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基于无差拍电流预测控制的永磁同步电机谐波电流抑制策略

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电工技术学报 2022年第24期37卷 6345-6356页

作者：谷鑫鲁金月王志强金雪峰陈炜高效能电机系统智能设计与制造国家地方联合工程研究中心(天津工业大学) 天津300387

为解决永磁同步电机在运行过程中三相电流发生畸变、谐波含量高等问题,该文提出一种新的谐波电流抑制方法。首先分析了各次谐波电流在对应同步旋转坐标系下的表现形式,并在此基础之上设计了闭环谐波电流检测系统对谐波电流进行提取,最... 详细信息

为解决永磁同步电机在运行过程中三相电流发生畸变、谐波含量高等问题,该文提出一种新的谐波电流抑制方法。首先分析了各次谐波电流在对应同步旋转坐标系下的表现形式,并在此基础之上设计了闭环谐波电流检测系统对谐波电流进行提取,最后采用无差拍电流预测控制策略生成补偿电压用于抑制谐波电流。仿真与实验结果表明,该方法可以有效抑制谐波电流,提高电机三相电流的正弦度,并且具有计算简单、易于实现的特点。

关键词：永磁同步电机谐波电流谐波抑制同步旋转坐标系无差拍电流预测控制

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永磁电机增量式直接预测速度控制

哈尔滨工业大学学报 2020年第6期52卷 94-102页

作者：周湛清夏长亮天津工业大学高效能电机系统智能设计与制造国家地方联合工程研究中心天津300387 浙江大学电气工程学院杭州310027

直接预测速度控制是实现永磁电机高性能无级联速度控制结构的理想方案,为解决其存在的在线计算负担重、控制自由度受限问题,基于此针对两电平电压型逆变器驱动的永磁电机系统,提出一种增量式直接预测速度控制策略,以期提升电机系统的转... 详细信息

直接预测速度控制是实现永磁电机高性能无级联速度控制结构的理想方案,为解决其存在的在线计算负担重、控制自由度受限问题,基于此针对两电平电压型逆变器驱动的永磁电机系统,提出一种增量式直接预测速度控制策略,以期提升电机系统的转速动态控制性能.在所提出策略中,首先,为降低算法在线计算量,根据增量式预测模型建模理论,构建出低复杂度增量式速度预测模型,可在线实现宽时域内的多步速度预测,以增强算法稳定性.其次,为增加算法控制自由度,扩充虚拟电压矢量至算法控制集,并设计出与之配合的边界矢量合成方法和两阶段穷举寻优方法,以尽可能的降低穷举次数,可以较低的计算量筛选出最优输出电压矢量.在增量式速度预测模型和扩张控制集的辅助下,所提出策略可在不显著增加在线计算量的基础上,保证算法具备较为优良的转速动、静态性能.实验结果表明,相比于传统策略,所提出控制策略不仅能够实现对参考转速的无静差平稳跟踪,且转速动态调控能力更优,并具备一定的参数鲁棒性.

关键词：永磁电机有限集模型预测控制无级联控制结构宽时域速度控制参数鲁棒性

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双电机刚性齿轮传动系统转矩均衡控制

电工技术学报 2017年第15期32卷 17-26页

作者：耿强单长帅刘涛夏长亮天津市电机系统先进设计与智能控制技术工程中心(天津工业大学) 天津300387

传统双电机刚性齿轮传动系统长时间运行后,齿轮的磨损和形变增大,导致两台电机间输出的电磁转矩差值随之增大,此时单台电机存在过载的风险。针对上述问题,提出一种基于交叉耦合控制算法的转矩均衡控制策略,通过设计转矩同步控制器,将两... 详细信息

传统双电机刚性齿轮传动系统长时间运行后,齿轮的磨损和形变增大,导致两台电机间输出的电磁转矩差值随之增大,此时单台电机存在过载的风险。针对上述问题,提出一种基于交叉耦合控制算法的转矩均衡控制策略,通过设计转矩同步控制器,将两台电机转矩控制作为一个整体来考虑,选取合适的耦合同步系数,通过交叉反馈对各台电机的转矩给定值分别进行补偿,最终实现输出转矩的均衡控制。仿真和实验结果验证了所提控制策略的正确性和有效性。

