅拉长了设计周期，制约工程应用效率。传统代理模型虽能降低算力成本，但适配性较差，难以搭建适用于多工况的通用数据库，设计需求和应用场景出现小幅变动后，需重新采集数据、训练模型，存在泛化能力弱、数据复用率低的工程缺陷。【方法】针对上述问题，本文提出一种基于迁移代理模型(TSM)的黑盒优化算法。首先，依托迁移学习理论搭建全新TSM，通过模型自主筛选源域优质有效样本，深度挖掘数据内在特征，提升模型在目标域小样本条件下的预测精度与泛化能力。然后，将优化后的TSM与迭代优化算法深度融合，删减优化过程中的冗余计算步骤，进一步提升目标优化任务的执行效率。最后，通过仿真测试所提算法的实际应用效果。【结果】仿真结果表明，相较于传统优化算法，本文所提基于TSM的优化算法可有效降低算力损耗，显著提升电机参数优化的整体工作效率，同时能够加快模型迭代收敛速度，在多变的电机设计工况中具备更稳定的表现。【结论】本文所提基于TSM的优化算法，从数据利用与算法融合层面解决了传统黑盒优化算法和常规代理模型的固有短板，突破了传统模型场景适配性差、重复训练成本高的局限。所提算法能高效适配实际工程的多变设计需求，为电机智能优化设计以及同类复杂工程黑盒优化问题提供可靠、高效的技术支撑，具备极高的工程落地价值与推广前景。
2026(9):883-894.
DOI: 10.12177/emca.2026.215
摘要:
【目的】在无刷双馈电机(BDFM)的空间矢量调制直接转矩控制(SVM-DTC)系统中，内环通常采用转矩与磁链比例积分(PI)控制器。然而固定的PI参数难以适应系统非线性特性以及频繁变化的运行工况，难以在全工作点维持最优控制性能。为此，本文提出一种基于深度强化学习(DRL)的SVM-DTC策略，摆脱对人工参数整定的依赖，提升系统动态性能与鲁棒性。【方法】采用双延迟深度确定性策略梯度(TD3)算法，构建并训练Actor-Critic神经网络代替内环转矩和磁链PI调节器。状态空间由转矩、磁链、转矩偏差、磁链偏差、转矩偏差积分、磁链偏差积分、转速参考值以及转速反馈值构成；动作空间为控制绕组参考电压矢量的d、q轴分量。设计一种综合转矩脉动抑制和磁链偏差惩罚的奖励函数，引导TD3智能体在连续动作空间中学习最优电压决策。【结果】在转速阶跃、负载突变等典型运行工况下开展仿真，对本文所提基于DRL的SVM-DTC策略与传统SVM-DTC策略进行性能分析。仿真结果表明，所提策略与传统SVM-DTC策略的转速控制效果基本一致。【结论】经充分训练的Actor网络能够依据系统实时状态直接生成控制绕组参考电压，省去内环转矩与磁链PI调节器的参数整定环节。基于TD3的SVM-DTC策略能够实现对BDFM转矩与磁链的高品质控制，具有优异的动态响应能力与鲁棒性。
【目的】在无刷双馈电机(BDFM)的空间矢量调制直接转矩控制(SVM-DTC)系统中，内环通常采用转矩与磁链比例积分(PI)控制器。然而固定的PI参数难以适应系统非线性特性以及频繁变化的运行工况，难以在全工作点维持最优控制性能。为此，本文提出一种基于深度强化学习(DRL)的SVM-DTC策略，摆脱对人工参数整定的依赖，提升系统动态性能与鲁棒性。【方法】采用双延迟深度确定性策略梯度(TD3)算法，构建并训练Actor-Critic神经网络代替内环转矩和磁链PI调节器。状态空间由转矩、磁链、转矩偏差、磁链偏差、转矩偏差积分、磁链偏差积分、转速参考值以及转速反馈值构成；动作空间为控制绕组参考电压矢量的d、q轴分量。设计一种综合转矩脉动抑制和磁链偏差惩罚的奖励函数，引导TD3智能体在连续动作空间中学习最优电压决策。【结果】在转速阶跃、负载突变等典型运行工况下开展仿真，对本文所提基于DRL的SVM-DTC策略与传统SVM-DTC策略进行性能分析。仿真结果表明，所提策略与传统SVM-DTC策略的转速控制效果基本一致。【结论】经充分训练的Actor网络能够依据系统实时状态直接生成控制绕组参考电压，省去内环转矩与磁链PI调节器的参数整定环节。基于TD3的SVM-DTC策略能够实现对BDFM转矩与磁链的高品质控制，具有优异的动态响应能力与鲁棒性。
2026(9):895-903.
