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《电机与控制应用》（CN 31-1959/TM，ISSN 1673-6540）创刊于1959年，创刊名为《中小型电机技术情报》，1977年更名为《中小型电机》，2005年更名为《电机与控制应用》。期刊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，近年还被国际权威数据库Scopus、EBSCO（美国全学科学术全文数据库）、DOAJ数据库、Research4Life、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)等多个数据库收录，影响因子逐年稳步提升。本刊每月25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78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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2026(7):644-654, DOI: 10.12177/emca.2026.187
摘要：
【目的】随着新能源发电比例的持续提高,构网型变换器凭借其主动电压与频率支撑能力,已成为实现高比例新能源电力系统可靠接入与稳定运行的关键技术。然而,由于功率器件的过流承受能力有限,当电网发生电压跌落或其他故障时,构网变换器易出现功角偏移、同步失稳及暂态过流等问题,从而对系统稳定运行构成显著挑战。【方法】针对上述问题,本文基于构网变换器的等效阻抗模型,结合故障前后系统电压与输出电流矢量关系图,系统分析故障过程中过流的产生机理及电压幅值与功角变化对故障电流幅值的影响。在上述分析基础上,提出了一种兼顾暂态同步稳定性与故障过流抑制的综合控制策略。所提策略通过自适应降低有功功率参考值以增强系统功角稳定性,同时引入故障电流幅值约束,并提出内部电压参考调节和浪涌电流抑制虚拟阻抗结合的控制方式,实现全故障过程的过流抑制。【结果】最后,通过试验平台进行对比测试验证了所提策略的合理性和有效性。试验结果表明,相较于传统方法,所提策略在提升构网型变换器暂态性能方面具有显著优势,能够在不同电网故障下维持系统功角稳定,并有效抑制故障电流,确保浪涌电流和故障稳态过流幅值均低于预设阈值。【结论】本文提出的考虑电流约束的构网变换器综合故障穿越策略,兼顾了功角稳定和过流抑制,能显著提升构网型变换器在复杂电网故障条件下的运行可靠性。
【目的】随着新能源发电比例的持续提高,构网型变换器凭借其主动电压与频率支撑能力,已成为实现高比例新能源电力系统可靠接入与稳定运行的关键技术。然而,由于功率器件的过流承受能力有限,当电网发生电压跌落或其他故障时,构网变换器易出现功角偏移、同步失稳及暂态过流等问题,从而对系统稳定运行构成显著挑战。【方法】针对上述问题,本文基于构网变换器的等效阻抗模型,结合故障前后系统电压与输出电流矢量关系图,系统分析故障过程中过流的产生机理及电压幅值与功角变化对故障电流幅值的影响。在上述分析基础上,提出了一种兼顾暂态同步稳定性与故障过流抑制的综合控制策略。所提策略通过自适应降低有功功率参考值以增强系统功角稳定性,同时引入故障电流幅值约束,并提出内部电压参考调节和浪涌电流抑制虚拟阻抗结合的控制方式,实现全故障过程的过流抑制。【结果】最后,通过试验平台进行对比测试验证了所提策略的合理性和有效性。试验结果表明,相较于传统方法,所提策略在提升构网型变换器暂态性能方面具有显著优势,能够在不同电网故障下维持系统功角稳定,并有效抑制故障电流,确保浪涌电流和故障稳态过流幅值均低于预设阈值。【结论】本文提出的考虑电流约束的构网变换器综合故障穿越策略,兼顾了功角稳定和过流抑制,能显著提升构网型变换器在复杂电网故障条件下的运行可靠性。
