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电气工程学报
电气工程学报

张丰收

月刊

2095-9524

emanu@126.com

010-88379056

100037

北京市西城区百万庄大街22号

电气工程学报/Journal Journal of Electrical EngineeringCSTPCDCSCD北大核心
查看更多>>涉及的企业有开关控制设备制造业、电气设备元件制造业、变压器制造业、电力设备制造业、自动化产品制造业、其他输配电及控制设备制造业，仪器仪表及计量器具制造业、电机制造业等。读者为电气制造业企业的中高层管理、开发、设计、生产、技术人员、采购供应、质量保证人员、制造设备供应商，以及电气制造专业相关的院校和科研院所的专业人士。
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    考虑高频电力电子开关响应时间的可重构新型储能并/离网控制策略

    王满商许奕然蒋力波郑天文...
    120-129页
    查看更多>>摘要：可重构电池储能系统离网至并网切换的过程中,高频电力电子开关的响应时间对并/离网控制有一定影响,为此,提出一种考虑高频电力电子开关响应时间的可重构新型储能并/离网控制策略.首先,设计基于开关旁路型的新型可重构电池网络结构,提出可重构电池储能系统在根据负荷需求选择合适的电池组串联放电时,输出功率与端电压需要满足的条件.其次,考虑高频电力电子开关的响应时间,结合虚拟同步发电机(Virtual synchronous generator,VSG)预同步控制,提出可重构新型储能并/离网控制策略,实现可重构新型储能离并网的无缝切换.最后,在 Matlab/Simulink 中搭建仿真模型,对所提控制策略进行仿真验证.结果表明,所提控制策略可实现可重构电池储能系统并/离网的平滑切换.

    可重构电池储能系统高频电力电子开关响应时间并/离网控制无缝切换

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    基于有功微分补偿的分布式压缩空气储能VSG自适应控制策略研究

    胡浩陈晓弢陈生仓麻林瑞...
    130-138页
    查看更多>>摘要：分布式压缩空气储能的释能环节通常由高速透平发电机经电力电子变流器接入微电网中,导致输出频率对负荷变化异常敏感,严重影响微电网的频率支撑能力.针对此问题,提出一种基于有功微分补偿改进的虚拟同步发电机(Virtual synchronous generator,VSG)自适应控制策略.首先在传统VSG控制策略的基础上,加入有功微分补偿环节,能够有效抑制频率振荡,提升系统稳定性.进一步,根据压缩空气储能高速透平发电机输入热力学状态参数,提出一种基于有功微分补偿前馈的惯量和阻尼系数自适应VSG控制策略,能够使压缩空气储能兼顾系统快速性和稳定性,抑制压缩空气储能VSG输出功率的波动性.最后通过仿真验证了该策略的有效性.

    分布式压缩空气储能虚拟同步发电机转动惯量阻尼系数自适应控制

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    基于混合插值规划的机械手腕关节用球形电机刚柔耦合系统

    刘亚坤过希文王群京廖先达...
    139-148页
    查看更多>>摘要：球形电机能够实现空间三自由度运动,为实现无传动球形关节和智能顺应性设备提供了支持.但现有球形电机驱动机械手存在负载自重比小、直驱受限等问题,难以满足高精度、轻量化的轨迹规划需求.针对以上问题,设计了一种新颖的球形电机刚柔耦合系统,并提出了一种应用于系统的"三次多项式+改进的四次多项式"的混合多项式轨迹规划方法,并与单一的多项式轨迹规划方法进行比较.首先,基于Hamilton原理建立了机械手在随动坐标系下的偏微分动力学模型,并结合球形电机动力学模型构造刚柔耦合系统动力学模型.然后,采用改进的混合多项式轨迹规划方法实现了刚柔耦合系统的反演滑模跟踪控制.最后,搭建了机械手腕关节用球形电机刚柔耦合系统试验平台.仿真和试验结果表明,该方法能够避免了系统因角加速度设置不合理引起的波动以及间断问题,使得系统机械磨损更小、运动更加平稳,角速度的波动问题也得到了改善,验证了方案的有效性和准确性.

