混合动力车用电气无级变速器的电磁解耦优化设计

针对混合动力车用电气无级变速器中的电磁耦合问题展开研究。首先,通过分析电气无级变速器的功率分流模式可知,电磁场间的耦合作用虽然可提高燃油经济性和降低废气排放,但也会造成电气无级变速器中存在严重的电磁耦合问题。然后,为解决电气无级变速器内部电磁耦合问题,分别提出安装及未安装隔磁环的电气无级变速器的内部等值磁路模型以研究在两种混合励磁源下影响耦合程度的因素。接着,建立两种结构电气无级变速器的有限元模型,并依据影响耦合程度的因素分别研究二者的内部磁场分布规律;通过对所得规律的对比和分析提出最优电磁解耦方案以实现电气无级变速器优良的电磁性能和控制性能。最后,利用有限元电磁仿真分析,从磁力线、磁场分布以及转矩特性方面验证解耦方案的正确性。     

新型双功率流风力发电系统控制策略

基于电气无级变速器及带有电池储能装置的双功率流风力发电系统是近年提出的一种新型风力发电系统结构。文中提出了该系统的整体控制策略,以控制风力机、电气无级变速器电机、电池及电网之间的能量流动。首先,提出了基于定子侧变频器的最大风能跟踪控制策略,同时提出了当风速高于额定值时风力机的变桨距控制策略。然后,基于内转子侧变频器,提出了离网和并网2种情况下不同的控制策略。电池储能装置的应用可使系统根据电网需求调节输出功率,平缓风能波动,同时通过控制可稳定定子与内转子之间的背靠背变频器的直流侧电压。基于电气无级变速器电机的数学模型和控制策略,建立了整个系统的仿真模型,仿真结果证明了针对此新型双功率流风力发电系统提出的控制策略的有效性。     

新型双功率流风力发电系统控制策略

基于电气无级变速器及带有电池储能装置的双功率流风力发电系统是近年提出的一种新型风力发电系统结构.文中提出了该系统的整体控制策略,以控制风力机、电气无级变速器电机、电池及电网之间的能量流动.首先,提出了基于定子侧变频器的最大风能跟踪控制策略,同时提出了当风速高于额定值时风力机的变桨距控制策略.然后,基于内转子侧变频器,提出了离网和并网2种情况下不同的控制策略.电池储能装置的应用可使系统根据电网需求调节输出功率,平缓风能波动,同时通过控制可稳定定子与内转子之间的背靠背变频器的直流侧电压.基于电气无级变速器电机的数学模型和控制策略,建立了整个系统的仿真模型,仿真结果证明了针对此新型双功率流风力发电系统提出的控制策略的有效性.     

车辆电气牵引系统控制研究

为实现车辆电气牵引系统自动化控制,提出基于同步磁阻电机阻抗调节的车辆电气牵引系统控制方法.采用铁损电阻的在线辨识方法,建立车辆电气牵引系统控制的参数分析模型,求解铁损电阻的参数信息,建立车辆电气牵引系统的电机数学模型,通过磁链和转矩的耦合控制方法,建立车辆电气牵引系统的稳态分析模型,再通过系统的稳态及动态性能分析,实现同步磁阻电机阻抗调节,根据参数自适应调节结果,实现车辆电气牵引系统控制律优化设计.测试结果表明,采用该方法进行车辆电气牵引系统控制的自适应性能较好,参数稳态调节能力较强,提高了车辆电气牵引系统控制能力.     