DOI: 10.12177/emca.2026.216
摘要:
【目的】风速、环境温度和湿度等风资源参数具有显著的时变特性，其动态波动直接影响风力发电机的输出功率与温升。针对此问题，本文开展永磁风力发电机(PMWG)变负载工况下的特性研究，旨在实现对发电机温度状态的快速、精准监测。【方法】本文以一台以6 MW大功率PMWG为研究对象，采用有限元法建立其电磁仿真模型，得到绕组损耗、铁心铁耗和永磁体涡流损耗等关键损耗参数。然后，采用热网络法建立PMWG热网络模型。结合风电机组运行过程中风能载荷的随机变化特性，设计恒定负载工况和变负载工况，并进行相应工况的温升特性研究。最后，通过PMWG厂内型式试验数据和风电场运行测试数据对相关工况进行验证。【结果】对比PMWG厂内型式试验数据与仿真计算结果可得，额定负载工况下电机温升过程各采样点的平均相对误差为5%，验证了PMWG热网络模型的可靠性与准确性。对比风电场运行实测数据与仿真计算结果可得，变负载工况下平均温差百分比为4.5%。【结论】本研究揭示了大功率PMWG变负载工况下的温升特性，为PMWG在风电场运行场景下发电机各部件温升预测、预警及热管理系统控制参数设置提供参考。
【目的】风速、环境温度和湿度等风资源参数具有显著的时变特性，其动态波动直接影响风力发电机的输出功率与温升。针对此问题，本文开展永磁风力发电机(PMWG)变负载工况下的特性研究，旨在实现对发电机温度状态的快速、精准监测。【方法】本文以一台以6 MW大功率PMWG为研究对象，采用有限元法建立其电磁仿真模型，得到绕组损耗、铁心铁耗和永磁体涡流损耗等关键损耗参数。然后，采用热网络法建立PMWG热网络模型。结合风电机组运行过程中风能载荷的随机变化特性，设计恒定负载工况和变负载工况，并进行相应工况的温升特性研究。最后，通过PMWG厂内型式试验数据和风电场运行测试数据对相关工况进行验证。【结果】对比PMWG厂内型式试验数据与仿真计算结果可得，额定负载工况下电机温升过程各采样点的平均相对误差为5%，验证了PMWG热网络模型的可靠性与准确性。对比风电场运行实测数据与仿真计算结果可得，变负载工况下平均温差百分比为4.5%。【结论】本研究揭示了大功率PMWG变负载工况下的温升特性，为PMWG在风电场运行场景下发电机各部件温升预测、预警及热管理系统控制参数设置提供参考。
2026(9):904-915.