关键词：齿轮传动系统同步控制耦合同步系数转矩均衡控制

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稀土和铁氧体混用永磁辅助同步磁阻电机

电工技术学报 2022年第5期37卷 1145-1157页

作者：林迎前孙毅王云冲沈建新浙江大学电气工程学院杭州310027 浙江省电机系统智能控制与变流技术重点实验室杭州310027

永磁辅助同步磁阻电机在宽转速范围内的高效率优点,使其成为高性能调速驱动应用的重要方案。虽然永磁体仅用于辅助目的,但其特性仍然对电机产生重要影响。例如,稀土永磁体辅助的同步磁阻电机面临着成本高、供应链波动大的问题,而铁氧体... 详细信息

永磁辅助同步磁阻电机在宽转速范围内的高效率优点,使其成为高性能调速驱动应用的重要方案。虽然永磁体仅用于辅助目的,但其特性仍然对电机产生重要影响。例如,稀土永磁体辅助的同步磁阻电机面临着成本高、供应链波动大的问题,而铁氧体辅助的同步磁阻电机面临永磁体磁性能较差、易退磁等问题。本文在综合考虑稀土和铁氧体特性差异的基础上,提出了一种新型混合永磁辅助同步磁阻电机。通过在靠近转子外围的磁障中放置少量稀土永磁体,可显著提高电机的抗退磁能力。分析结果表明,稀土与铁氧体的体积比例在略高于5%时,即可在抗退磁能力、单位转矩的成本等因素之间取得很好的平衡。本文设计了一台稀土体积占比为5.5%的混用永磁辅助同步磁阻电机样机,并与两台已有的常规电机(分别是铁氧体辅助和稀土辅助)进行了对比研究。有限元分析和实验结果表明:在三台电机电磁性能基本相同的前提下,混用永磁辅助电机的抗退磁能力显著高于铁氧体辅助电机,而成本明显低于稀土辅助电机。

关键词：永磁辅助同步磁阻电机退磁铁氧体稀土永磁混用效应

NPC三电平逆变器区间可调混合载波调制策略

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电工电能新技术 2022年第10期41卷 11-19页

作者：谷鑫黄文豪张国政金雪峰高效能电机系统智能设计与制造国家地方联合工程研究中心(天津工业大学) 天津300387

零序电压注入载波脉宽调制策略作用于中点钳位型(NPC)三电平逆变器时可以有效解决全区间内的中点电压平衡问题,但随着调制度的增加或功率因数的降低,该策略将存在中点电压不可控区间导致中点电压平衡控制能力下降。当采用双调制波载波... 详细信息

零序电压注入载波脉宽调制策略作用于中点钳位型(NPC)三电平逆变器时可以有效解决全区间内的中点电压平衡问题,但随着调制度的增加或功率因数的降低,该策略将存在中点电压不可控区间导致中点电压平衡控制能力下降。当采用双调制波载波脉宽调制策略时虽然可以有效降低中点电压的低频振荡,但是开关频率显著增加。为了解决这一矛盾,本文混合上述两种策略提出了一种区间可调混合载波调制策略,通过控制调整因数实现双调制波载波脉宽调制策略作用区间的调整,进而实现中点电压与开关频率的均衡控制。最后,在基于RT-LAB的快速原型开发平台上进行实验研究,验证提出策略的可行性与有效性。

关键词： NPC三电平逆变器中点电压平衡区间可调

提高永磁体电阻率对降低高速永磁交流电机转子涡流损耗的有效性分析(英文)

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电工技术学报 2020年第9期35卷 2074-2077,2078页

作者：沈建新韩婷尧磊王云冲浙江大学电气工程学院杭州310027 浙江省电机系统智能控制与变流技术重点实验室杭州310027

导电的永磁体暴露于谐波磁场时,会产生涡流及损耗。提高永磁体的电阻率是减小其涡流的最直接方法。但是,在高速永磁交流电机中,涡流不仅存在于永磁体中,也存在于转子的金属保护套及铜屏蔽层中。在此条件下,提高永磁体的电阻率是否仍然有... 详细信息

导电的永磁体暴露于谐波磁场时,会产生涡流及损耗。提高永磁体的电阻率是减小其涡流的最直接方法。但是,在高速永磁交流电机中,涡流不仅存在于永磁体中,也存在于转子的金属保护套及铜屏蔽层中。在此条件下,提高永磁体的电阻率是否仍然有效?本文将通过有限元分析与对比研究,来探讨这个问题。

关键词：高速电机永磁交流电机转子涡流损耗永磁体电阻率保护套铜屏蔽层

不同粒径Al_(2)O_(3)颗粒掺杂的环氧树脂复合材料直流电树特性

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中国电机工程学报 2022年第24期42卷 9136-9146页