混合动力车用复合结构永磁电机中磁场耦合

作为混合动力车中的电气无级变速器,复合结构永磁电机具有使内燃机独立于路况负载运行于高效率区、提高燃油经济性、降低排放等优点。主要针对混合动力车用新型复合结构永磁电机中的磁场耦合问题展开研究。首先将混合动力车用永磁电机与丰田Prius系列混合动力车中的丰田混合动力系统(THS)进行参数匹配,得到复合结构永磁电机的设计参数,并使二者具有相同的动力驱动性能;然后建立复合结构永磁电机的内部等值磁路模型,并以此为基础探索复合结构永磁电机内部磁场耦合规律;最后,利用2D-Ansoft有限元软件仿真分析复合结构永磁电机在不同工作模式下的内部磁场分布,并提出其内部磁场解耦设计方案,为复合结构永磁电机在混合动力车中的进一步应用奠定理论基础。     

辐型磁钢双机械端口电机的解耦控制

辐型磁钢双机械端口电机是一种新型结构的双机械端口电机,其独特的电磁耦合特性有利于提高系统的整体性能,但其内、外电机之间的较强耦合也增加了其控制难度。该文针对其控制问题,研究内、外电机的解耦控制方法。首先,基于辐型磁钢双机械端口电机的数学模型进行分析推导,理论上证明其存在较强耦合的内、外电机仍然可以采用直接转矩控制方法进行控制,并根据负载角与电磁转矩的单调性要求,推导出采用直接转矩控制方法所需满足的条件;然后,采用基于空间矢量调制的直接转矩控制方法,实现辐型磁钢双机械端口电机的内、外电机解耦控制,验证试验结果显示,内、外电机基本实现转矩独立控制,达到良好的解耦控制效果。     

感应电机调速系统的模糊神经网络控制研究

针对多变量、非线性、强耦合的感应电机调速系统,传统的PID控制和模糊控制均不能达到理想的控制效果的问题,依据空间矢量控制理论建立了感应电机的数学模型,提出了一种基于模糊神经网络的感应电机调速系统控制方法,并且在基于神经网络离线训练的基础上提出了在线调整网络参数的策略,实现了感应电机调速系统的高精度控制,并通过Matlab仿真进行了分析研究。结果表明,系统具有优良的动静态性能,且对电机参数的变化与负载扰动具有较强的鲁棒性。     

一种磁阻电机建模与多款软件耦合使用的优势

磁阻电机电感非线性、电磁环境复杂多变,MATLAB对于复杂电磁参数处理能力有限且不能精确反映电机实际运行工况。设计了一款新型磁阻电机并对Maxwell、Simplorer与MATLAB耦合使用的可行性进行研究。通过理论计算、分析,推算了新型磁阻电机的数学模型。基于Motor-CAD搭建电机模型。基于Maxwell对电机参数进行优化并阐述了ECE模型提取过程。基于Simplorer建立了驱动电路模型。基于MATLAB/Simulink建立直接转矩控制（DTC）主电路模型,之后耦合进行联合调试。仿真结果表明基于DTC的新型磁阻电机的转矩脉动更低,多款软件的耦合仿真分析是可行的,且能够精确反应磁阻电机实时工况和任意时刻磁力线分布。丰富了电机设计途径的多样性。     

内置式三相正弦永磁同步电机非线性模型研究

永磁同步电机是多变量、强耦合、非线性时变系统,经过线性化得到的模型,无法准确描述其动态过程。为了实现良好的传动控制,考虑电机内部各种非线性因素的精确PMSM模型显得尤为重要。基于有限元分析,使用冻结磁导率法研究了交叉饱和效应对电机电气参数的影响。计算得到了三相正弦IPMSM在不同运行点下的电流磁链、永磁磁链、自感和互感参数以及齿槽转矩随转子位置的变化曲线,在Simulink中建立了非线性仿真模型。该模型的负载开环仿真结果与有限元动态分析结果吻合良好,证明了模型的准确性和可靠性。     

应用于风力发电机的永磁双转子电机

永磁双转子电机是由一个定子和内、外二个转子构成的新颖的复合电机,该电机具有异步电动机运行的特点,且兼顾同步电机的电气特性。基于永磁双转子电机这一特点,应用于风力发电机,与传统的风力发电系统相比,具有发电系统简单、维护方便等优势,同时可提高发电系统的功率因数、效率和可靠性,并可明显降低风力发电系统的投资费用等。     