2026(7):655-664, DOI: 10.12177/emca.2026.181
摘要：
【目的】无刷直流(BLDC)电机的多目标优化通常依赖于大量的有限元分析,不仅计算成本高昂,而且耗时。虽然代理模型能够加速设计过程,但传统的数据驱动模型在物理边界附近的预测往往失真,导致输出值不具有物理意义。针对这个问题,本文提出一种基于物理约束改进高斯过程回归(GPR)与置信下限(LCB)的鲁棒优化方法。【方法】首先,采用基于Campolongo策略的改进 Morris 轨迹采样法对电机关键结构参数进行全局敏感度分析,实现设计变量的降维筛选。其次,针对电机效率和转矩脉动的物理特性,在 GPR 建模中引入对数(Log)和逻辑斯谛(Logit)变换,构建满足物理边界约束的高精度代理模型。最后,利用 GPR 提供的预测方差信息进行不确定性量化,提出基于LCB的稳健优化策略,通过两阶段搜索在提升电机综合性能的同时,有效增强设计方案的工程稳健性。【结果】所提出的框架在验证过程中表现卓越。改进的GPR模型在数学上消除了电机效率和转矩脉动边界处的非物理预测,与传统替代模型相比,显著提高了测试集上的泛化精度。当应用于无刷直流电机设计时,最终优化方案表现出了显著的提升。具体而言,输出转矩提高了9.56%,转矩脉动大幅降低了47.18%。同时,电机整体效率可靠地保持在90%以上。【结论】该方法有效解决了无刷直流电机优化中存在的计算瓶颈和模型预测失真问题。通过在建模架构中结构化地整合物理约束,并利用不确定性感知的置信下限策略,所提出的方法在全面提高电磁性能的同时,有效增强了设计方案的工程稳健性和实际可行性。
【目的】无刷直流(BLDC)电机的多目标优化通常依赖于大量的有限元分析,不仅计算成本高昂,而且耗时。虽然代理模型能够加速设计过程,但传统的数据驱动模型在物理边界附近的预测往往失真,导致输出值不具有物理意义。针对这个问题,本文提出一种基于物理约束改进高斯过程回归(GPR)与置信下限(LCB)的鲁棒优化方法。【方法】首先,采用基于Campolongo策略的改进 Morris 轨迹采样法对电机关键结构参数进行全局敏感度分析,实现设计变量的降维筛选。其次,针对电机效率和转矩脉动的物理特性,在 GPR 建模中引入对数(Log)和逻辑斯谛(Logit)变换,构建满足物理边界约束的高精度代理模型。最后,利用 GPR 提供的预测方差信息进行不确定性量化,提出基于LCB的稳健优化策略,通过两阶段搜索在提升电机综合性能的同时,有效增强设计方案的工程稳健性。【结果】所提出的框架在验证过程中表现卓越。改进的GPR模型在数学上消除了电机效率和转矩脉动边界处的非物理预测,与传统替代模型相比,显著提高了测试集上的泛化精度。当应用于无刷直流电机设计时,最终优化方案表现出了显著的提升。具体而言,输出转矩提高了9.56%,转矩脉动大幅降低了47.18%。同时,电机整体效率可靠地保持在90%以上。【结论】该方法有效解决了无刷直流电机优化中存在的计算瓶颈和模型预测失真问题。通过在建模架构中结构化地整合物理约束,并利用不确定性感知的置信下限策略,所提出的方法在全面提高电磁性能的同时,有效增强了设计方案的工程稳健性和实际可行性。
2026(7):665-675, DOI: 10.12177/emca.2026.184
摘要：
【目的】针对三相绝缘管型母线在运行过程中易发生的接地屏蔽层悬浮故障或劣化故障,进而威胁设备绝缘以及人身安全的问题,本文旨在深度揭示该故障下的电位演化机理,并为故障下电场特性分析提供理论支撑。【方法】首先建立35 kV三相绝缘管型母线的场路耦合有限元模型,分析了屏蔽层悬浮状态下的电场畸变特征以及电位分布。同时,构建了考虑分布参数的三相耦合等效电路模型,计算了屏蔽层悬浮电位随对地杂散电容及接地电阻的变化规律,并进一步结合工程实际中1 km线路模型分析分布参数对感应电压的影响。【结果】结果表明,与正常工况下相比,屏蔽层悬浮状态下故障相的表面电位随导体升高,相间空气域出现电场畸变现象;主绝缘电容显著大于对地杂散电容,屏蔽层丧失电位钳位作用。屏蔽层在电阻接地工况下,分布参数带来的位移电流累积导致长距离母线对接地电阻变化更为敏感。【结论】接地屏蔽层悬浮将导致持续稳定的高电压状态,其电场畸变会严重破坏绝缘管型母线的全屏蔽特性。为确保人身安全以及设备绝缘安全,基于本文推导出的估算接地电阻安全阈值的参数化解析模型,建议将35 kV电压等级下1 km长线路绝缘管型母线接地电阻值控制在12.3 Ω以内,以留有充足的安全裕度。