DOI: 10.12177/emca.2026.220
摘要:
【目的】针对屏蔽式永磁同步电机(CPMSM)普遍存在齿槽转矩大、电机效率偏低以及转矩脉动大等问题，本文旨在分析非对称永磁体结构对CPMSM性能的影响。【方法】本文以工程常用弧型永磁体为基础，以单块永磁体几何中心线为基准，通过偏移永磁体内、外径圆心的方式实现永磁体单侧偏心结构设计，提出三种非对称永磁体结构。系统对比分析了不同永磁体结构的CPMSM在空载与负载工况下的气隙磁密、感应电动势、屏蔽套单侧磁拉力、永磁体退磁系数、电机损耗及运行效率等关键电机性能。【结果】结果表明，三种非对称永磁体结构的性能变化趋势基本一致:随着永磁体中心偏移量增大，气隙磁密幅值降低；齿槽转矩幅值与屏蔽套损耗随之同步减小，电机效率得到提升。在不考虑加工制造难度与成本的条件下，左侧非对称结构为最优方案，该结构电机效率与功率因数最高，输出转矩降幅最小，转矩脉动抑制效果最为显著。此外，非对称永磁体所引发的不平衡磁拉力对电机整体性能的影响可忽略。相较于传统定子齿开槽优化方案，所提方法在抑制齿槽转矩的同时可维持良好的电磁性能，具备显著优势。【结论】本文所提非对称永磁体结构在削弱齿槽转矩、抑制转矩脉动以及改善电机综合性能方面效果显著。该结构虽会带来一定程度的磁路不平衡，但不会改变电机整体磁路分布特征，电机依旧可以保持优良的电磁性能。本研究可为CPMSM的优化设计提供一定参考。
【目的】针对屏蔽式永磁同步电机(CPMSM)普遍存在齿槽转矩大、电机效率偏低以及转矩脉动大等问题，本文旨在分析非对称永磁体结构对CPMSM性能的影响。【方法】本文以工程常用弧型永磁体为基础，以单块永磁体几何中心线为基准，通过偏移永磁体内、外径圆心的方式实现永磁体单侧偏心结构设计，提出三种非对称永磁体结构。系统对比分析了不同永磁体结构的CPMSM在空载与负载工况下的气隙磁密、感应电动势、屏蔽套单侧磁拉力、永磁体退磁系数、电机损耗及运行效率等关键电机性能。【结果】结果表明，三种非对称永磁体结构的性能变化趋势基本一致:随着永磁体中心偏移量增大，气隙磁密幅值降低；齿槽转矩幅值与屏蔽套损耗随之同步减小，电机效率得到提升。在不考虑加工制造难度与成本的条件下，左侧非对称结构为最优方案，该结构电机效率与功率因数最高，输出转矩降幅最小，转矩脉动抑制效果最为显著。此外，非对称永磁体所引发的不平衡磁拉力对电机整体性能的影响可忽略。相较于传统定子齿开槽优化方案，所提方法在抑制齿槽转矩的同时可维持良好的电磁性能，具备显著优势。【结论】本文所提非对称永磁体结构在削弱齿槽转矩、抑制转矩脉动以及改善电机综合性能方面效果显著。该结构虽会带来一定程度的磁路不平衡，但不会改变电机整体磁路分布特征，电机依旧可以保持优良的电磁性能。本研究可为CPMSM的优化设计提供一定参考。
2026(9):916-927.
DOI: 10.12177/emca.2026.209
摘要:
【目的】本文以一台1.5 kW的屏蔽式永磁同步电机(CPMSM)为研究对象，旨在揭示三相短路故障下屏蔽套材料对CPMSM退磁特性与电磁性能的影响规律。【方法】首先，采用场路耦合计算方法，对比分析屏蔽套材料为SUS430、SUS316、SUS304的CPMSM的三相短路电流、永磁体退磁系数、气隙磁密、感应电动势以及输出转矩等关键电磁性能指标。然后，通过空载漏磁系数与永磁体工作点揭示抗退磁机理。最后，制作样机并开展试验，验证仿真模型准确性。【结果】三相短路故障下，屏蔽套材料为SUS430的CPMSM的d、q轴电流峰值明显更低，永磁体退磁程度极轻，短路前后气隙磁密、定子磁密、感应电动势与输出转矩基本保持稳定，转矩波动小幅上升；屏蔽套材料为SUS304、SUS316的CPMSM的永磁体严重退磁，空载感应电动势降幅超64%，平均转矩下降54.6%，转矩波动大幅加剧。【结论】SUS430磁性不锈钢屏蔽套可有效提升CPMSM在三相短路下的抗退磁能力，屏蔽套磁导率是影响CPMSM退磁特性的核心参数。本文研究结果可为真空泵等领域CPMSM的屏蔽套选材与抗退磁设计提供参考。
【目的】本文以一台1.5 kW的屏蔽式永磁同步电机(CPMSM)为研究对象，旨在揭示三相短路故障下屏蔽套材料对CPMSM退磁特性与电磁性能的影响规律。【方法】首先，采用场路耦合计算方法，对比分析屏蔽套材料为SUS430、SUS316、SUS304的CPMSM的三相短路电流、永磁体退磁系数、气隙磁密、感应电动势以及输出转矩等关键电磁性能指标。然后，通过空载漏磁系数与永磁体工作点揭示抗退磁机理。最后，制作样机并开展试验，验证仿真模型准确性。【结果】三相短路故障下，屏蔽套材料为SUS430的CPMSM的d、q轴电流峰值明显更低，永磁体退磁程度极轻，短路前后气隙磁密、定子磁密、感应电动势与输出转矩基本保持稳定，转矩波动小幅上升；屏蔽套材料为SUS304、SUS316的CPMSM的永磁体严重退磁，空载感应电动势降幅超64%，平均转矩下降54.6%，转矩波动大幅加剧。【结论】SUS430磁性不锈钢屏蔽套可有效提升CPMSM在三相短路下的抗退磁能力，屏蔽套磁导率是影响CPMSM退磁特性的核心参数。本文研究结果可为真空泵等领域CPMSM的屏蔽套选材与抗退磁设计提供参考。
2026(9):928-937.