作者：朱光宇陈向荣洪泽林江铁戴超孟繁博浙江省电机系统智能控制与变流技术重点实验室(浙江大学电气工程学院) 浙江省杭州市310027

为提升超导直流输电系统终端绝缘用环氧树脂的电气性能,制备质量分数1%,粒径分别为50nm、1μm和10μm的Al_(2)O_(3)环氧树脂复合材料。研究常温与液氮温度下复合材料在直流电压作用下的电树枝引发特性以及直流35 kV电压下的电树枝生长... 详细信息

为提升超导直流输电系统终端绝缘用环氧树脂的电气性能,制备质量分数1%,粒径分别为50nm、1μm和10μm的Al_(2)O_(3)环氧树脂复合材料。研究常温与液氮温度下复合材料在直流电压作用下的电树枝引发特性以及直流35 kV电压下的电树枝生长过程及其局部放电特性。通过表面电位衰减测试,分析Al_(2)O_(3)环氧树脂复合材料的陷阱特性。结果表明:在常温和液氮温度下,微米、纳米Al_(2)O_(3)对环氧树脂中电树枝的引发和生长均有抑制作用,且Al_(2)O_(3)的粒径越小,其对电树枝的抑制效果越好。液氮温度对环氧树脂及其复合材料中电树枝的形态有明显作用,液氮低温可以显著抑制材料中电树枝的生长速度,但存在低温导致绝缘材料开裂而击穿的现象。最后,根据表面电位衰减曲线计算复合材料的陷阱特性,陷阱特性分析表明,微/纳米Al_(2)O_(3)的填充会改变材料内部陷阱的密度和能级,从而改变材料的介电性能。

关键词：环氧树脂微/纳米Al_(2)O_(3) 直流电压电树枝局部放电

结合开关表的三电平逆变器永磁同步电机模型预测转矩控制

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电工技术学报 2016年第20期31卷 83-92,110页

作者：夏长亮张天一周湛清张国政史婷娜天津大学电气与自动化工程学院天津300072 天津市电机系统先进设计与智能控制技术工程中心天津300387

提出了一种应用于中点钳位型(NPC)三电平逆变器馈电的永磁同步电机(PMSM)调速系统的改进模型预测转矩控制(MPTC)策略。该策略将评价函数中磁链和电磁转矩控制部分等效为空间矢量图中参考电压与基本电压矢量差的模,然后合理划分区域,建... 详细信息

提出了一种应用于中点钳位型(NPC)三电平逆变器馈电的永磁同步电机(PMSM)调速系统的改进模型预测转矩控制(MPTC)策略。该策略将评价函数中磁链和电磁转矩控制部分等效为空间矢量图中参考电压与基本电压矢量差的模,然后合理划分区域,建立能够选择出使上述模最小的电压矢量的预测开关表。并将这个电压矢量作为第二步预测的输出,从而以一次查表代替传统MPTC第二步预测中多次模型预测计算。实验结果证明,改进策略可以很好地实现对磁链、电磁转矩和中点电位的控制的同时,解决了传统两步预测MPTC计算量大的问题。

关键词：中点钳位型三电平逆变器永磁同步电机模型预测转矩控制预测开关表

宽转速范围永磁同步发电机系统稳压控制及参数优化

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电工技术学报 2020年第8期35卷 1624-1633页

作者：甘志伟缪冬敏王云冲沈建新浙江大学电气工程学院杭州310027 浙江省电机系统智能控制与变流技术重点实验室杭州310027 杭州三相科技有限公司杭州310000

永磁同步发电机(PMSG)系统一般由PMSG和变流器构成。针对直流负载,该文研究了具有宽转速范围(nmin:nmax=1:10)的永磁同步发电机的PWM整流控制方法。通过建立PMSG的小信号分析模型和脉冲宽度调制(PWM)整流器的传递函数,分析了控制参数对... 详细信息

永磁同步发电机(PMSG)系统一般由PMSG和变流器构成。针对直流负载,该文研究了具有宽转速范围(nmin:nmax=1:10)的永磁同步发电机的PWM整流控制方法。通过建立PMSG的小信号分析模型和脉冲宽度调制(PWM)整流器的传递函数,分析了控制参数对系统性能的影响,获得了PMSG系统控制参数的优化方法。通过仿真和实验验证了系统模型与分析方法的正确性,研究结果表明,采用优化得到的控制参数,在200~2 000r/min宽转速范围内,PMSG系统具有良好的电压跟随性能和抗负载扰动性能,实现了高性能稳压输出。

关键词：永磁同步发电机宽转速范围运行稳压控制控制参数优化