【目的】针对三相绝缘管型母线在运行过程中易发生的接地屏蔽层悬浮故障或劣化故障,进而威胁设备绝缘以及人身安全的问题,本文旨在深度揭示该故障下的电位演化机理,并为故障下电场特性分析提供理论支撑。【方法】首先建立35 kV三相绝缘管型母线的场路耦合有限元模型,分析了屏蔽层悬浮状态下的电场畸变特征以及电位分布。同时,构建了考虑分布参数的三相耦合等效电路模型,计算了屏蔽层悬浮电位随对地杂散电容及接地电阻的变化规律,并进一步结合工程实际中1 km线路模型分析分布参数对感应电压的影响。【结果】结果表明,与正常工况下相比,屏蔽层悬浮状态下故障相的表面电位随导体升高,相间空气域出现电场畸变现象;主绝缘电容显著大于对地杂散电容,屏蔽层丧失电位钳位作用。屏蔽层在电阻接地工况下,分布参数带来的位移电流累积导致长距离母线对接地电阻变化更为敏感。【结论】接地屏蔽层悬浮将导致持续稳定的高电压状态,其电场畸变会严重破坏绝缘管型母线的全屏蔽特性。为确保人身安全以及设备绝缘安全,基于本文推导出的估算接地电阻安全阈值的参数化解析模型,建议将35 kV电压等级下1 km长线路绝缘管型母线接地电阻值控制在12.3 Ω以内,以留有充足的安全裕度。
2026(7):676-687, DOI: 10.12177/emca.2026.185
摘要：
【目的】双定子轴向磁通永磁电机的磁路沿轴向和周向两个方向分布,需采用三维有限元法进行电磁性能分析。尽管三维有限元法计算精度高,但也存在计算资源需求大、求解时间长等问题。本文提出一种可以准确考虑非线性迭代的等效磁网络法,以实现对该类电机电磁性能的快速精确计算。【方法】首先,针对该类电机的三维磁路特征,将电机沿径向划分为多个独立切片,并将每个切片等效为二维直线电机,从而建立考虑铁心饱和的准三维分层磁网络模型。其次,针对传统磁网络模型在非线性求解中存在的收敛困难、鲁棒性差等问题,提出一种基于Sigmoid函数的动态松弛因子迭代策略。该策略利用Sigmoid函数的连续平滑特性动态调节松弛因子,在迭代初期实现快速收敛,在迭代末期实现高精度稳定求解。最后,以一台双定子轴向磁通永磁电机为例,将计算结果与三维有限元结果进行对比分析,说明所提方法的正确性与可行性。【结果】所建立的准三维分层磁网络模型能够准确反映该电机的磁场分布特性,气隙磁密、空载反电动势及电磁转矩的计算结果与有限元仿真结果吻合较好,误差在工程允许范围内。在非线性迭代性能方面,所提出的Sigmoid函数动态松弛因子策略显著改善了迭代收敛特性。与传统固定松弛因子法相比,该策略具有更强的鲁棒性,收敛过程更为平稳,在不同饱和程度下均能保持稳定的收敛性能,有效避免了深度饱和区域可能出现的迭代发散问题。【结论】本文提出的基于准三维分层磁网络模型和Sigmoid函数动态松弛因子的电磁性能分析方法,兼顾了计算精度与效率,且具有良好的通用性,可推广应用于其他类型轴向磁通电机及复杂磁路结构的电磁性能分析。