DOI: 10.12177/emca.2026.219
摘要:
【目的】针对复杂槽极配合、多相配置及不同绕组形式下电机绕组排布设计依赖经验、效率低且易遗漏可行方案的问题，本文提出一种基于搜索与剪枝的绕组自动排布方法，为集中绕组、分布绕组及多相绕组的统一生成与筛选提供自动化求解思路。【方法】将绕组排布问题抽象为带约束的线圈边组合搜索问题，构建基于回溯的深度优先搜索框架，以线圈边配对方式生成候选绕组方案。采用位掩码记录槽位占用状态，实现快速冲突检测与合法性判定。利用增量复数和更新基波及谐波合成相量，避免重复全量求和。为缩减实际搜索规模，引入对称规约、三角不等式可达上界和沿当前合成相量方向的投影上界，对不可能达到目标绕组系数的分支进行剪枝。【结果】三相与五相典型算例表明，所提方法能够在不同槽极配合下自动生成基波绕组系数较高的可行绕组排布方案。相较于组合枚举方法，本文方法显著减少了搜索节点数和计算时间，典型算例剪枝率均超过95%。40槽26极五相永磁同步电机有限元仿真结果表明，本文方法所得绕组方案的平均转矩为14.570 N·m，略高于星线图法的14.547 N·m；转矩脉动率为0.067 4%，低于星线图法的0.075 6%；气隙磁密波形总谐波畸变率为9.95%，低于星线图法的11.18%。【结论】本文方法能够在保证可行解搜索完整性的基础上有效缩减实际搜索空间，并获得具有基波绕组系数高且低阶谐波含量低的绕组排布方案。该方法适用于复杂槽极组合、多相配置及多种绕组形式下的快速设计与方案对比，可为后续电磁优化、谐波抑制和转矩脉动抑制提供前端设计工具。
【目的】针对复杂槽极配合、多相配置及不同绕组形式下电机绕组排布设计依赖经验、效率低且易遗漏可行方案的问题，本文提出一种基于搜索与剪枝的绕组自动排布方法，为集中绕组、分布绕组及多相绕组的统一生成与筛选提供自动化求解思路。【方法】将绕组排布问题抽象为带约束的线圈边组合搜索问题，构建基于回溯的深度优先搜索框架，以线圈边配对方式生成候选绕组方案。采用位掩码记录槽位占用状态，实现快速冲突检测与合法性判定。利用增量复数和更新基波及谐波合成相量，避免重复全量求和。为缩减实际搜索规模，引入对称规约、三角不等式可达上界和沿当前合成相量方向的投影上界，对不可能达到目标绕组系数的分支进行剪枝。【结果】三相与五相典型算例表明，所提方法能够在不同槽极配合下自动生成基波绕组系数较高的可行绕组排布方案。相较于组合枚举方法，本文方法显著减少了搜索节点数和计算时间，典型算例剪枝率均超过95%。40槽26极五相永磁同步电机有限元仿真结果表明，本文方法所得绕组方案的平均转矩为14.570 N·m，略高于星线图法的14.547 N·m；转矩脉动率为0.067 4%，低于星线图法的0.075 6%；气隙磁密波形总谐波畸变率为9.95%，低于星线图法的11.18%。【结论】本文方法能够在保证可行解搜索完整性的基础上有效缩减实际搜索空间，并获得具有基波绕组系数高且低阶谐波含量低的绕组排布方案。该方法适用于复杂槽极组合、多相配置及多种绕组形式下的快速设计与方案对比，可为后续电磁优化、谐波抑制和转矩脉动抑制提供前端设计工具。
2026(9):938-946.
