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电力组合电器设备故障诊断技术研究

电气技术与经济 2024年第4期 317-319页

作者：李佳宣邹兰青杨明祥殷商莹贺皎国网物资有限公司国网甘肃物资事业部

电力组合电器设备在电力系统中发挥着关键的作用,但是由于其设备的复杂性与运行环境的严苛性,电力组合电器设备故障诊断始终是重要技术问题。此次研究以电力组合电器设备故障诊断为中心,对故障诊断技术有更全面的了解,尤其是故障诊断评... 详细信息

电力组合电器设备在电力系统中发挥着关键的作用,但是由于其设备的复杂性与运行环境的严苛性,电力组合电器设备故障诊断始终是重要技术问题。此次研究以电力组合电器设备故障诊断为中心,对故障诊断技术有更全面的了解,尤其是故障诊断评估模型的构建,有效处理组合电器设备故障、提高诊断准确性基础上,做好故障预防与设备状态评估工作,从而完善故障预防模式,以期为电力组合电器设备故障诊断技术未来工作开展提供参考。

关键词：组合电器设备故障诊断状态评估模型构建

纳米氧化锌改性纤维素绝缘纸力学和热学性能的分子动力学模拟

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物理学报 2024年第12期73卷 1-10页

作者：张钰业张镱议韦文厂苏至诚兰丹泉罗世豪广西大学电气工程学院广西电力输配网防雷工程技术研究中心南宁530004 广西大学省部共建特色金属材料与组合结构全寿命安全国家重点实验室南宁530004

随着电力负荷激增和电压水平不断提高,绝缘纸的力学性能和热稳定性面临着严峻挑战.然而,由于缺乏直接的科学理论或模拟指导,传统低效的“试错性”试验难以快速高效地研发新型纤维素复合绝缘纸.针对这一问题,本文提出通过分子动力学模拟... 详细信息

随着电力负荷激增和电压水平不断提高,绝缘纸的力学性能和热稳定性面临着严峻挑战.然而,由于缺乏直接的科学理论或模拟指导,传统低效的“试错性”试验难以快速高效地研发新型纤维素复合绝缘纸.针对这一问题,本文提出通过分子动力学模拟,研究纳米氧化锌(nano-ZnO)对纤维素的力学和热学性能的提升效果.首先设计了nano-ZnO/纤维素复合材料模型,然后从微观角度分析了不同nano-ZnO含量的改性纤维素的力学性能和热稳定性,从而确定nano-ZnO和纤维素的最佳配比.结果表明,相比于未改性模型,nano-ZnO改性纤维素模型的力学性能、内聚能密度、玻璃化转变温度和导热系数均有提升,弹性模量最高提升了45.31%,导热系数最高提升了41.49%.因为nano-ZnO的加入能够有效填充纤维网络中的空隙,并增强纤维素链之间的作用力和导热通道,从而提升纤维素的热力学性能.本工作为可快速制备出具有优良热力学性能的改性纤维素绝缘纸提供有价值的理论参考.

关键词：绝缘纸纳米氧化锌力学性能热稳定性

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基于双滑模控制器的开关磁阻电机调速策略

中国电机工程学报 2024年第11期44卷 4501-4512,I0028页

作者：任萍朱景伟赵燕刘银萍荆哲张书宽大连海事大学船舶电气工程学院辽宁省大连市116026 特种电机与高压电器教育部重点实验室(沈阳工业大学) 辽宁省沈阳市110870

针对开关磁阻电机(switched reluctance motor,SRM)传统滑模控制方法响应速度慢、抖振大且鲁棒性差的问题,该文提出一种基于双滑模控制器的开关磁阻电机调速策略。首先,设计全局积分滑模速度控制器(global integral sliding model speed... 详细信息

针对开关磁阻电机(switched reluctance motor,SRM)传统滑模控制方法响应速度慢、抖振大且鲁棒性差的问题,该文提出一种基于双滑模控制器的开关磁阻电机调速策略。首先,设计全局积分滑模速度控制器(global integral sliding model speed controller,GISMSC),消除系统到达滑模面的过程,提高响应速度和鲁棒性,并通过改进趋近律来减小滑模抖振;其次,设计扰动滑模观测器(disturbance sliding mode observer,DSMO),对负载和未知扰动进行观测,并前馈补偿至全局积分滑模速度控制器中,进而复合构成双滑模速度控制器,并将其作为速度外环与模型预测控制(model predictive control,MPC)相结合,减小转矩脉动的同时提升其调速性能;最后,仿真和实验考虑到转速和负载突变以及电机参数失配等情况,结果表明,所提方法不仅提高了系统调速性能,减小了转矩脉动,而且克服了电机内部参数变化和外部扰动的影响,使系统具备更强鲁棒性。