【目的】双定子轴向磁通永磁电机的磁路沿轴向和周向两个方向分布,需采用三维有限元法进行电磁性能分析。尽管三维有限元法计算精度高,但也存在计算资源需求大、求解时间长等问题。本文提出一种可以准确考虑非线性迭代的等效磁网络法,以实现对该类电机电磁性能的快速精确计算。【方法】首先,针对该类电机的三维磁路特征,将电机沿径向划分为多个独立切片,并将每个切片等效为二维直线电机,从而建立考虑铁心饱和的准三维分层磁网络模型。其次,针对传统磁网络模型在非线性求解中存在的收敛困难、鲁棒性差等问题,提出一种基于Sigmoid函数的动态松弛因子迭代策略。该策略利用Sigmoid函数的连续平滑特性动态调节松弛因子,在迭代初期实现快速收敛,在迭代末期实现高精度稳定求解。最后,以一台双定子轴向磁通永磁电机为例,将计算结果与三维有限元结果进行对比分析,说明所提方法的正确性与可行性。【结果】所建立的准三维分层磁网络模型能够准确反映该电机的磁场分布特性,气隙磁密、空载反电动势及电磁转矩的计算结果与有限元仿真结果吻合较好,误差在工程允许范围内。在非线性迭代性能方面,所提出的Sigmoid函数动态松弛因子策略显著改善了迭代收敛特性。与传统固定松弛因子法相比,该策略具有更强的鲁棒性,收敛过程更为平稳,在不同饱和程度下均能保持稳定的收敛性能,有效避免了深度饱和区域可能出现的迭代发散问题。【结论】本文提出的基于准三维分层磁网络模型和Sigmoid函数动态松弛因子的电磁性能分析方法,兼顾了计算精度与效率,且具有良好的通用性,可推广应用于其他类型轴向磁通电机及复杂磁路结构的电磁性能分析。
2026(7):688-699, DOI: 10.12177/emca.2026.183
摘要：
【目的】为了降低永磁同步电机(PMSM)最大转矩电流比控制(MTPA)对电机参数的依赖,本文建立基于虚拟信号注入的永磁同步电机增量式模型预测电流控制MTPA,并采用模型参考自适应系统(MRAS)实现参数辨识,提高参数鲁棒性。【方法】采用传统公式法实现MTPA,其需要定子dq轴电感和转子磁链3个参数,但这3个参数失配对MTPA计算结果影响均较大。建立永磁同步电机增量式模型预测电流控制系统,其需要定子dq轴电感和定子电阻3个参数,其中定子电阻参数失配影响较小。采用虚拟注入法实现MTPA,其需要定子d轴电感和定子电阻2个参数,其中定子d轴电感影响较大,定子电阻失配影响较小。综上,建立基于虚拟信号注入的永磁同步电机增量式模型预测电流控制MTPA,并采用模型参考自适应系统对定子dq轴电感进行辨识,将辨识参数用于增量式模型预测电流控制和虚拟信号注入法MTPA,以提高参数鲁棒性。基于Matlab/Simulink建立仿真模型,对上述方法进行仿真分析。【结果】基于虚拟信号注入法MTPA的增量式模型预测电流控制采用MRAS仅需辨识dq轴电感这2个参数。采用MRAS参数辨识,在参数匹配和失配情况下,虚拟信号注入法MTPA计算得到的电流矢量角βMTPA误差较小,定子电阻参数失配影响较小。【结论】虚拟信号注入法MTPA仅需定子d轴电感和定子电阻这两个参数,参数依赖性小,且定子电阻失配影响较小。基于虚拟信号注入的永磁同步电机增量式模型预测电流控制MTPA仅需辨识dq轴电感。采用MRAS辨识参数的虚拟信号注入法MTPA的误差较小,提升了参数鲁棒性。
【目的】为了降低永磁同步电机(PMSM)最大转矩电流比控制(MTPA)对电机参数的依赖,本文建立基于虚拟信号注入的永磁同步电机增量式模型预测电流控制MTPA,并采用模型参考自适应系统(MRAS)实现参数辨识,提高参数鲁棒性。【方法】采用传统公式法实现MTPA,其需要定子dq轴电感和转子磁链3个参数,但这3个参数失配对MTPA计算结果影响均较大。建立永磁同步电机增量式模型预测电流控制系统,其需要定子dq轴电感和定子电阻3个参数,其中定子电阻参数失配影响较小。采用虚拟注入法实现MTPA,其需要定子d轴电感和定子电阻2个参数,其中定子d轴电感影响较大,定子电阻失配影响较小。综上,建立基于虚拟信号注入的永磁同步电机增量式模型预测电流控制MTPA,并采用模型参考自适应系统对定子dq轴电感进行辨识,将辨识参数用于增量式模型预测电流控制和虚拟信号注入法MTPA,以提高参数鲁棒性。基于Matlab/Simulink建立仿真模型,对上述方法进行仿真分析。【结果】基于虚拟信号注入法MTPA的增量式模型预测电流控制采用MRAS仅需辨识dq轴电感这2个参数。采用MRAS参数辨识,在参数匹配和失配情况下,虚拟信号注入法MTPA计算得到的电流矢量角βMTPA误差较小,定子电阻参数失配影响较小。【结论】虚拟信号注入法MTPA仅需定子d轴电感和定子电阻这两个参数,参数依赖性小,且定子电阻失配影响较小。基于虚拟信号注入的永磁同步电机增量式模型预测电流控制MTPA仅需辨识dq轴电感。采用MRAS辨识参数的虚拟信号注入法MTPA的误差较小,提升了参数鲁棒性。