DOI: 10.12177/emca.2026.213
摘要:
【目的】六相混合励磁磁通切换直线电动机(SHEFSLM)悬浮系统具有非线性、强耦合与参数时变特性。虽然SHEFSLM应用模块化结构，能够有效改善磁路不平衡问题，但外部扰动与直线电机固有的端部效应，仍给悬浮系统控制带来严峻挑战。为此，本文针对SHEFSLM悬浮系统提出一种变指数滑模控制(VESMC)策略。【方法】首先，基于SHEFSLM悬浮系统的磁链方程、电压方程与运动方程，推导得到电磁推力方程、悬浮力方程与系统状态方程。其次，构造滑模面并设计一种新型变指数趋近律。该趋近律能够自适应调节收敛速度，使系统状态远离滑模面时快速收敛、靠近滑模面时平稳趋近，提升系统稳定性并有效抑制抖振。随后，采用李雅普诺夫函数证明闭环系统稳定性，系统收敛时间由控制器参数决定。最后，通过仿真对所提VESMC、滑模控制(SMC)和比例积分(PI)控制进行对比分析。【结果】仿真结果表明，相较于SMC与PI控制，本文所提VESMC的空载起动调节时间分别缩短68%和73.3%；突加阶跃扰动时，系统恢复时间分别缩短68%和85.5%；在抑制端部效应方面，VESMC的控制性能优于另外两种控制策略。【结论】在面对扰动时，VESMC表现出更强的鲁棒性，有效削弱了SMC固有的抖振现象，提升了系统稳定性和动态性能，具有稳态误差小，调节时间和恢复时间短的优点，可有效提高磁悬浮系统的控制性能，并满足系统控制需求。
【目的】六相混合励磁磁通切换直线电动机(SHEFSLM)悬浮系统具有非线性、强耦合与参数时变特性。虽然SHEFSLM应用模块化结构，能够有效改善磁路不平衡问题，但外部扰动与直线电机固有的端部效应，仍给悬浮系统控制带来严峻挑战。为此，本文针对SHEFSLM悬浮系统提出一种变指数滑模控制(VESMC)策略。【方法】首先，基于SHEFSLM悬浮系统的磁链方程、电压方程与运动方程，推导得到电磁推力方程、悬浮力方程与系统状态方程。其次，构造滑模面并设计一种新型变指数趋近律。该趋近律能够自适应调节收敛速度，使系统状态远离滑模面时快速收敛、靠近滑模面时平稳趋近，提升系统稳定性并有效抑制抖振。随后，采用李雅普诺夫函数证明闭环系统稳定性，系统收敛时间由控制器参数决定。最后，通过仿真对所提VESMC、滑模控制(SMC)和比例积分(PI)控制进行对比分析。【结果】仿真结果表明，相较于SMC与PI控制，本文所提VESMC的空载起动调节时间分别缩短68%和73.3%；突加阶跃扰动时，系统恢复时间分别缩短68%和85.5%；在抑制端部效应方面，VESMC的控制性能优于另外两种控制策略。【结论】在面对扰动时，VESMC表现出更强的鲁棒性，有效削弱了SMC固有的抖振现象，提升了系统稳定性和动态性能，具有稳态误差小，调节时间和恢复时间短的优点，可有效提高磁悬浮系统的控制性能，并满足系统控制需求。
2026(9):947-962.
