定子永磁式双转子电机多工况运行模式及控制策略研究

针对混合动力汽车的应用特点,提出了一种新型定子永磁式双转子电机。该电机具有无级变速功能,能实现混合动力汽车内部机械功率和电功率的组合分配,在不同路况下确保内燃机的高效运行。建立了该定子永磁式双转子电机的数学模型;研究制定了该定子永磁式双转子电机的控制策略;对该定子永磁式双转子电机在混合动力汽车应用中多种典型工况下的工作模式进行了仿真分析;研制了一台额定功率为2kW的定子永磁式双转子电机实验原理样机。仿真和实验结果表明:该定子永磁式双转子电机可以实现电启动、混合驱动和纯电动运行模式,验证了电机结构及其数学模型的正确性和控制策略的合理性,为该电机应用于混合动力汽车的进一步研究奠定了基础。     

定子永磁式双转子电机设计与实验研究

提出一种应用于混合动力汽车驱动系统的新型定子永磁式双转子电机,即将双转子电机概念与永磁磁通切换电机相结合,以获得高转矩密度、低转矩脉动及高功率密度,满足混合动力系统对于小型轻量化及平稳运行的需求。本文对新型定子永磁式磁通切换双转子电机的拓扑结构及其混合动力驱动系统的工作原理进行了介绍,详细分析了内外电机的设计方法及基于转矩脉动最小的尺寸优化,并利用有限元方法对电机电磁性能进行了仿真。仿真表明了电机设计的合理性,通过原理样机实测数据验证了电机设计的有效性,并显示了内外电机具有的快速响应性能,说明此结构双转子电机可有效提高转矩密度,减小转矩脉动,通过合理设计能满足HEV应用功率需求。     

定子永磁式双转子电机电磁性能分析

为了提高双转子电机的转矩密度,实现其应用于混合动力汽车驱动系统的小型轻量化和平稳运行的需求,提出一种三相12/22/12极定子永磁式磁通切换双转子电机结构,其绕组和永磁体均位于外定子和内转子上,外转子上无绕组和永磁体,避免了外转子的冷却问题。对定子永磁式磁通切换双转子电机的拓扑结构及工作原理进行了介绍,采用有限元方法对电机磁场分布、气隙磁密、永磁磁链、空载反电动势、电感及转矩等电磁性能进行了分析。研究结果表明,提出的定子永磁式磁通切换双转子电机结构具有内外电机磁场耦合小、空载反电动势正弦性好、转矩密度大、转矩脉动小的特点,并通过原理样机实验结果验证了电机设计的有效性。     

基于双机械端口电机的新型电力无级变速系统研究

在先进深度混合动力系统中,行星齿轮机构将内燃机、发电机和电动机连接在一起构成电力无级变速混合动力系统,无论车速如何变化,内燃机总是工作在高效区域,提高了混合动力车辆的燃油经济性.但是,这种系统也存在结构复杂、体积较大的问题.本文研究了基于双机械端口电机的新型电力无级变速系统设计原则、永磁式双机械端口电机控制策略,并对这种系统在混合动力汽车应用中的工作模式进行了分析;研制了一台缩小比例永磁式双机械端口电机样机,实验验证了设计的有效性,模拟混合动力整车运行进行了典型循环工况实验和分析.     

新型车用对转双转子电机的研究

研究了对转双转子电机,并利用该特种电机构建一种新的电动汽车驱动系统.分析了对转双转子电机的工作原理.以永磁同步对转双转子电机为例,设计了永磁同步对转双转子电机以及基于它的驱动桥的结构;建立了电机在电动车上应用的数学模型和基于Matlab/Simulink的电机的控制系统模型;针对汽车阻力突变和汽车转弯两种工况作了仿真,并对仿真结果进行了分析,提出了结论.     

混合动力汽车用双转子电机的建模与仿真

针对传统混合动力汽车驱动系统的机电耦合传动机构较为复杂、效率不高等问题,将由励磁转子、杯形转子和外定子构成的双转子电机结构应用于混合动力汽车系统中。依据级联式无刷双馈电机以及同步电机的基本电磁关系,推导并建立了双转子电机的数学模型,并给出了电机运行在纯电动和两转子同步状态的仿真结果。仿真结果表明,双转子电机数学模型可实现平稳运行,验证了电机结构及其数学模型的正确性,模型在混合动力系统中应用的可行性,为研究系统控制策略提供了理论基础。     

HEV用开绕组永磁同步电机双逆变器协同控制

针对传统多能源混合动力汽车(HEV),采取了一种可同时使用两种能源的开绕组(OW)永磁同步电机(PMSM)双逆变器驱动系统。利用开绕组系统的结构灵活性,研究了双逆变器在三种不同电压分配方式下的协同控制方法,通过分别控制两逆变器的输出电压,管理两逆变器与电机的功率流向,满足HEV不同运行工况的性能要求。同时采用了结合最大转矩电流比算法的空间矢量调制直接转矩控制策略,以获得系统更好可控性。实验结果验证了所提出的HEV用OW-PMSM双逆变器系统的协同控制策略的可行性和有效性。     