2026(7):700-710, DOI: 10.12177/emca.2026.189
摘要：
【目的】针对电机故障诊断在复杂工况下特征提取不充分、时序依赖关系捕捉不足及噪声干扰下诊断精度不高的问题,提出一种基于多尺度卷积-长短期记忆网络-注意力机制(MCNN-LSTM-Attention)的故障诊断方法。【方法】首先,通过MCNN模块使并行卷积层提取振动信号中的多尺度局部特征,解决难以全面表征故障特征的问题。然后,利用LSTM模块对多尺度特征序列进行时序建模,深入挖掘故障特征的时序依赖关系。在此基础上,引入Attention模块对时序特征进行自适应加权,以聚焦关键故障信息,抑制无关噪声干扰。最后,多个模块协同解决特征表示不全面与诊断模型鲁棒性不强的问题。【结果】为了全面评估所提电机故障诊断方法在实际应用中的鲁棒性与适应性,通过模拟现场复杂工况,引入负载波动、转速扰动等典型非理想因素,并在信号采集过程中叠加不同强度的噪声干扰,以构建贴近真实工业环境的测试场景。在此基础上,利用实际采集的电机运行数据对诊断模型进行验证。试验结果表明,该方法在多种复杂工况和不同噪声水平下均能保持较高的诊断准确率,同时其在跨工况、跨故障类型的测试中表现出良好的泛化能力。【结论】所提方法实现了电机在复杂工况下的准确故障诊断,这一成果为实际工程应用提供了可靠的技术支撑,同时也为后续设备运行中的预防性维护措施提供了有益的参考和新的思路。
【目的】针对电机故障诊断在复杂工况下特征提取不充分、时序依赖关系捕捉不足及噪声干扰下诊断精度不高的问题,提出一种基于多尺度卷积-长短期记忆网络-注意力机制(MCNN-LSTM-Attention)的故障诊断方法。【方法】首先,通过MCNN模块使并行卷积层提取振动信号中的多尺度局部特征,解决难以全面表征故障特征的问题。然后,利用LSTM模块对多尺度特征序列进行时序建模,深入挖掘故障特征的时序依赖关系。在此基础上,引入Attention模块对时序特征进行自适应加权,以聚焦关键故障信息,抑制无关噪声干扰。最后,多个模块协同解决特征表示不全面与诊断模型鲁棒性不强的问题。【结果】为了全面评估所提电机故障诊断方法在实际应用中的鲁棒性与适应性,通过模拟现场复杂工况,引入负载波动、转速扰动等典型非理想因素,并在信号采集过程中叠加不同强度的噪声干扰,以构建贴近真实工业环境的测试场景。在此基础上,利用实际采集的电机运行数据对诊断模型进行验证。试验结果表明,该方法在多种复杂工况和不同噪声水平下均能保持较高的诊断准确率,同时其在跨工况、跨故障类型的测试中表现出良好的泛化能力。【结论】所提方法实现了电机在复杂工况下的准确故障诊断,这一成果为实际工程应用提供了可靠的技术支撑,同时也为后续设备运行中的预防性维护措施提供了有益的参考和新的思路。
2026(7):711-723, DOI: 10.12177/emca.2026.188
摘要：
