【CAA期刊】《电气传动》2024年第12期

摘要：研究了电气传动系统在工业领域的发展现状及其在推动绿色低碳转型中的重要性。作为工业领域关键的控制和节能装备，电气传动系统面临粗放式发展带来的诸多问题，亟需通过优化行业秩序以提升整体质量水平和能效水平。首先分析了电气传动系统的国内外发展现状，并探讨了国际社会对产品能效的要求。进一步地，讨论了我国工业绿色低碳发展中电气传动类产品所遇到的问题。为推动电气传动系统可持续发展，提出了绿色低碳发展路径，包括加强电气传动产品标准化体系建设、加强标准落地实施、推行强制性认证及节能技术推广等。同时，强调了对电气传动类产品回收阶段的重视和监管的重要性。通过这些措施，电气传动系统有望为工业的绿色低碳转型做出更大贡献。

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摘要：在航空机电伺服系统中对机电作动器的传统控制大多采用两电平逆变器与PID控制，无法实现对永磁同步电机更高精度控制，针对以上问题与空间矢量调制算法难以解决中点电压平衡的问题，提出了一种基于改进虚拟空间矢量法的模型预测控制方法，并设计了对应的控制策略。通过模型预测控制提高对永磁同步电机的控制响应速度与控制精度，采用输出更趋于正弦波的中点钳位型（NPC）三电平逆变器，利用改进的虚拟空间矢量法（VSVPWM）构建了一种更接近矢量圆的正十二边形虚拟空间矢量图。仿真分析结果表明，改进方法可以实现永磁同步电机低转矩脉动下的稳定运行，同时对中点电压平衡问题有良好控制效果。

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摘要：针对传统内置式永磁同步电机控制策略抗干扰性能较差、参数摄动和控制精度的问题，提出了基于超扭曲扰动观测器的模糊滑模控制策略，实现了内置式永磁同步电机的宽速域运行，同时进一步提高了转速跟踪精度和系统的抗干扰能力。首先，通过最大转矩电流比与梯度下降法弱磁控制相结合拓宽了调速范围。其次，基于超扭曲算法（STA）设计扰动观测器，提升了系统的抗干扰能力。同时，为了应对Backstepping算法中的微分膨胀问题，使用二阶滑模微分器对虚拟控制率作逼近处理。采用模糊逻辑系统对内置式永磁同步电机模型中的非线性部分进行逼近，降低电机参数摄动对控制性能的影响。最后，通过应用Lyapunov理论，验证了所提控制策略的稳定性。通过Matlab/Simulink平台进行仿真，验证了在所提控制策略下内置式永磁同步电机具有更优异的宽速域动态性能和鲁棒性。

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摘要：针对传统虚拟惯量控制下直驱风机调频能力不足的问题，提出了一种超级电容辅助直驱风机参与调频的控制策略，以提升风电接入后电网的频率稳定性。首先分析了直驱风机通过虚拟惯量控制参与调频时风机转速与输出功率对调频能力的影响，并通过Sigmoid函数建立了调频系数以表征其在不同运行状态下的调频能力。然后基于调频系数提出了一种风储调频策略：在直驱风机调频能力强时，由风机单独参与调频，而在调频能力弱时由风机与超级电容共同提供调频所需的功率，同时在超级电容的功率控制中引入充放电系数，避免其过充过放。最后通过仿真分析表明，所提策略的调频效果在直驱风机调频能力不足时较传统虚拟惯量控制有明显改善，且避免了超级电容的过充过放。

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摘要：当Vienna整流器连接不平衡负载运行在轻载条件时，较小的负载功率差异会导致双极性直流母线电压存在不平衡问题，增加了开关器件和直流电容的电压应力。为解决上述问题，提出一种基于无功电流补偿的双极性直流母线电压平衡策略。结合三相参考电压可叠加零序分量幅值的大小分析不同功率可输出的中点电流。以相电压占空比为依据揭示了参考电压和输入电流的相角差对中点电流的影响，并由Vienna整流器的可运行区域得到奇、偶扇区的最大补偿无功电流。为增大轻载条件下的中点电流，以中点电流等高线为依据，在奇、偶扇区分别注入不同形式的无功电流补偿相角差，从而实现轻载条件下的双极性直流母线电压平衡。最后，所提出策略在Vienna整流器实验平台上进行了验证。

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摘要：开关电源如今朝着高频软开关以及高功率密度的方向发展，磁性元件的体积大幅度减小，变压器励磁电感不再满足传统分析的大励磁电感假设。在此背景下，分析了弱励磁电感对全桥电路的影响，同时提出在弱励磁电感条件下全桥电路能够通过电容的充放电而实现自主软开关。全桥变换器的自主软开关可在占空比较大时实现，通过原理分析及计算得出了开关管体电容充放电以及电感电流与时间常数的关系，并通过仿真验证了上述原理。最后搭建了工作频率为200 kHz的实验台，对上述分析与仿真结果进行了实验验证。