关键词：开关磁阻电机全局积分滑模速度控制器扰动滑模观测器模型预测控制

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高频激励下软磁复合材料动态磁滞模型及实验验证

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中国电机工程学报 2024年

作者：荆盈张艳丽王振张殿海朱建国悉尼大学电气工程系沈阳工业大学教育部特种电机与高压电器重点实验室

软磁复合材料因其突出的高频特性而被广泛用作变压器和电机的铁心材料。为了提高高频磁化下变压器或电机的效率与功率密度，需要提高产品设计阶段铁损的计算精度。本文提出一种基于梯形等效电路与神经网络结合的动态磁滞模型，可用以计... 详细信息

软磁复合材料因其突出的高频特性而被广泛用作变压器和电机的铁心材料。为了提高高频磁化下变压器或电机的效率与功率密度，需要提高产品设计阶段铁损的计算精度。本文提出一种基于梯形等效电路与神经网络结合的动态磁滞模型，可用以计算高频软磁复合材料铁损。模型通过非理想电感、恒定电阻和非线性电阻分别计算静态磁滞损耗、涡流损耗和异常损耗。其中，为了提高低磁密下静态磁滞回环的模拟精度，引入能够表征磁化过程的神经网络算法模拟静态磁滞部分。同时，在采用梯形等效电路计算涡流损耗和异常损耗时，考虑了趋肤效应对铁损的影响。最后，搭建了高频正弦激励下的软磁材料磁特性测试系统，在频率为1Hz～10kHz范围内对软磁复合材料的磁滞回线和铁损进行实验测量，并将铁损计算方法与实测数据进行对比，验证了该模型在高频正弦激励下预估损耗的准确性，为变压器和电动机优化设计提供了一种模型结构简单、精度较高且工程实用性强的损耗计算方法。

关键词：软磁复合材料梯形等效电路神经网络动态磁滞模型高频正弦激励

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车用驱动电机扁线绕组关键问题研究综述

中国电机工程学报 2024年第15期44卷 6181-6198,I0029页

作者：鞠孝伟张凤阁程远刘光伟崔淑梅特种电机与高压电器教育部重点实验室(沈阳工业大学) 辽宁省沈阳市110870 哈尔滨工业大学电气工程及自动化学院黑龙江省哈尔滨市150001

扁线绕组具有槽满率高、导热性能好和振动噪声低等优点,目前已成为电动汽车驱动电机主流绕组形式之一。然而,随着电动汽车用电驱动系统高频高压化发展,扁线绕组也面临诸多挑战。该文从扁线绕组结构、交流损耗、热和冷却、绝缘和制造工... 详细信息

扁线绕组具有槽满率高、导热性能好和振动噪声低等优点,目前已成为电动汽车驱动电机主流绕组形式之一。然而,随着电动汽车用电驱动系统高频高压化发展,扁线绕组也面临诸多挑战。该文从扁线绕组结构、交流损耗、热和冷却、绝缘和制造工艺等方面,综述电动汽车驱动电机扁线绕组的国内外研究现状。首先,介绍现有扁线绕组拓扑结构及其设计原则,阐明扁线绕组交流损耗产生机理,在此基础上,综述交流损耗计算模型和抑制方法;其次,给出扁线绕组电机的热分布特点,并对不同冷却方案进行对比;然后,基于扁线绕组绝缘问题的研究现状,提出考虑电热应力耦合作用下的扁线绕组高可靠设计方法;最后,结合绕组3D打印制造工艺研究现状,对下一代扁线绕组制造技术进行展望,并指出未来发展方向。

关键词：扁线绕组交流损耗冷却设计绕组绝缘 3D打印发展趋势

基于坐标轴变换的九相永磁同步电机无位置传感器缺相容错控制

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中国电机工程学报 2024年第5期44卷 2027-2036,I0031页

作者：刘晓明郑晓钦张旭东王海峰金石吴新振青岛大学电气工程学院山东省青岛市266071 青岛大学自动化学院山东省青岛市266071 特种电机与高压电器教育部重点实验室(沈阳工业大学) 辽宁省沈阳市110870

多相永磁同步电机发生缺相故障后,电流畸变与内部参数变化对系统造成的干扰是无法预料的,这给无位置传感器驱动系统的稳定运行带来了极大挑战。为了实现电机无位置传感器控制下缺相故障在线切换容错运行,该文提出一种基于坐标轴变换的... 详细信息

多相永磁同步电机发生缺相故障后,电流畸变与内部参数变化对系统造成的干扰是无法预料的,这给无位置传感器驱动系统的稳定运行带来了极大挑战。为了实现电机无位置传感器控制下缺相故障在线切换容错运行,该文提出一种基于坐标轴变换的多相永磁同步电机无位置传感器缺相容错控制策略。首先,通过坐标轴变换建立故障后多相永磁同步电机的降阶解耦模型,并重构电机容错运行输出转矩最大时的容错电流。该建模方法适用于多相永磁同步电机任意缺相故障,且得到的数学模型与电流参考值不随故障相位置而变化。在此基础上,基于坐标轴变换的降阶解耦模型构建修正滑模观测器,有效提高无位置传感器缺相容错控制系统的转子位置估算精度。最后,通过一台9 kW九相永磁同步电机缺相容错试验,验证所提控制策略的有效性。