【目的】针对多相自励磁同步电机在中高速运行工况下单一谐波励磁效率受限的问题,提出一种基于改进遗传算法的多谐波协同励磁策略。该策略充分利用多相电机所具备的高控制自由度,在定子谐波电流总量受限的条件下提升转子励磁电流。【方法】首先分析十一相自励磁同步电机的谐波励磁机理,建立定子谐波电流与转子励磁电流之间的数学模型。在此基础上,将传统单一谐波励磁拓展为多谐波协同励磁,引入三次、五次、七次及九次谐波作为主要励磁分量。随后,以励磁电流最大化为目标,在总谐波电流有效值不变的约束下构建多谐波幅值分配优化模型,并采用具有自适应机制的改进遗传算法对各次谐波电流幅值比例进行全局优化。最后结合查表法实现基波与谐波电流的最优分配。【结果】通过有限元仿真与试验平台对所提方法进行验证。在相同总谐波电流有效值条件下,多谐波协同励磁策略相比传统单一谐波励磁可显著提升转子励磁电流,试验结果表明励磁电流提高约 11.5%,这与仿真结果一致,证实了所提优化方法的有效性。【结论】研究结果表明,基于改进遗传算法的多谐波协同励磁策略能够在不增加定子总谐波电流有效值的前提下有效提升多相自励磁同步电机的励磁能力。该策略充分利用了多相系统的控制自由度,为中高速范围内的高效励磁控制提供了一种有效解决方案。
【目的】针对多相自励磁同步电机在中高速运行工况下单一谐波励磁效率受限的问题,提出一种基于改进遗传算法的多谐波协同励磁策略。该策略充分利用多相电机所具备的高控制自由度,在定子谐波电流总量受限的条件下提升转子励磁电流。【方法】首先分析十一相自励磁同步电机的谐波励磁机理,建立定子谐波电流与转子励磁电流之间的数学模型。在此基础上,将传统单一谐波励磁拓展为多谐波协同励磁,引入三次、五次、七次及九次谐波作为主要励磁分量。随后,以励磁电流最大化为目标,在总谐波电流有效值不变的约束下构建多谐波幅值分配优化模型,并采用具有自适应机制的改进遗传算法对各次谐波电流幅值比例进行全局优化。最后结合查表法实现基波与谐波电流的最优分配。【结果】通过有限元仿真与试验平台对所提方法进行验证。在相同总谐波电流有效值条件下,多谐波协同励磁策略相比传统单一谐波励磁可显著提升转子励磁电流,试验结果表明励磁电流提高约 11.5%,这与仿真结果一致,证实了所提优化方法的有效性。【结论】研究结果表明,基于改进遗传算法的多谐波协同励磁策略能够在不增加定子总谐波电流有效值的前提下有效提升多相自励磁同步电机的励磁能力。该策略充分利用了多相系统的控制自由度,为中高速范围内的高效励磁控制提供了一种有效解决方案。
2026(7):724-732, DOI: 10.12177/emca.2026.193
摘要：
【目的】电励磁磁通切换直线电动机(EEFSLM)磁悬浮系统是一个非线性、强耦合且存在不确定性扰动的复杂系统。线性自抗扰控制(LADRC)在磁悬浮系统中参数固定且自适应能力不足,难以兼顾快速动态响应与强抗扰能力的内在矛盾。为此,本文提出一种模糊自抗扰控制(FADRC)策略,以提升控制器的参数自适应能力。【方法】首先,根据EEFSLM的特殊结构和运行机理,建立其磁悬浮方向的数学模型,推导磁悬浮力方程与运动方程。其次,采用带宽法对线性状态误差反馈(LSEF)控制律的参数进行整定。为解决固定参数适应性不足的问题,进一步引入模糊推理机制对LSEF带宽进行在线自适应调整,设计了FADRC控制器。最后,基于Matlab/Simulink平台,对FADRC、LADRC及传统比例积分(PI)控制进行了仿真分析。【结果】仿真结果表明,与LADRC和传统PI控制策略相比,FADRC策略响应速度更快、抗干扰能力更强,展现出较强的鲁棒性和稳定性。【结论】本文所提FADRC策略显著提升了EEFSLM磁悬浮系统的控制性能,能够有效满足系统在高性能工况下的稳定运行需求。
【目的】电励磁磁通切换直线电动机(EEFSLM)磁悬浮系统是一个非线性、强耦合且存在不确定性扰动的复杂系统。线性自抗扰控制(LADRC)在磁悬浮系统中参数固定且自适应能力不足,难以兼顾快速动态响应与强抗扰能力的内在矛盾。为此,本文提出一种模糊自抗扰控制(FADRC)策略,以提升控制器的参数自适应能力。【方法】首先,根据EEFSLM的特殊结构和运行机理,建立其磁悬浮方向的数学模型,推导磁悬浮力方程与运动方程。其次,采用带宽法对线性状态误差反馈(LSEF)控制律的参数进行整定。为解决固定参数适应性不足的问题,进一步引入模糊推理机制对LSEF带宽进行在线自适应调整,设计了FADRC控制器。最后,基于Matlab/Simulink平台,对FADRC、LADRC及传统比例积分(PI)控制进行了仿真分析。【结果】仿真结果表明,与LADRC和传统PI控制策略相比,FADRC策略响应速度更快、抗干扰能力更强,展现出较强的鲁棒性和稳定性。【结论】本文所提FADRC策略显著提升了EEFSLM磁悬浮系统的控制性能,能够有效满足系统在高性能工况下的稳定运行需求。