    球形电机刚柔耦合系统轨迹规划混合多项式插值反演滑模控制

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    基于磁-固耦合振动的永磁同步电机多目标优化设计

    许孝卓刘俊哲肖磊蒋思远...
    149-158页
    查看更多>>摘要：提出一种用于煤层气抽采的大长径比分数槽集中绕组永磁同步电机(Permanent magnet synchronous motor,PMSM).在电机设计时采用磁-固耦合分析的方法,降低由于大长径比所带来的电磁振动而引起的形变过大风险.以定子槽肩高、槽开口、极弧系数、永磁体厚度、永磁体边缘厚度削减值为影响因子,转矩、效率、转矩脉动为优化目标,采用田口和响应曲面(Response surface method,RSM)相结合的方法对电机进行了优化.首先基于磁-固耦合有限元(Finite element,FE)仿真下的振动特性确定了定子槽肩高的优化范围;然后采用田口法,建立正交试验表,对各组试验进行有限元仿真,分析各影响因子对优化目标的影响,确定永磁体厚度、极弧系数和槽开口的取值;接着采用响应曲面法继续优化,确定定子槽肩高、永磁体边缘厚度削减值的取值,从而确定电机的最终优化方案.有限元仿真结果显示,优化后电机整体性能得到了明显提升,电磁振动的形变也得到抑制.

    永磁同步电机磁-固耦合田口法响应曲面法多目标优化

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    采用直接功率计算的双三相永磁直流发电系统快速稳压控制

    陈铭郭邵斌包胜王超...
    159-168页
    查看更多>>摘要：针对双三相永磁发电机整流系统施加突变负载时,采用传统电压功率双闭环控制时存在的系统母线电压恢复时间长、电压波动大等问题,提出了一种采用直接功率计算的双三相永磁发电机快速稳压控制方法.首先,在电压外环上,采用直接功率计算的方法得到系统内环功率参考值的快速调节分量,提高母线电压的动态性能.其次,考虑到由系统损耗引起的控制误差,采用电容功率补偿得到功率参考值的误差补偿分量,提升母线电压的控制精度.最后,通过软件仿真和试验,证明了所提控制策略的可行性和有效性.和传统控制方法相比,所提方法具备更强的抗负载扰动能力和更快的动态响应速度,有助于实现双三相永磁发电机系统直流母线电压的高性能控制.

    双三相永磁发电机负载突变快速稳压直接功率计算抗负载扰动能力

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    非对称三线圈结构无线电能传输系统研究

    高鹏飞田晓盈杨志梁高浩睿...
    169-175页
    查看更多>>摘要：具有中继线圈的无线电能传输系统的传输距离更远,在煤矿井下具有更好的实用性.但是,井下的实际环境对线圈的尺寸要求较高,适合使用非对称线圈结构无线电能传输系统.基于此,提出一种非对称三线圈结构无线电能传输系统,并结合收发线圈半径、传输距离等参数对中继线圈位置、半径等对传输效率的影响进行分析,得到了在不同中继线圈位置、传输距离及收发线圈半径的情况下中继线圈半径对传输效率的影响规律.结果显示,在上述不同参数时,随着中继线圈半径的增加传输效率先增加后减小,这一规律与距离及收发线圈半径无关,但是在不同参数下最优传输效率对应的中继线圈半径不同.最后,设计了一种非对称三线圈结构无线电能传输系统试验平台并进行了试验,试验结果验证了理论分析的正确性.

