混合同步范文

混合同步范文（精选8篇）

混合同步 第1篇

同步发电机是电力系统的重要设备,准确的同步电机参数对研究和分析电力系统运行、控制系统设计等问题有着重要的意义。其中,反映同步电机暂态过程的瞬态参数与电力系统的稳定性、继电保护设备和其它电器的选择及使用有着密切的关系[1,2,3]。

在工程实际应用中,传统对瞬态参数的求解一般是通过对突然短路电流曲线的包络线加减来得到短路电流的周期分量和非周期分量,这种数据处理方法精度不高,严重影响计算的准确度和可信度[4]。鉴于此,不少改进措施被提出:文献[4]提出了基于扩展Prony算法的超瞬态参数计算方法,提高了辨识精度。但算法在实际应用中存在阶数确定的难题,而且辨识结果对噪声比较敏感;文献[5]提出了基于HHT的辨识方法,可以在强噪声背景下准确地提取出短路电流数据中的基波分量和直流分量,很大程度上消除了噪声影响,但HHT的EMD信号分析方法目前存在难以解决的“端点效应”问题[6,7]。

本文将遗传算法与经典搜索方法结合起来,构成的改进混合遗传算法融合了具有强局部搜索能力的模式搜索方法,极大地改善了遗传算法的性能。将该算法应用到同步电机参数辨识中,克服了传统方法精度低的缺点,不仅避免了混合遗传算法中矩阵导数的计算,而且所需数据窗短,对搜索初值不敏感。

1 同步电机极值优化模型

空载情况下同步电机发生突然三相短路后,a相中的定子电流可表示为[8]:

式(1)中为了考虑短路试验时的实际情况,假定电流由两部分组成:前一部分为电流的非周期分量、基波分量和二次谐波分量,完全由给定的电机参数决定,可以将其称为短路电流的实际值或准确值;后一部分e(t)为噪声电流,主要由饱和、涡流、磁滞和环境噪声所引起的高次谐波电流组成[5],因此可假设e(t)表达式为:

式(1)中,发电机参数包括xd,'xd,'xd,'xq,Ta,Td',Td'。同步电抗xd一般随运行情况发生变化,但突然短路过渡过程作为一个测试同步电机瞬态和超瞬态参数的一个标准过程,可以假设xd不变。由此可见,式(1)是由除xd之外的六个参数的共同函数,将其简记为:

式(1)中,记sT为信号采样时间间隔,f=1/Ts为采样频率,每周期采样N点。若信号基频分量的实际周期T不等于Ts的整数倍,将产生非同步采样误差。引入采样非同步度λ=NTs/T=Nf/fs,量纲为1,将λ代入式(1)并令t=n Ts,并考虑到式(2),则式(1)也是λ与Ak的函数,设第n时刻的电流采样值为in,则:

将式(4)简记为:

式中:假设X为1l的向量,则给出l个数据采样点,就可以得到l个相互独立的方程,从而可以求解出待辨识的电机参数。为了方便求解,将式(5)转化为一个等价的极值优化问题如式(6)所示。

式中:Φ为方程组的解区间,当F(X)最小为0时,对应的X即为方程组的解。

2 改进的混合遗传算法设计

2.1 混合遗传算法设计

(1)编码方式及初始种群选取

采用实数编码方式,个体的长度等于待求变量的个数,个体基因初始值等于解区间范围内一个随机值。

(2)适应度函数选取

从式(6)知,F(X)值越小,X越逼近方程组的解,因此本文选择将目标函数选为适应度函数:

(3)选择操作

采用随机联赛选择方法[9]。这是一种基于个体适应度之间大小关系的选择方法,其基本思想是每次随机选取W个个体进行比较,将其中最好的一个复制到下一代群体中,并重复进行M次(M为群体规模)。本文选取适应度值最小的个体形成新的种群。

(4)交叉操作

随机选择2个位置,以交叉概率Pc进行式(8)中均匀算数交叉,并重复M次(M为群体规模)。

式(8)中:a是一个0~1之间的随机数。

(5)变异操作

本文采用文献[10]中的非均匀变异方法。设变量xi解的范围为[ai bi],以变异概率Pm进行以下变异操作:

式中:a,β为0~1之间的随机数,t为进化代数,T为最大进化代数。

(6)混合操作

选择合适的混合算子对算法的成功很关键。为改善遗传算法运行效率,提高计算精度,在每一代选择、交叉、变异操作后,以概率Ph嵌入改进模式搜索方法。

模式搜索方法是求解无约束最优化问题的直接方法,该方法仅用到目标函数的函数值,而不必要计算导数值,也不需要使用一维搜索技巧。但由于式(6)是一个含约束最优化问题,因此本文对文献[11]中模式搜索算法改进如下:

1)取初始点X(1),初始步长α>0,置精度要求ε及最大搜索次数N,置t1=X(1),k=1。

2)对于i=1,2,,n,做:如果ti+αei∈[a i bi]并且f(ti+αei)

3)若f(tn+1)

置k=k+1,如果kN转2),否则停止计算。

4)若t1≠X(k),则置t1=X(k),转2)。

5)若α<ε,则停止计算;否则置α=α/2,转2)。

2.2 混合遗传算法流程

混合遗传算法流程如图1所示。图1中各框的功能如下:

1)框(1),算法初始化,确定最大进化代数T、变异概率Pm、交叉概率Pc、种群规模M、每代淘汰数目E、个体大小L、联赛规模W、混合运算概率Ph、终止精度要求δ、个体解区间Φ,加载同步电机短路电流数据D(包括采样频率fs),产生初始种群P,并计算种群P中个体的适应度Fit(计算适应度时,本文均匀选择D中L个数据点,经大量测试该选择方式有利于加速收敛)。

2)框(2),对种群P进行遗传算法的选择、交叉、变异操作,产生种群P',并计算种群P'中个体的适应度Fit'。

3)框(3),以概率Ph更新种群P',并更新对应的适应度Fit'。

4)框(4),找出种群P'中最好的E个个体,并用它们替换种群P中最差的E个个体。

5)框(5),比较种群P中最好个体的适应值Best Fit是否小于终止精度要求δ或者已经到达最大进化代数T,如果是则终止。

2.3 改进混合遗传算法

较之单纯的遗传算法,上述混合算法能明显改善效率,但进一步观察可以发现,这一性能还可改进。对改进模式搜索优化算法,给定初始点后,算法将逐步向初始点附近的一个最优点收敛,在绝大多数情况下,结果是一个局部最优点。但事实上这些局部最优点的准确位置并不需要,因为本文关心的是全局最优点。理想的算法是在到达全局最优点的收敛域之后,再使用改进模式搜索,获得全局最优点的准确位置。也就是说,上述混合算法中的改进模式搜索操作,在到达全局最优点收敛域之前,没有必要彻底进行。

注意到这一特点,就应该在混合运算过程中改变混合运算概率Ph,只是当算法接近全局最优时,才大量使用改进模式搜索操作。Ph具体的控制方式如式(10)所示。

式中:Pmin不应该太小,本文取0.1;Pmax不应该取太大,由于种群规模M较大,大量的改进模式搜索操作将耗费大量时间,文中取0.2。

通过上述方面的改进,大大减少了混合算法的计算量,同时保留了混合算法较好的收敛特性。经过实验证实了它的效果。

3 算例分析

为验证本文方法的有效性,本文初始化遗传算法参数值如下:T=20,Pm=0.02,Pc=0.7,M=300,E=5,W=8,δ=1.0e-005。

初始化模式搜索算法参数值如下:ε=1.0e-6,α=0.5,N=200。

3.1 不含噪声的短路电流分析

取短路初始相角θ0=π/6,fs=1000(每周期采样20点,实际基波频率f=50.25 Hz),E=1。按表1中参数预设值仿真电机发生三相短路后的电流波形(不包括噪声分量)如图2所示。

采用改进的混合遗传算法进行10次实验(成功9次,其中在最大进化代数T=20内,最好个体适应值小于δ=1.0e-005的就认为实验成功),其运算结果如表1所示。

从表1及遗传算法相关参数中可以看出,由于以概率hP加入了混合操作,在选择、交叉、变异等操作对解空间进行全局搜索的同时,一旦有某个个体进入模式搜索方法的收敛区域,即可以很高概率快速收敛到满足精度的解(平均值最大误差为x'd,但小于0.0172%)。