2026(7):733-743, DOI: 10.12177/emca.2026.191
摘要：
【目的】针对传统热网络法(LPTN)难以表征绕组绝缘层与浸渍漆之间温度梯度的问题,本文提出一种耦合保角映射法与LPTN解析绕组等效导热系数的瞬态温升计算方法。【方法】首先,以一台10 kW表贴式永磁同步电机为研究对象,利用保角映射法将铜导体的圆弧形等温边界变换为直线边界,从而将绕组内部复杂的非均匀热场映射为平板热场,解析求解绕组的等效导热系数。然后,基于得到的绕组等效传导热阻构建等效热网络模型,并考虑绕组电阻率随温度变化的影响迭代更新铜耗。最后,通过有限元分析(FEA)与温升试验对比,验证了解析模型的可靠性。【结果】仿真和试验结果表明,绕组温升的LPTN与FEA的误差为1.94%,证明了热网络模型在预测绕组热特性方面具有较高的计算精度。机壳温升的LPTN与FEA及试验的误差分别为3.20%和6.56%,进一步验证了所提模型的有效性。【结论】本文提出的基于保角映射法的绕组均匀化等效建模方法,在保证计算效率的同时能有效反映绕组的热特性,可推广至其他电机的热分析。此外,针对定子内外径比影响电机瞬态温升的分析表明,通过合理调配铜耗与铁耗的占比,可有效抑制电机的瞬态温升。
【目的】针对传统热网络法(LPTN)难以表征绕组绝缘层与浸渍漆之间温度梯度的问题,本文提出一种耦合保角映射法与LPTN解析绕组等效导热系数的瞬态温升计算方法。【方法】首先,以一台10 kW表贴式永磁同步电机为研究对象,利用保角映射法将铜导体的圆弧形等温边界变换为直线边界,从而将绕组内部复杂的非均匀热场映射为平板热场,解析求解绕组的等效导热系数。然后,基于得到的绕组等效传导热阻构建等效热网络模型,并考虑绕组电阻率随温度变化的影响迭代更新铜耗。最后,通过有限元分析(FEA)与温升试验对比,验证了解析模型的可靠性。【结果】仿真和试验结果表明,绕组温升的LPTN与FEA的误差为1.94%,证明了热网络模型在预测绕组热特性方面具有较高的计算精度。机壳温升的LPTN与FEA及试验的误差分别为3.20%和6.56%,进一步验证了所提模型的有效性。【结论】本文提出的基于保角映射法的绕组均匀化等效建模方法,在保证计算效率的同时能有效反映绕组的热特性,可推广至其他电机的热分析。此外,针对定子内外径比影响电机瞬态温升的分析表明,通过合理调配铜耗与铁耗的占比,可有效抑制电机的瞬态温升。
2026(7):744-753, DOI: 10.12177/emca.2026.192
摘要：
【目的】针对装甲观瞄云台在复杂越野工况下,易受强扰动与突发负载冲击而导致多电机协同失步的问题,本文提出一种基于自抗扰控制(ADRC)与高斯自适应偏差耦合的控制策略。【方法】在单轴电机的底层速度环引入ADRC,将系统内部的参数变化与外部的瞬间冲击统一视为总扰动进行主动补偿,从而提升单电机的抗干扰能力与响应速度。针对传统固定增益协同控制过于死板、易导致多电机间相互耦合的缺陷,设计了基于高斯函数的自适应协同调节器。该机制在平台进行常规空间运动时,通过构建平滑死区从而包容非对称运动的自然相位滞后,并在突发强载冲击时利用高斯函数的阶跃特性瞬时激发高协同刚度,实现多轴间的动态比例配合与减速退让。【结果】仿真结果表明,与传统的固定增益方法相比,本文所提策略在同等变负载工况下将瞬态最大协同误差降低了60%,系统在受扰后恢复稳定的时间缩短了40%~66.7%。【结论】本文所提控制策略有效兼顾了系统稳态运行的平滑性与极端冲击工况下的抗扰鲁棒性,为高动态并联稳定平台的协同控制提供了可靠的理论与应用参考。