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摘要：为了解决双有源桥变换器在输入输出电压不匹配情况下电感电流峰峰值过大的问题，结合对称占空比调制和非对称占空比调制提出一种四自由度调制策略。通过分析四自由度调制策略的工作模式，建立电感电流峰峰值和传输功率模型，以电感电流峰峰值作为优化目标，用KKT条件求解不同传输功率下的最优自由度解。搭建实验样机验证了所提策略的有效性，实验结果表明：所提出的调制策略能有效降低变换器的电感电流峰峰值，提升了双有源桥变换器的效率。

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摘要：随着配电网建设运行规模的不断增大，形成了大量用电负荷控制问题，特别是在用电负荷数据分析中弱化了样本时序特征，造成了局部负荷特征获取不全，使配电网用电负荷预测系统无法维持电网能量的平衡性；在以往配电网用电负荷处理分配时很少考虑“源-荷”不确定性产生的影响，容易导致用电负荷分类识别概率过低、用电负荷预测出现较大误差，并长期存在发电成本过高、配电平衡度不足等一系列问题。针对上述情况，通过概率分布函数对“源”、“荷”两个方面的不确定性展开研究，设置由两个概率分布函数组成的多目标函数为协同出力平衡度设置约束条件，利用改进分群涡流搜索算法进行求解，得到用电负荷协同控制方案。测试结果显示，在17：00时，光伏装置1的功率为1 050 kW；在11：00时，光伏装置2的功率为980 kW，基于“源-荷”不确定性均方根误差小于0.7%；而基于“源-荷”不确定性的方案成本为45.32万元，平衡度为0.94。基于“源-荷”不确定性的配电网用电负荷协同控制方法比未基于“源-荷”不确定性方案所达成的协同控制平衡度更高，协同控制技术也更为合理。

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摘要：针对电网频率连续跌落故障场景下风电系统在一次调控制结束后可能存在的频率二次跌落问题，分析了直驱式风电系统的一次调频控制原理，提出了以前、后采样时刻频率变化率乘积和差值组合作为判据的直驱式风电系统一次调频控制策略。根据所建立的判据，通过综合考虑风机转速、频率偏差和频率收敛速度，对直驱式风电系统在不同频率响应阶段的下垂系数进行调整，以实现风电系统的主动频率支撑和柔性调频退出。基于Matlab/Simulink对直驱式风电系统进行了仿真研究，验证了所提控制策略的有效性。

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摘要：微电网的提出解决了分布式发电在接入配电网时由于发电的间歇性和波动性对配电网的稳定运行带来不利影响的问题。为了充分发挥储能系统在配电网中的调节作用，提出了一种基于峰谷电价与储能荷电状态（SOC）的微电网能量调度策略，该策略将全天划分为峰、平、谷3个时段，在实时调度周期内根据所处不同时段及储能SOC运用不同调度策略，并在不同时段设计储能充/放电惩罚函数的同时引入储能最大充/放电约束因子进一步改善储能装置充/放电。以微电网运行成本最低作为目标函数，通过粒子群优化算法求解，通过算例分析验证了该模型及算法的有效性。

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摘要：为了提高短期风向预测的准确性和稳定性，提出一种基于激光雷达测风数据及改进非线性回声状态网络（NESN）模型进行风向预测。首先，通过激光测风雷达获取风机前方100 m的风向数据；其次，采用多元多项式函数构建储备池内部状态的非线性关系，减少权重矩阵的阶数，降低模型计算的复杂度；最后，建立预测模型，分别在不同的激光测风雷达数据集上展开仿真预测。结果表明，与非线性回声状态网络和自适应神经模糊推理系统（ANFIS）相比，改进NESN模型的平均绝对误差（MAE）、均方根误差（RMSE）、归一化平均绝对误差（NMAE）和归一化均方根误差（NRMSE）明显降低，预测精度和稳定性有所提升；提高了风机对风精度，降低了偏航机械损耗。

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摘要：近年来，机器学习在气体绝缘组合电器（GIS）绝缘缺陷上获得了一定的突破，但传统的方法存在利用信息不全、过度依靠人工特征提取和诊断率较低等缺点，为了解决这些问题，提出了一种基于深度图卷积神经网络（DGCN）的诊断方法。首先，在220 kV真型GIS上搭建了局部放电（PD）实验平台，通过特高频传感器采集到的局部放电信号经傅里叶变换转换为频域谱图样本；然后，将谱图样本输入DGCN，经过图卷积、粗化、池化操作，使谱图结构更加清晰来丰富输入信息；最后，利用测试样本对设定好参数的DGCN进行测试，研究结果表明，提出的诊断方法对GIS故障缺陷的识别率可达98.77%，明显高于其他方法，并且具有较好的鲁棒性。

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