在改进混合遗传算法的计算过程中,模式搜索算法的精度要求ε是用来控制参数辨识精度的,辨识参数结果的极限精度便是ε;遗传算法终止精度要求δ主要是来控制算法效率的,δ越小算法计算时间越长。两者配合使用,一般δ可以取0.1~1ε。

注:表1与表2中误差指仿真值的计算误差。

3.2 含噪声的短路电流分析

在图2短路电流基础上迭加一噪声,假设该噪声是由幅值为0.1的3、5、7、8高次谐波构成,,则噪声电流分量波形如图3所示。

采用改进的混合遗传算法进行10次实验(成功5次),其运算结果如表2所示。由于个体规模较大,且最大进化代数较小,表2中结果误差较表1大,而且大概有0.5的概率不收敛。为了增加收敛概率,应该适当增加混合运算的次数(如增加式(10)中的Pmin)、增大最大进化代数、减小遗传算法终止精度要求δ、增大种群等方式。

4 结论

本文将遗传算法及模式搜索算法结合起来,形成混合遗传算法,然后去掉了冗余的混合操作,从而改进了其计算效率,并将其应用于同步电机参数辨识,针对误差因素形成相关数学优化模型,获得了精确结果,对研究和分析电力系统运行、控制系统设计等问题有着重要的意义。

理论分析和大量实验均表明该改进混合遗传算法具有以下特点:

继承了遗传算法对计算初始点不敏感优点,拥有模式搜索方法不需要一维搜索技巧及计算矩阵导数特点,计算所需数据窗短,进化代数少(一般在均在20代内可以得到较精确结果),算法的收敛性好、计算精度好,为提高辨识准确度打下了良好的基础。

参考文献

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加减混合运算同步练习题 第2篇

一、口算(每题2分，共10分)

45-30=75+9=45-22=64+20=81-8=

二、竖式计算(每题4分，共16分)

(1)46+35+17=(2)93-26-35=

(3)37+49-65=(4)90-66+38=

三、脱式计算。(每题4分，共16分)

72-(19+26)45+(40-22)

100–49+2629+31+28

四、解决问题。

1、幼儿园有67名小朋友。小丽做了24朵小花，小美做了46朵小花，每人发一朵，还剩多少多小花?(6分)

2、食堂里原有大米42袋，用去27袋，又买来40袋，现在有多少袋大米?(6分)

3、水果店运来一批苹果，上午卖出16筐，下午卖出18筐，还剩12筐.运来多少筐?(6分)

4、

(1)、丫丫带50元，买了一件物品，还剩30多元，她买的可能是。(2分)

(2)、红红想买足球、洋娃娃和书包，她带100元够吗?(6分)

混合同步 第3篇

同步发电机的大量应用为工业生产提供了能源, 随之而来的是发电机组的励磁控制方式成为影响电力系统稳定性的主要因素之一。人们曾试图用传统的励磁控制方式改善电力系统的运行, 但是限于同步发电机的结构特点, 在维持电力系统稳定运行方面效果并不理想。当电力系统产生大扰动时, 可能导致同步发电机系统解列, 激发并扩大事故范围[1]。电力系统运行过程中, 如果输电线路传输功率小于额定功率时, 将产生多余的无功功率, 导致线路损耗增加, 严重时造成发电机无法并网运行。传统的解决方法是采用静止无功补偿装置、并联电抗器、同步调相机等。但是上述措施均有弊端。同步发电机交流励磁技术可提高发电机的进相能力, 是无功补偿最有效的方法之一。因此, 笔者利用交流励磁技术解决上述问题, 设计了一种基于混合调制的同步发电机交流励磁电源。