【目的】针对装甲观瞄云台在复杂越野工况下,易受强扰动与突发负载冲击而导致多电机协同失步的问题,本文提出一种基于自抗扰控制(ADRC)与高斯自适应偏差耦合的控制策略。【方法】在单轴电机的底层速度环引入ADRC,将系统内部的参数变化与外部的瞬间冲击统一视为总扰动进行主动补偿,从而提升单电机的抗干扰能力与响应速度。针对传统固定增益协同控制过于死板、易导致多电机间相互耦合的缺陷,设计了基于高斯函数的自适应协同调节器。该机制在平台进行常规空间运动时,通过构建平滑死区从而包容非对称运动的自然相位滞后,并在突发强载冲击时利用高斯函数的阶跃特性瞬时激发高协同刚度,实现多轴间的动态比例配合与减速退让。【结果】仿真结果表明,与传统的固定增益方法相比,本文所提策略在同等变负载工况下将瞬态最大协同误差降低了60%,系统在受扰后恢复稳定的时间缩短了40%~66.7%。【结论】本文所提控制策略有效兼顾了系统稳态运行的平滑性与极端冲击工况下的抗扰鲁棒性,为高动态并联稳定平台的协同控制提供了可靠的理论与应用参考。
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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。
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。
摘要：
轮毂电机驱动技术代表着新能源汽车驱动系统的重要发展方向。介绍了轮毂电机驱动电动汽车的特点,总结了轮毂电机驱动技术要求及驱动形式,简要对比分析了国内外轮毂电机驱动形式的研究概况。提出了轮毂电机驱动技术亟待解决的关键问题,探讨了降低非簧载质量、抑制垂向振动效应、降低轮毂电机转矩脉动等方面的核心技术,预测了轮毂电机驱动技术的发展趋势。
轮毂电机驱动技术代表着新能源汽车驱动系统的重要发展方向。介绍了轮毂电机驱动电动汽车的特点,总结了轮毂电机驱动技术要求及驱动形式,简要对比分析了国内外轮毂电机驱动形式的研究概况。提出了轮毂电机驱动技术亟待解决的关键问题,探讨了降低非簧载质量、抑制垂向振动效应、降低轮毂电机转矩脉动等方面的核心技术,预测了轮毂电机驱动技术的发展趋势。
2024,51(9):70-79, DOI: 10.12177/emca.2024.090
摘要：
针对永磁辅助同步磁阻电机(PMA-SynRM)转矩脉动大的问题，提出了一种基于非支配排序遗传算法（NSGA-II）的PMA-SynRM多目标优化设计方法。首先，介绍了PMA-SynRM的基本结构与工作原理；其次，通过构建空气磁障、设计不对称辅助槽对PMA-SynRM转子结构进行改进；然后，通过灵敏度分析选出了对PMA-SynRM优化目标影响较大的参数，通过NSGA-II进行多目标寻优，从生成的Pareto前沿中选择最优拓扑结构；最后，通过有限元软件，对优化后电机与初始电机的转矩性能进行分析。仿真结果表明，基于NSGA-II优化后的PMA-SynRM其性能得到了显著提高。
针对永磁辅助同步磁阻电机(PMA-SynRM)转矩脉动大的问题，提出了一种基于非支配排序遗传算法（NSGA-II）的PMA-SynRM多目标优化设计方法。首先，介绍了PMA-SynRM的基本结构与工作原理；其次，通过构建空气磁障、设计不对称辅助槽对PMA-SynRM转子结构进行改进；然后，通过灵敏度分析选出了对PMA-SynRM优化目标影响较大的参数，通过NSGA-II进行多目标寻优，从生成的Pareto前沿中选择最优拓扑结构；最后，通过有限元软件，对优化后电机与初始电机的转矩性能进行分析。仿真结果表明，基于NSGA-II优化后的PMA-SynRM其性能得到了显著提高。
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