微波脉冲与带缝嵌套腔体耦合的研究

为了解带缝腔体内耦合场分布特性,利用时域有限差分方法对微波脉冲与带缝嵌套矩形腔体系统(系统1)和带缝嵌套圆柱形腔体系统(系统2)的耦合过程进行了数值计算。计算表明两系统的外、内孔缝附近均存在场增强现象;两系统耦合过程存在相同的外孔缝耦合主脉冲、外孔缝场增强因子和脉宽展开现象,其内部腔体(Q2)中心点耦合场强峰值接近相等。相比各自的外部腔体(Q1)以及相同入射脉冲下的孔缝、同体积单层腔体内的耦合场强,两嵌套腔体的Q2内耦合场要弱。对两个系统的共振峰、共振频率点以及最大耦合函数曲线的研究结果表明,系统2在耦合过程中的腔体调制现象更明显,且在两种系统中,内孔缝使Q2内耦合波基于Q1内耦合波平均衰减约10 dB。     

基于模糊控制的三自由度直升机系统仿真研究

针对三自由度直升机系统的多变量、强耦合等特点,首先从俯仰、横侧、旋转通道分别建立3个通道的数学模型.而后对俯仰通道设计常规的PD控制器,对耦合的横侧和旋转通道设计以横侧轴为内回路的PID控制器.考虑到系统被控对象参数不确定等因素,以及PID控制器不能很好适应参数时变的因素,在常规PID控制参数下,设计模糊控制器.经仿真实验得出该方法克服了常规PID的不足,控制效果较为理想.     

三相VIENNA整流器双闭环控制策略及其参数研究

通过对VIENNA整流器基本原理分析,建立了d-q坐标系下的数学模型。由于系统具有强耦合、非线性的特点,利用前馈解耦控制策略实现对d、q轴的解耦控制。一方面,基于频域法对电流内环进行分析,借助MATLAB单输入-单输出SISO(single input-single output)设计工具,合理配置电流内环控制器零点位置与环路增益,实现对网侧电流快速性与稳定性的控制;另一方面,电压外环易受到负载电流影响,通过对外环控制器零点和环路增益优化配置,提高系统鲁棒性。此外,重点分析了在负载电流干扰的情况下影响电压外环控制器稳定性的成因。最后,利用MATLAB/Simulink软件搭建仿真平台,验证了电流内环和电压外环控制器参数设计的正确性与合理性,使VIENNNA整流器双闭环控制系统具有良好的稳定性能和动态性能,并在负载波动的情况下,保持良好的控制效果。     

高压直流输电圆环接地极屏蔽特性

为研究圆环直流接地极的环间屏蔽特性,考虑电极自阻及实际工程中采用的多点注流方式,基于线电流法,建立了接地极的场路耦合模型,对圆环形直流接地极的地电流溢流进行计算,并对地电位进行求解,然后通过与软件建模仿真结果进行对比,验证了该方法的准确性和可行性。研究结果表明：当双圆环接地极的内环半径增大时,外环对内环的屏蔽作用先增强后减弱,环径比为0．40左右时外环对内环的屏蔽作用最强;相同环径比下,外环半径越大内外环溢流密度比也就越大,外环对内环的屏蔽作用减弱。     

DFIG Oscillation Modes Causing Strong Dynamic Interactions to Degrade the Damping of Power System Low-Frequency Electromechanical Oscillations

Open-loop modal coupling is the closeness of an open-loop oscillation mode of a grid-connected DFIG to an open-loop electromechanical oscillation mode of a power system on the complex plane. When the open-loop modal coupling occurs, the dynamic interactions between the DFIG and the power system become strong and may degrade the damping of the low-frequency electromechanical oscillations (LEPOs) of the power system. In this article, analysis is carried out to explain why the open-loop modal coupling may cause the damping degradation of the LEPOs. By deriving the simplified open-loop transfer function matrices of the DFIG, existence of open-loop DFIG oscillation modes to cause the open-loop modal coupling is analytically examined. Conclusions of analytical examination are: (1) If the rotor speed is used as the input signal to the active power control outer loop of the rotor side converter (RSC) or the generic type 3 model is adopted by the reactive power control outer loop of the RSC, the DFIG may have an open-loop oscillation mode to cause the open-loop modal coupling; (2) The PLL may also contribute to an open-loop oscillation mode of the DFIG. Study cases are presented to demonstrate and evaluate the analysis and conclusions.     