混合动力车用双凸极永磁电动机设计

混合动力车用电机的性能直接关系到汽车本身性能和燃油的经济性。采用双凸极永磁电机(DSPM)作为小排量ISG轻度混合动力汽车的车载电机。通过对双凸极永磁电机的有限元分析,采用类比法设计电机的结构参数,以及对样机的实验分析,基本满足了混合动力车的使用要求。     

新型双凸极永磁双转子电动机的电磁性能分析

为满足混合动力汽车多能源功率传输的需求,提出了一种新型双凸极永磁型双转子电动机。在确定其结构尺寸的基础上,通过有限元分析法对电机的磁链、反电势以及电感等电磁性能进行了分析,并通过场路耦合法建立电机及其驱动控制系统的瞬态联合仿真模型,仿真结果表明该电机继承了双凸极永磁电动机优点,结构简单且具有较高的可靠性和功率密度,同时由于双转子的存在,能实现不同工况下的内、外电机能量流的合成与分配,验证了该电机在混合动力系统中的可行性,也为研究该类电机的系统控制策略提供理论基础。     

对转螺旋桨用盘式永磁电机特性分析及其直接转矩控制

传统对转螺旋桨多采用燃气轮机和机械传动的驱动装置,该装置存在着结构复杂、体积庞大、噪声污染等问题,文中设计一种基于电力推进对转螺旋桨用的盘式永磁同步电机(disccontra-rotatingpermanentmagnetsynchronous motor,DC-PMSM)。在分析新型盘式对转永磁电机结构与工作原理的基础上,研究该电机的磁路特性,并通过三维有限元计算分析DC-PMSM的双转子反电势的叠加特性、双转子转矩特性等;然后,针对盘式对转永磁电机单定子双转子的特殊结构,提出一种基于转矩角分时控制的直接转矩控制策略,解决负载转矩不对称时盘式对转电机双转子转速不可控的问题,实现双转子的同步运行;最后,通过三维有限元仿真计算与原理样机实验分析,验证新型盘式对转永磁电机的设计方法的正确性和所提控制策略的有效性。     

特高压半波长交流输电系统稳态及暂态运行特性

分析了半波长交流输电线路的特性,验证了在仿真分析中半波长线路的分段等值法的准确性.通过仿真分析,得出半波长线路接入特高压电网中的稳态及暂态特性:包括功率以及功率因数对沿线电压分布的影响,线损率、输电网潮流分布、甩负荷以及故障情况下输电线路沿线过电压情况.仿真结果表明,沿线在输送超过自然功率时会出现过电压,功率因数影响沿...     

提高清远地调状态估计软件运行率的措施

根据状态估计的原理,结合清远地区电力调度中心(以下简称"地调")的实际情况,分析了影响状态估计运行率指标的主要因素,并采取了有针对性的改进措施,提高了清远地调状态估计软件的运行率指标,为实现PAS系统的实用化功能创造了条件.     

Analysis of voltage stability uncertaintyusing stochastic response surface methodrelated to wind farm correlation

Recent advances in battery energy storage technologies enable increasing number of photovoltaic-battery energy storage systems (PV-BESS) to be deployed and connected with current power grids. The reliable and efficient utilization of BESS imposes an obvious technical challenge which needs to be urgently addressed. In this paper, the optimal operation of PV-BESS based power plant is investigated. The operational scenarios are firstly partitioned using a self-organizing map (SOM) clustering based approach. The revenue optimization model is adopted for the PV-BESS power plants to determine the optimal operational modes under typical conditions for a set of considerations, e.g. power generation revenue, assessing rewards/penalties as well as peak shaving/valley filling revenue. The solution is evaluated through a set of case studies, and the numerical result demonstrates the effectiveness of the suggested solution can optimally operate the BESS with the maximal revenue.     

Performance evaluation of power system stabilizers based on Population-Based Incremental Learning (PBIL) algorithm

This paper proposes a method of optimally tuning the parameters of power system stabilizers (PSSs) for a multi-machine power system using Population-Based Incremental Learning (PBIL). PBIL is a technique that combines aspects of GAs and competitive learning-based on Artificial Neural Network. The main features of PBIL are that it is simple, transparent, and robust with respect to problem representation. PBIL has no crossover operator, but works with a probability vector (PV). The probability vector is used to create better individuals through learning. Simulation results based on small and large disturbances show that overall, PBIL-PSS gives better performances than GA-PSS over the range of operating conditions considered.     