    磁耦合谐振无线电能传输非对称线圈中继线圈传输效率

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    基于占空比补偿的飞跨电容双向Buck-Boost变换器移相优化控制策略

    庄煜毕恺韬艾建黄文涛...
    176-185页
    查看更多>>摘要：为了提升储能系统中飞跨电容双向Buck-Boost变换器(Flying capacitor bidirectional buck-boost converter,FCBBC)的运行效率,提出一种基于占空比补偿的移相优化控制策略.该控制策略在移相调制的基础上,对变换器左右桥臂的占空比进行独立补偿优化,使变换器在相同输出功率等级下的电流纹波及电感电流均值得到了减小,同时提升变换器的运行效率.通过状态变量分析法分析补偿后各工作模态下电感电流和电容电压,在此基础上设计了储能模式下的双向能量控制闭环方案,实现了对系统电流及双侧飞跨电容电压的有效控制.最后,通过搭建的物理仿真试验平台对所提优化控制方案进行了有效验证.

    储能系统飞跨电容双向Buck-Boost变换器效率优化解耦控制

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    基于混合控制的全桥LLC谐振变换器

    巫春玲张旭鑫张震邹浩...
    186-193页
    查看更多>>摘要：针对全桥 LLC 谐振变换器最常采用的变频-移相法在传统比例积分(PI)控制下动态超调较大的问题,提出一种 PI-滑模混合控制方法.该控制方法结合了PI控制与滑模控制的优点,在输出电压距离参考电压较远时采用滑模控制,输出电压接近参考电压时切换为 PI 控制,通过模糊控制完成两者的平滑过渡.详细分析了全桥 LLC 谐振变换器在变频模式和移相模式下的工作原理以及工作特性,给出混合控制方法的具体实现方案.为了验证所提方法的可行性,搭建仿真模型进行PI控制方法、滑模控制方法与PI-滑模混合控制方法三种方法的性能对比分析,并制作一台额定功率 2 kW的样机,试验结果表明,提出的PI-滑模混合控制方法可以显著降低系统的动态响应超调,同时消除稳态阶段的抖振问题,体现出良好的控制效果.

    LLC滑模PI混合控制

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    基于开关电容单元的多电平逆变器研究

    岳舟李波刘涛鲁重文...
    194-203页
    查看更多>>摘要：为在光伏应用中获得高幅值电压,将若干光伏组件串联形成光伏串,然后通过H桥逆变器将光伏串的电压转换为交流电压.基于H桥逆变器的光伏系统会产生有害谐波和泄漏电流,并增加元件的电压应力.鉴于上述问题,提出一种新的基于开关电容单元的多电平逆变器.所提多电平逆变器使用串联直流电源作为输入直流源,能够产生高质量的阶梯交流电压,并减小泄漏电流.而且所提拓扑结构可以方便地拓展为三相逆变器,在三相拓扑中,其三相仅连接到一个串联光伏组件或直流电源.对所提多电平逆变器的工作原理、电平移位 SPWM 调制策略、泄漏电流以及电路参数等方面进行了详细分析,同时还对所提多电平逆变器与现有多电平逆变器进行对比分析.最后采用Matlab建立仿真模型,并搭建试验样机,仿真和试验结果验证了所提电路的有效性和可行性.

    开关电容单元泄漏电流多电平逆变器

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    多因子制约下的MMC-MTDC功率均衡控制策略

    蔡赟江友华叶尚兴胡中鲲...
    204-214页
    查看更多>>摘要：传统下垂控制无法保证系统受到风场功率波动后不平衡功率的准确分配和直流电压的稳定,需要对产生该问题的原因进行分析并解决.针对此现状,首先通过建立换流站的数学模型,分析风场功率波动对下垂特性的影响.然后通过多端柔性直流输电等效电路模型,分析线路阻抗对电压波动的影响,并引入功率分配权值系数以稳定直流电压.同时考虑不同风速波动场景下换流站的实时功率裕度,避免换流站满载.基于以上分析,提出一种改进的自适应下垂控制策略,能自适应修正下垂曲线系数,使得换流站在保证电压稳定的前提下将U-P特性曲线向最优功率分配逼近.最后,在PSCAD上搭建了包含风电场在内的三端MMC-MTDC系统模型,仿真结果表明改进下垂控制策略的有效性.

    多端柔性直流输电线路电阻功率裕度有功功率优化分配改进下垂控制

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