DOI: 10.12177/emca.2026.212
摘要:
【目的】在现有调制策略中，正弦脉宽调制(SPWM)、三次谐波注入脉宽调制(THIPWM)以及空间矢量脉宽调制(SVPWM)均可实现基本电压控制，但其抑制共模电压(CMV)能力有限，同时存在输出电压峰值受限、开关损耗较大等问题。尽管SVPWM通过优化开关序列进一步提升了电压利用率，但其连续调制特性仍会造成CMV与电压应力升高。虽然可通过调整零矢量分布抑制CMV，但如何在保持升压能力的同时降低电压应力，仍是亟待解决的难题。【方法】针对上述问题，本文在SVPWM策略的基础上，提出一种基于零序信号注入的不连续空间矢量脉宽调制(DSVPWM)策略。该策略通过消除充电状态下的1个零矢量状态，重构开关序列，并且具有可变占空比。将DSVPWM策略应用于分离源矩阵变换器(SSMC)的逆变级；为获得最大电压利用率，SSMC的整流级采用传统的SVPWM策略。【结果】基于Matlab/Simulink平台进行仿真分析。结果表明，THIPWM 策略的CMV最大，峰值为 533.8 V；SPWM与SVPWM 策略的CMV相近，峰值分别为532.9 V和532.4 V；相比之下，本文所提DSVPWM策略可有效抑制CMV，将其峰值降至289.7 V。在输出电流方面，SPWM策略的输出电流总谐波失真(THD)最大，为4.38%，而本文所提DSVPWM策略的输出电流THD仅为0.44%，谐波含量最低。基于硬件平台的试验波形与仿真波形高度吻合，进一步验证了所提策略的有效性。【结论】相较于SPWM、THIPWM和SVPWM策略，在本文所提DSVPWM策略下，SSMC的CMV能够得到更好抑制，输出电流THD更小，电压应力较小，但电压增益略有下降。
【目的】在现有调制策略中，正弦脉宽调制(SPWM)、三次谐波注入脉宽调制(THIPWM)以及空间矢量脉宽调制(SVPWM)均可实现基本电压控制，但其抑制共模电压(CMV)能力有限，同时存在输出电压峰值受限、开关损耗较大等问题。尽管SVPWM通过优化开关序列进一步提升了电压利用率，但其连续调制特性仍会造成CMV与电压应力升高。虽然可通过调整零矢量分布抑制CMV，但如何在保持升压能力的同时降低电压应力，仍是亟待解决的难题。【方法】针对上述问题，本文在SVPWM策略的基础上，提出一种基于零序信号注入的不连续空间矢量脉宽调制(DSVPWM)策略。该策略通过消除充电状态下的1个零矢量状态，重构开关序列，并且具有可变占空比。将DSVPWM策略应用于分离源矩阵变换器(SSMC)的逆变级；为获得最大电压利用率，SSMC的整流级采用传统的SVPWM策略。【结果】基于Matlab/Simulink平台进行仿真分析。结果表明，THIPWM 策略的CMV最大，峰值为 533.8 V；SPWM与SVPWM 策略的CMV相近，峰值分别为532.9 V和532.4 V；相比之下，本文所提DSVPWM策略可有效抑制CMV，将其峰值降至289.7 V。在输出电流方面，SPWM策略的输出电流总谐波失真(THD)最大，为4.38%，而本文所提DSVPWM策略的输出电流THD仅为0.44%，谐波含量最低。基于硬件平台的试验波形与仿真波形高度吻合，进一步验证了所提策略的有效性。【结论】相较于SPWM、THIPWM和SVPWM策略，在本文所提DSVPWM策略下，SSMC的CMV能够得到更好抑制，输出电流THD更小，电压应力较小，但电压增益略有下降。
2026(9):963-981.