关键词：多相永磁同步电机无位置传感器坐标轴变换容错控制

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潜液式LNG泵用低温永磁同步电机研究现状综述

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电工技术学报 2024年

作者：张书宽王发琛曲荣海朱景伟刘光伟大连海事大学船舶电气工程学院特种电机与高压电器教育部重点实验室(沈阳工业大学) 华中科技大学电气与电子工程学院

低温永磁同步电机具有高效率、高功率密度和运行稳定的优点，正在逐步替代低温感应电机，成为液化天然气泵用低温电机的发展趋势，但仍有一些关键技术问题有待解决。该文首先详细阐述了低温环境下永磁同步电机关键材料的电磁特性和机械... 详细信息

低温永磁同步电机具有高效率、高功率密度和运行稳定的优点，正在逐步替代低温感应电机，成为液化天然气泵用低温电机的发展趋势，但仍有一些关键技术问题有待解决。该文首先详细阐述了低温环境下永磁同步电机关键材料的电磁特性和机械特性变化规律，明确了不同材料的选取原则。在此基础上，重点总结了低温永磁同步电机的设计方法、拓扑结构、多物理场耦合分析及控制策略等关键技术。然后，介绍了现有低温电机的制造工艺与测试方法，指出当前低温电机测试所面临的挑战和不足。最后，探讨了低温永磁同步电机领域亟待解决的关键技术问题，并对低温永磁同步电机的研究方向和发展趋势进行展望。

关键词：低温永磁同步电机低温材料特性设计方法控制策略低温测试

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横向磁通永磁直线电机电磁振动特性分析

电工技术学报 2024年第1期39卷 168-181页

作者：赵玫赵君左思承禹国栋张华强哈尔滨工业大学电气工程及自动化学院哈尔滨150001 特种电机与高压电器教育部重点实验室(沈阳工业大学) 沈阳110023 国网江西省电力有限公司超高压分公司南昌330096

横向磁通永磁直线电机的电负荷与磁负荷相互解耦,且各相之间相互解耦,易于实现模块化和多相化,因此在石油开采领域有着良好的应用前景。首先,该文基于磁场调制原理,对横向磁通永磁直线电机的径向电磁力波进行了推导计算,得出对径向电磁... 详细信息

横向磁通永磁直线电机的电负荷与磁负荷相互解耦,且各相之间相互解耦,易于实现模块化和多相化,因此在石油开采领域有着良好的应用前景。首先,该文基于磁场调制原理,对横向磁通永磁直线电机的径向电磁力波进行了推导计算,得出对径向电磁力波影响最大的因素为轴向气隙磁通密度分量与径向气隙磁通密度分量,在此基础上对径向电磁力波的时空特性与频谱特性进行仿真计算,得出电枢磁通密度对电机径向电磁力波的频谱特性的影响;然后,考虑到电机实际运行中可能出现的次级偏心问题,揭示偏心度的大小对径向电磁力波幅值的影响,并对比不同偏心度下的电机径向磁拉力与轴向磁拉力,定量分析偏心度对不平衡磁拉力的影响;最后,为避免共振,利用有限元软件对电机的初级进行了模态分析与谐响应分析,结果表明低速状态下横向磁通永磁直线电机的额定运行频率较低,不会引起初级的共振,适合用作往复式潜油电泵的驱动电机。

关键词：横向磁通永磁直线电机径向电磁力波电磁振动偏心度

基于指数保性能的比例-积分-时滞滑模观测器设计

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控制与决策 2024年第4期39卷 1267-1272页

作者：李习康许璟牛玉刚贾廷纲华东理工大学能源化工过程智能制造教育部重点实验室上海200237 上海电气自动化集团上海200070

传统状态观测器仅基于当前观测误差重构系统状态,未充分利用系统历史观测数据.针对存在匹配扰动的二阶不确定线性系统,设计一种比例-积分-时滞滑模观测器,实现不确定线性系统状态的鲁棒确切估计.首先,设计带记忆滑模函数,形式为历史观... 详细信息

传统状态观测器仅基于当前观测误差重构系统状态,未充分利用系统历史观测数据.针对存在匹配扰动的二阶不确定线性系统,设计一种比例-积分-时滞滑模观测器,实现不确定线性系统状态的鲁棒确切估计.首先,设计带记忆滑模函数,形式为历史观测误差和当前观测误差的线性组合,设计参数包括滑模面增益和人工时滞两部分,将滑模面中的时滞项基于泰勒级数展开,将截断误差表示为积分形式;然后,设计带记忆输出反馈等效控制律,采用时滞依赖型Lyapunov泛函,进行滑模动态指数稳定性分析和观测补偿;接着,将观测器参数设计转化为多目标优化问题,优化目标包括:系统状态衰减率、控制代价、高频噪声不灵敏度,基于粒子群算法,在上述3个优化目标间实现设计参数优化整定,在“快、准、稳”方面进行合理折衷选择;最后,在无源网络系统中,验证所提出滑模观测器的可行性和有效性.

关键词：比例-积分-时滞滑模观测器指数稳定性粒子群算法

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