多端口机电-电磁暂态混合仿真端口解耦指标研究

首先分析了多端口耦合给机电-电磁暂态混合仿真造成的误差机理,推导了不考虑直流电流变化及考虑直流电流变化情况下端口之间的耦合关系。然后,为减小多端口建模引入的仿真误差,并在满足RTDS建模约束下尽可能地保证电磁侧的仿真精度,针对机电-电磁暂态混合仿真电磁侧建模进行了多端口解耦指标的研究。分别对不同耦合强度的端口解耦,采用FSV(feature selected validation)方法分析了端口耦合强度和仿真精度之间的定量关系,得到了满足FSV定性评估为"好"及以上的端口解耦指标。最后在基于某地区500 k V及以上电压等级复杂交直流电网建立的实时混合仿真平台上验证了所提解耦指标的有效性。     

细胞内外膜跨膜电位频率响应的仿真研究

为研究ns脉冲电场诱导细胞跨膜电位改变的效应,在提出一种球形单细胞内外膜跨膜电位频率响应模型后给出了细胞内外膜跨膜电位的仿真计算方法。通过对频率响应的仿真分析,发现外膜跨膜电位表现出一阶低通滤波器特性,而内膜跨膜电位表现出一阶带通滤波器特性。在内膜频率响应中心频率到上限截止频率的范围内,内膜跨膜电位大于外膜,同时能保持在较高水平,这将有利于诱导细胞内电处理效应。计算结果与实验结果相吻合,为ns脉冲电场治疗肿瘤的窗口参数合理选择提供了一定的理论依据。     

基于iSIGHT平台的开关电源电热耦合仿真方法

为了实现开关电源性能特性的精确仿真分析,需要考虑温度与元器件之间的电热耦合效应,否则将无法准确模拟电源真实工作状态。提出一种基于i SIGHT平台的开关电源电热耦合建模与仿真分析方法。采用有限元仿真方法提取高频变压器分布参数,建立等效电路模型;分析功率半导体器件工作特性受温度的影响关系,建立肖特基二极管和功率MOSFET的电热耦合仿真模型。以某开关电源为对象,分别建立电路仿真模型和稳态热场仿真模型,采用i SIGHT对电、热仿真过程进行集成,实现电热耦合仿真数据的自动化交互。该电热耦合仿真方法提高了电、热特性的仿真精度,可精确描述开关电源的性能特性与下位特性参数的关系,为产品优化设计提供了准确有效的手段。     

一种大转矩外转子永磁轮毂电机驱动特性分析

提出一种大转矩外转子永磁轮毂电机,可用于纯电动机场摆渡车、机场大巴车、公交大巴车等。合理设计电机外转子的永磁磁极倾斜角,使电机相反电动势为只含有3次谐波的梯形波,线反电动势为正弦波,同时不降低电机的输出转矩。分析比较了采用不同矫顽力的磁钢对相反电动势的影响,兼顾转矩输出能力和电机调速范围后,选择了拥有合理矫顽力的永久磁钢。同时,搭建了基于Simplorer-Maxwell软件的场路联合仿真平台,比较、分析了基于正弦波磁场定向控制策略和基于方波控制策略的电机驱动特性。虽然两种方法都能实现转矩控制,但磁场定向控制策略的转矩波动更小。     

对转式永磁无刷直流电机的建模与仿真

该文根据对转式与普通永磁无刷直流电机区别,建立了对转永磁无刷直流电机的数学模型,采用Matlab/Simulink仿真软件建立了电机的仿真模型,并对电机带螺旋桨负载进行仿真分析.仿真结果表明:仿真波形与理论分析基本一致,验证该模型的有效性,为对转式永磁无刷直流电机的控制算法研究提供了工具.