DOI: 10.12177/emca.2026.217
摘要:
【目的】针对厂家光伏逆变器模型多以黑盒动态库形式提供、内部控制结构难以直接获取，以及大规模光伏场站详细电磁暂态(EMT)模型规模大、仿真效率低的问题，提出一种基于厂家黑盒模型测试数据的光伏机组EMT建模方法和基于集电线路损耗一致原则的光伏场站等值建模方法，为光伏场站并网暂态特性分析和大电网仿真计算提供模型基础。【方法】首先，将厂家黑盒模型接入仿真测试系统，在不同有功出力水平和不同电压扰动幅值下开展故障穿越测试，采集机端电压、电流、有功功率、无功功率以及d、q轴电流等响应数据，分析故障发生、故障持续和故障恢复阶段的动态变化规律。然后，构建PSModel逆变器模型的待辨识参数集合，涵盖主电路参数、正常运行控制参数、故障穿越阈值、电流限幅参数、无功电流支撑系数和时间判据等，并采用“特征量提取—分阶段辨识—仿真迭代修正”的参数整定流程，引入归一化误差和综合误差目标函数，评价PSModel模型与厂家黑盒模型之间的偏差。在完成机组级模型校核后，基于中国电力科学研究院自主研制的PSModel平台，建立安徽某100 MW光伏场站详细EMT模型；进一步依据实际集电网络拓扑，依据有功损耗一致原则对带支路干式、干式和放射式集电线路进行等值变换，得到光伏场站等值模型。最后，考虑到不同负载率、故障类型及电压扰动幅值组合较多，选取典型运行工况开展详细模型与等值模型的对比验证；同时，为避免仅依靠有功功率曲线评价等值效果的局限性，进一步选取35 kV母线侧电压、电流、有功功率、无功功率和无功电流作为评价量，采用分区间平均偏差、最大偏差和加权平均总偏差进行量化分析。【结果】所建立的光伏机组模型能够有效复现不同厂家模型在故障穿越期间的有功、无功动态响应特性；光伏场站详细模型与等值模型在故障发生、故障持续及故障恢复阶段的35 kV母线侧有功功率变化趋势基本一致。多工况误差统计结果表明，所选对称和不对称扰动场景下，电压、电流、有功功率、无功功率及无功电流等评价量的分区间误差和加权平均总偏差均低于GB/T32892—2026规定的允许限值。【结论】所提方法能够在厂家控制细节不完全公开的条件下构建适用于工程仿真的光伏机组EMT模型，并能够在降低场站模型规模和提高仿真效率的同时保持35 kV母线侧端口动态外特性，为后续开展光伏场站并网安全稳定影响分析提供了有效的建模手段。
【目的】针对厂家光伏逆变器模型多以黑盒动态库形式提供、内部控制结构难以直接获取，以及大规模光伏场站详细电磁暂态(EMT)模型规模大、仿真效率低的问题，提出一种基于厂家黑盒模型测试数据的光伏机组EMT建模方法和基于集电线路损耗一致原则的光伏场站等值建模方法，为光伏场站并网暂态特性分析和大电网仿真计算提供模型基础。【方法】首先，将厂家黑盒模型接入仿真测试系统，在不同有功出力水平和不同电压扰动幅值下开展故障穿越测试，采集机端电压、电流、有功功率、无功功率以及d、q轴电流等响应数据，分析故障发生、故障持续和故障恢复阶段的动态变化规律。然后，构建PSModel逆变器模型的待辨识参数集合，涵盖主电路参数、正常运行控制参数、故障穿越阈值、电流限幅参数、无功电流支撑系数和时间判据等，并采用“特征量提取—分阶段辨识—仿真迭代修正”的参数整定流程，引入归一化误差和综合误差目标函数，评价PSModel模型与厂家黑盒模型之间的偏差。在完成机组级模型校核后，基于中国电力科学研究院自主研制的PSModel平台，建立安徽某100 MW光伏场站详细EMT模型；进一步依据实际集电网络拓扑，依据有功损耗一致原则对带支路干式、干式和放射式集电线路进行等值变换，得到光伏场站等值模型。最后，考虑到不同负载率、故障类型及电压扰动幅值组合较多，选取典型运行工况开展详细模型与等值模型的对比验证；同时，为避免仅依靠有功功率曲线评价等值效果的局限性，进一步选取35 kV母线侧电压、电流、有功功率、无功功率和无功电流作为评价量，采用分区间平均偏差、最大偏差和加权平均总偏差进行量化分析。【结果】所建立的光伏机组模型能够有效复现不同厂家模型在故障穿越期间的有功、无功动态响应特性；光伏场站详细模型与等值模型在故障发生、故障持续及故障恢复阶段的35 kV母线侧有功功率变化趋势基本一致。多工况误差统计结果表明，所选对称和不对称扰动场景下，电压、电流、有功功率、无功功率及无功电流等评价量的分区间误差和加权平均总偏差均低于GB/T32892—2026规定的允许限值。【结论】所提方法能够在厂家控制细节不完全公开的条件下构建适用于工程仿真的光伏机组EMT模型，并能够在降低场站模型规模和提高仿真效率的同时保持35 kV母线侧端口动态外特性，为后续开展光伏场站并网安全稳定影响分析提供了有效的建模手段。
2026(9):982-992.