大型汽轮发电机故障模式与故障树分析

根据CIGRE的要求,将发电机故障分为电气与机械故障两大类.按照分系统、分部件的方式,并引入故障树的方法,对大型汽轮发电机展开了有关故障模式和故障树的分析,从而最终为大型汽轮发电机故障诊断专家系统的研究提供足够的诊断规则来源和理论基础.     

光伏微电网孤岛运行时多种振荡模式的小信号建模分析

现有文献对光伏微电网孤岛运行时可能存在的多种振荡模式研究较少。文中针对一种含有光伏电源的典型微电网,建立了系统孤岛运行时的全阶小信号模型。通过特征值分析,揭示该微电网中存在5~20 Hz,60 Hz及800~1 000 Hz这3种主导振荡模式。通过计算参与因子分析了特征值对状态变量的敏感度,揭示了各振荡模式的起因。利用该模型分析了控制器和网络参数变化对系统小干扰稳定性的影响。利用微电网物理实验平台进行扰动测试,实验结果准确地反映了以上3种振荡模式,说明所建立全阶小信号模型的正确性。该模型的建立为优化微电网中光伏电源主电路和控制器参数提供了依据。     

A waveform generator circuit for extra low‐frequency CMOS micro‐power applications

This paper presents a novel low‐power CMOS extra low‐frequency (ELF) waveform generator based on an operational trans‐conductance amplifier (OTA). The generator has been designed and fabricated using 2.5‐V devices available in 130‐nm IBM CMOS technology with a ±1.2‐V voltage supply. Using the same topology, two sets of device dimensions and circuit components are designed and fabricated for comparing relative performance, silicon area and power dissipation. The first design consumes 691 μW, while the second design consumes 943 μW using the same voltage supply. This low‐power performance enables the circuit to be used in many micro‐power applications. ELF oscillation is achieved for the two designs being around 3.95 Hz and 3.90 Hz, respectively, with negligible waveform distortion. The measured frequencies agree well with the simulation results. The first design is found to provide overall optimal performance compared to the second design at the expense of higher silicon area. Copyright © 2015 John Wiley & Sons, Ltd.     

时变分布参数系统最优控制的Haar小波算法

推出正交函数Haar小波基所对应的乘积运算矩阵fm×m、乘积积分运算矩阵W及其性质,并应用到分布参数系统(DPS)最优控制问题的求解过程中。采用该方法可将偏微分方程描述的DPS问题转化为集总参数系统问题,避免了直接求解偏微分方程解析解的困难,简化了问题的求解,取得了较好的效果。与一般正交基函数逼近方法相比较,该方法具有计算量小、逼近精度高、算法简单等优点,为研究DPS的最优控制问题找到了一条新的途径。仿真结果说明了算法的有效性。     

考虑次小时尺度运行灵活性的含储能机组组合

大规模可再生能源并网加重了电网的调频负担,对电力系统快速响应功率变化的能力,即次小时尺度的运行灵活性提出了更高要求。对此,文中提出一种考虑次小时尺度运行灵活性的含储能机组组合模型。在对系统净负荷区间变化规律进行分析的基础上,确立净负荷波动的关键场景并依此设置运行灵活性约束,明确了机组组合中小时尺度调度决策与次小时尺度运行灵活性需求间的牵制关系;同时,基于对储能在充电、放电、非充非放等各运行状态下提供运行灵活性的原理与制约因素的分析建立相关数学表达,并将其加入系统能量、功率平衡方程与运行灵活性约束,由此构建储能统筹利用与机组组合一体的数学模型。通过线性化处理,整个模型形成混合整数线性规划问题以实现求解。仿真分析表明,所提方法可优化利用储能,有效实现系统次小时尺度运行灵活性的提升。     

Identification of dominant oscillation mode using complex singular value decomposition method

In the bulk power system, most of the operating processes involve variations in both time and space. Therefore, characterization of low frequency oscillation from the aspects of temporal and spatial has great theoretical and practical significance. In this paper, complex-singular value decomposition (C-SVD) method is presented to explore the temporal evolution and spatial distribution of the dominant oscillation mode in the ensemble measurement matrix. Firstly, each variable in the ensemble matrix is separated into the trending component and the fluctuating component. The trending component is extracted by the band-pass filter or the moving average detrend method according to different conditions meanwhile the fluctuating component is extended to complex function form by Hilbert Transform. Then, the most energetic proper orthogonal mode (POM) and its temporal dynamic characteristic as well as spatial energy distribution relation are analyzed by C-SVD. Next, the energy contribution factor (ECF) is used to indicate the energy contribution degree of each node and the energy oscillation interface (EOI) is employed to identify the oscillation boundary. Finally, the validity and feasibility of proposed method are tested by the synthetic signal and actual measured data from Wide Area Measurement System (WAMS) in Chinese Northeast 500 kV transmission network.