新型双段Halbach阵列轴向永磁联轴器的多目标优化

为了解决传统双段Halbach轴向永磁联轴器转矩性能较低的问题,提出一种新型双段Hal-bach轴向永磁联轴器,并以转矩性能为优化目标进行多目标优化.采用3 D有限元法对新型双段HAMC进行建模,主要分析新型阵列的每个关键参数对新型双段HAMC转矩和转矩密度的影响.通过参数分析,发现转矩和转矩密度不能同时达到最优,需要对提出的新型双段HAMC进行多目标优化,则建立转矩和转矩密度的多项式回归模型和非支配排序遗传算法Ⅱ,以获得转矩和转矩密度的极大值.优化之后的新型双段HAMC,转矩提高了5.60％,转矩密度提高了4.19％.通过气隙磁密与转矩性能分析,进一步验证了新型结构的合理性和多目标优化方法的有效性.     

全桥三电平DC-DC变换器优化控制策略

针对全桥三电平(FBTL)DC-DC变换器两个占空比协调优化控制、传输功率太小以及钳位电容电压平衡等问题,该文提出一种基于查表法的FBTL DC-DC变换器优化控制策略.首先,详细分析FBTL DC-DC变换器输入、输出特性,并设计一种钳位电容电压自平衡调制策略.其次,在所设计的钳位电容电压自平衡调制策略基础上,提出一种抗钳位电容电压扰动控制策略,并根据钳位电容输入功率差与电压最大调节能力的关系计算出占空比必须满足的条件.然后,建立一种以变压器输入电压谐波为目标函数,功率传输能力、钳位电容电压调节能力等为约束条件的优化模型,进而得到FBTL DC-DC变换器的优化控制策略.优化占空比离线计算,然后存储在数字控制系统里,控制时直接采用查表法得到最优占空比.所提出的方法无需变换器精确模型,控制过程简单、高效,控制效果优于传统控制策略.最后,在Matlab/Simulink平台和一台实验样机上验证了所设计的优化控制策略的正确性和有效性.     

面向装配的变型设计技术及应用研究

产品变型设计的基本思想是通过改变已有的系列产品或设计实例来适应新的设计需要。针对变型设计的基本特点，结合工程CAD中的模板技术，提出了面向装配的变型设计方法。通过对电机定转子冲压模具结构特征深入研究，获得产品结构设计知识，开发了电机定转子冲压模具三维参数化CAD系统的原型，实现了面向装配的参数化设计，验证了该方法的可行性。     

线圈非同轴时磁耦合谐振式无线电能传输系统的效率优化

针对磁耦合谐振式无线电能传输系统的发射线圈与接收线圈非同轴放置时系统的传输效率过低的问题,运用耦合模理论,推导出系统的效率表达式。并以此为基础,分析发射线圈与接收线圈非同轴放置时,系统传输效率的变化规律。为解决发射线圈与接收线圈之间非同轴放置时系统效率过低的问题,提出一种基于混沌优化算法的参数动态调节方法,该方法能使系统几个关键参数实现最优匹配,有效提高系统的传输效率。最后,研制了一套磁耦合谐振式无线电能传输系统装置。仿真和实验结果验证了理论分析的正确性。     

半桥级联式STATCOM改进调制策略研究

多电平脉宽调制(PWM)策略是级联式静止无功发生器(STATCOM)的关键技术。提出一种适用于三相三线制的半桥级联式STATCOM结构的改进型调制方式。该调制方式先从逆变器生成的电平中选择与线电压调制波幅值最接近的电平作为计算指令,再根据指令逆向推导出各模块的投切方式与触发脉冲,最后触发各子模块中的开关产生相应动作,使逆变器产生所需的电平输出。该调制方式利用单载波实现多电平调制,与传统调制方式相比省略了相位同步环节,实现了SPWM在三相三线制的半桥型级联式STATCOM结构上的应用,且保留了传统级联调制技术谐波含量少的优点。仿真与实验结果表明所提改进调制策略在三相三线系统中能使STATCOM输出波形有效跟踪正弦调制波,同时具有较高的并网电能质量。     

一种基于电流滞环控制的模块化多电平变流器调制策略

针对模块化多电平变流器(MMC)在中低压领域中的应用,提出一种改进型最近电平逼近(NLM)调制策略,调制策略中引入电流滞环控制环节对最近电平逼近调制结果进行修正,并分析了滞环环宽的设定。该调制策略实现简便,动态性能好,控制器计算量小。对传统NLM调制策略和该文提出的改进型NLM调制策略进行了仿真和试验对比。仿真和试验结果表明,该调制策略可明显改善输出电流波形的质量,具有良好的动态性能,实现了输出电流对参考电流的快速、精确跟踪。     

单电阻采样的永磁同步电动机相电流重构策略

为了减少变频器的成本,提出一种利用单电阻采样三相逆变器母线电流来重构永磁电机相电流的策略。将电流重构盲区划分成3个区域:低调制不可观测区、中调制不可观测区和高调制不可观测区。在低调制不可观测和中调制不可观测区采用插入测量脉冲的方法,在高调制不可观测区采用电压矢量近似的方法。该方法能实现全范围的相电流重构,使调整后的空间矢量脉宽调制波形仍然具有对称性,并且能固定一个采样点;在永磁同步电机矢量控制系统中进行了实验验证。     

串并联型风电场机组的过电压协调控制

同一串联簇中机组运行于不同风速时,采用传统的最大功率追踪控制存在过电压、过调制问题。针对该问题,提出一种适用于串并联型风电场机组的过电压协调最大功率追踪控制策略。通过设定合理的直流母线上限值Umax,结合功率-电压协调控制调节处于高风速机组输出的功率,使任何状态下机组直流母线电压都被钳制在安全范围内。最后,在Matlab/Simulink搭建控制算法仿真模型,对传统过电压控制方法与本文所提策略的仿真结果进行对比分析,结果证明了所提出策略的可靠性和实用性。     

基于动态调节的MMC故障子模块替换策略

为了更加高效和快速替换模块化多电平换流器的故障子模块,提出一种基于动态调节的冗余子模块投入策略。利用冗余子模块进行了电压补偿,同时在每个控制周期内对替换子模块的导通时间进行了限幅控制,有效地避免了替换子模块投入充电过程中系统直流侧电压偏离正常值问题和直流侧由于替换子模块投入产生的较大有功电流冲击问题。仿真表明,该策略能极大地抑制冗余模块投入带来的交流输出侧电压波动,并有效抑制直流侧有功电流的冲击。     

MMC柔性直流输电系统换流阀开关频率优化方法

柔性直流输电系统一般采用模块化多电平MMC（modular multi-level converter）换流阀,换流阀开关频率的大小与系统损耗及交流侧谐波含量密切相关。推导了MMC开关频率与系统损耗及开关频率与柔性直流输电系统交流侧谐波含量的数学表达式;分析了MMC开关频率对系统损耗及交流侧谐波的影响规律。在此基础上,为了兼顾柔性直流输电系统的损耗和电能质量,采用遗传算法对开关频率进行了优化设计,根据工程经验对不同的优化目标赋予权值,根据国标要求设置了谐波和损耗的约束条件。仿真算例分析表明,采用优化的开关频率进行MMC变流控制时,柔性直流输电系统具有更佳的性能。