DOI: 10.12177/emca.2026.208
摘要:
【目的】四象限脉冲整流器绝缘栅双极型晶体管(IGBT)开路故障具有较强隐蔽性，极易引发网侧电流畸变、功率因数衰减及直流母线电压波动。应用于故障诊断领域的传统卷积神经网络(CNN)模型存在诊断精度低、易陷入局部最优解的缺陷。针对上述问题，本文引入粒子群优化(PSO)算法，提出一种融合小波变换与PSO-CNN的智能故障诊断方法。【方法】首先基于Simulink搭建单相两电平四象限脉冲整流器模型，设置7种梯度电压波动工况与10种不同的IGBT开路故障状态，模拟复杂、真实的设备运行场景。随后采集网侧电流与直流侧电压信号，采用db3小波基对信号进行6层小波分解，并结合频带能量系数构建标准化特征向量。考虑到电流与电压信号的特征差异，构建双通道CNN，分别提取网侧电流与直流侧电压的故障特征。在此基础上，引入PSO算法对CNN关键超参数进行自适应优化。【结果】选取加权F1分数与混淆矩阵作为模型性能的定量评价指标，将所提PSO-CNN模型与传统CNN模型进行对比。试验结果表明，相较于传统CNN模型，PSO-CNN模型可将加权F1分数由0.45提升至0.92，且能有效改善特征重叠故障的误分类问题，在电压波动工况下仍可保持稳定的故障诊断能力，仅在少量高度相似的故障类别中存在轻微识别偏差。【结论】小波变换与PSO算法相结合，显著提升了CNN模型的特征提取能力与分类可靠性。所提智能诊断方法适用于四象限脉冲整流器的实时状态监测，可为各类电力电子变流装置的智能运维与性能优化提供可行、可靠的技术参考。
【目的】四象限脉冲整流器绝缘栅双极型晶体管(IGBT)开路故障具有较强隐蔽性，极易引发网侧电流畸变、功率因数衰减及直流母线电压波动。应用于故障诊断领域的传统卷积神经网络(CNN)模型存在诊断精度低、易陷入局部最优解的缺陷。针对上述问题，本文引入粒子群优化(PSO)算法，提出一种融合小波变换与PSO-CNN的智能故障诊断方法。【方法】首先基于Simulink搭建单相两电平四象限脉冲整流器模型，设置7种梯度电压波动工况与10种不同的IGBT开路故障状态，模拟复杂、真实的设备运行场景。随后采集网侧电流与直流侧电压信号，采用db3小波基对信号进行6层小波分解，并结合频带能量系数构建标准化特征向量。考虑到电流与电压信号的特征差异，构建双通道CNN，分别提取网侧电流与直流侧电压的故障特征。在此基础上，引入PSO算法对CNN关键超参数进行自适应优化。【结果】选取加权F1分数与混淆矩阵作为模型性能的定量评价指标，将所提PSO-CNN模型与传统CNN模型进行对比。试验结果表明，相较于传统CNN模型，PSO-CNN模型可将加权F1分数由0.45提升至0.92，且能有效改善特征重叠故障的误分类问题，在电压波动工况下仍可保持稳定的故障诊断能力，仅在少量高度相似的故障类别中存在轻微识别偏差。【结论】小波变换与PSO算法相结合，显著提升了CNN模型的特征提取能力与分类可靠性。所提智能诊断方法适用于四象限脉冲整流器的实时状态监测，可为各类电力电子变流装置的智能运维与性能优化提供可行、可靠的技术参考。
《电机与控制应用》
月刊，1959年创刊
- 主管单位：上海市经济和信息化委员会
- 主办单位：上海电器科学研究所（集团）有限公司
- 刊号：ISSN 1673-6540
- CN 31-1959/TM
- 地址：上海市武宁路505号
- 邮编：200063
- 电话：021-62574990-574/462（编辑部），021-62574990-416（广告部）
- 电子邮箱：eec@seari.com.cn （编辑部），wangzm@seari.com.cn（广告部）
- 网址：https://www.motor-abc.cn/djykzyy/home
- 邮发代号：4-199
- 国内定价：15元/册
- 影响因子：0.752