1 同步发电机励磁技术

传统的同步发电机在转子上的励磁绕组为直流绕组, 同步旋转磁场频率仅由转子的速度决定, 当发电机并网后, 定子电压频率固定, 因此, 转速也就固定了。在交流励磁发电机中, 发电机的转子绕组为两相或两相对称交流励磁绕组, 同步转速等于转子实际转速加上交流励磁产生的旋转磁场的转速。在发电机中形成的同步旋转磁场感应出同步频率的感应电势, 从定子侧看, 该感应电势与直流励磁的转子以同步转速旋转时形成的同步旋转磁场是等效的。交流励磁同步发电机与同步发电机一样, 有独立的励磁绕组, 可以从电网吸收容性无功功率, 也可以向电网提供滞后的无功功率[2]。

1.1 交流励磁

传统的同步发电机直流励磁的可调量只有1个, 即励磁电流的幅值。交流励磁发电机可调量要求有3个:励磁电流的幅值、励磁频率、相位。基于该特点, 交流励磁发电机在变速恒频发电、提高电力系统稳定性和扩大发电机进相能力等方面有着良好的应用前景。

为了获得启动时的最大启动转矩, 发电机需要特定频率的交流励磁电源, 并且要求励磁电源频率、电压幅值能跟随发电机转速的变化。笔者设计的单相交流励磁电源具有以下特点:可调频、可调输出电压、输出为SPWM波、可改变输出极性等。图1为该电源的主电路, 其中Lo、Ro为同步发电机的电感和内阻, L为输入电抗器。由于wL≫Ro, 可将同步发电机看作感性负载。

1.2 混合调制方式

为使逆变波形适应同步发电机的要求, 确定准确的输出波形尤为重要, 有2种控制方式可产生SPWM控制信号[3]: (1) 双极性控制, 输出的是极性交变的电压脉冲。工作时, S1、S4和S2、S3分别同时通断, 开关损耗较大。为防止同一桥臂2个开关在通断转换过程中发生电源直通现象, 在控制电路中必须加逻辑延时电路, 保证同一桥臂通断转换的2个开关先关断后导通。 (2) 单极性控制, 输出在正半周之内为正的电压脉冲, 而无负的电压脉冲。工作时, 一个桥臂的2个开关接受脉宽调制, 通断互补, 另一个桥臂的2个开关一个导通, 另一个截止。单极性控制的开关损耗略小于双极性控制, 但存在输入直流电源直通的危险。2种控制方式均表现为控制复杂、动态性不好[3]。

本文提出的混合调制方式原理:在正弦波的正半周触发S1和S4, 负半周封锁S1和S4;在正弦波的负半周触发S2和S3, 正半周封锁S2和S3。 此时逆变电源输出的电压波形与单极性控制波形相似, 但是开关管的开关次数仅为单极性控制的1/2, 开关损耗大为降低。表1为混合调制方式下开关管工作状态, 其中Ud为逆变电路输入电压, UAB为输出电压。

从表1可看出, 在混合调制方式下, 一组开关管工作, 另一组开关管截止, 工作的一组开关管中有一个始终导通, 一个在调制, 开关管无频繁的交替导通, 同双极型性、单极性控制方式相比开关损耗减小一半, 可靠性有所提高, 并有利于实现直流电源的并联;输出电压基波幅值比双极性控制输出电压基波幅值要高, 谐波含量与双极性控制相当, 且控制灵活, 可任意改变输出电压特性。混合调制方式的相关波形如图2所示。

2 控制电路

该电源的控制部分为合成波形生成电路, 所需的正弦波、三角波由ICL8038芯片生成, ICL8038最大的优点是温度变化时所产生的频率漂移极小, 输出的三角波线性度为0.1%, 正弦波失真度低于1%, 工作稳定, 外部元件少[4]。图3为由ICL8038产生的正弦波和三角波的电路, 该电路产生的波形稳定、精度高、调节方便, 输出频率w为3 Hz～3 kHz, 满足设计要求。

2.1 外围元件的选用

输出信号的频率由外部时间电阻RA和RB确定, 当RA=RB时, 输出频率为

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信号波形也由RA与RB共同调整。RA控制三角波以及正弦波的上升状态, 设上升时间为t1, 当确定了电容C之后, 则t1为

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设下降时间为t2, 则有:

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当RA= RB时, 占空比为50%

2.2 合成波形生成电路

图4为合成波形生成电路。正弦波和三角波信号来自ICL8038, 电压U可决定输出信号峰值, 输出的控制信号分别驱动4只开关管S1～S4。

2.3 放大驱动部分

为驱动母线电压为500 V的全桥逆变电源, 选用M57962L芯片。M57962L驱动电流大、速度快, 内部具有退饱和检测和保护环节, 当发生过电流故障时能快速响应关断IGBT, 并向外部电路发出故障信号[5]。图5为M57962L的外围电路, 输出的正驱动电压均为+15 V, 负驱动电压为-10 V。其中Ui为输入信号; 8脚为高电平时封锁输出信号;C为储能电容, 在S管开通时可提供能量, 在S管关断时可储存能量;D1为自举二极管, 选用耐压为1 kV的快恢复耐高压二极管FR1590。

3 实验分析

笔者将设计的基于混合调制的同步发电机交流励磁电源运用在同步发电机的励磁实验中。样机为一台输出功率为2.1 kW的同步发电机, 实验参数:输入直流电压为150 V, 三角波 (载波) 频率为5 kHz, 正弦波 (基波) 频率为20 Hz, 同步发电机的电感为0.13 H, 内阻为5.4 Ω。图6为该电源输出波形。

从图6可看出, 该电源输出电流波形近似为正弦波形, 响应时间短, 运行效果良好, 增强了同步发电机的稳定性。

4 结语

本文介绍的基于混合调制的同步发电机交流励磁电源, 输出近似为正弦波形, 具有结构简单、控制灵活、控制精度高、响应时间短等优点, 增强了同步发电机的稳定性, 具有良好的实用价值。

摘要：同步发电机交流励磁技术可提高发电机的进相能力, 是无功补偿最有效的方法之一。文章提出了一种基于混合调制的同步发电机交流励磁电源的设计方案, 分析了同步发电机交流励磁系统的组成及工作原理, 介绍了混合调制方式的控制原理, 并给出了该励磁电源控制电路关键参数的选择和计算方法。实验结果验证了该方案的正确性和有效性。

关键词：同步发电机,交流励磁,励磁电源,混合调制

参考文献

[1]陈伯时.交流调速系统[M].北京:机械工业出版社, 2006.

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[4]陈殿玉.OTA-C压控振荡器的分析与设计[J].南开大学学报:自然科学版, 2004 (3) :21-24.

混合同步 第4篇

（三）班级______姓名_____

一、计算。

2275717×6+×+×-7716616616

716121×+5.4×(+)821636

二．计算下面各题，能简算的要简算。

(3)

44(1)9955211(2) 321221347257253(4)8913 90

三．解方程。

53(1)x+2x＝48

(2)x+721x＝× 9

32(3)531x 94452(4)xx42 77

四、解决问题。

1.一根铁丝长180米，第一次用去全长的次用去的比第一次短多少？ 23，第二次用去的长度相当于第一次的，第二3

42.一本书160页，小华第一天读了全书的多少页？

3.姐姐和弟弟期末考试取得好成绩，奶奶将100元的个

11，他第二天又读了剩下的，小华第二天看了851奖给姐姐买学习用具，爷爷将100511元奖给弟弟，姐姐又将奶奶给自己的钱的也给了弟弟。弟弟现在有多少元？ 5

54.街心花园的花坛用了三种盆花，其中150盆白菊花，比黄菊花少10盆，一串红的盆数是菊花的9，这个花坛用了多少盆花？ 10

5.一根彩带8米长,剪下

6.体育课老师带同学玩接力赛游戏，小辉跑了300米，小新跑了小辉的的 33后又剪下米，彩带还剩下多少米？ 479，小军跑了小新102,这三个同学共跑了多少米？

37．甲、乙两数之和是210，甲数的11等于乙数的。甲、乙两数各是多少？ 34

8.为庆祝国庆，同学们折纸鹤。小丽折了30只，如果从小丽折的纸鹤中拿出则两人折的只数相等。两人共折多少只纸鹤？

※9．学校舞蹈队原来女生人数占总人数的蹈队总人数的※10．学校有篮球和足球共100个，篮球个数的各是多少？

混合同步 第5篇

固定串联电容补偿技术是一种非常经济的提高线路传输容量和输电网暂态稳定性的方式,但美国Mohave电厂在20世纪70年代发生的发电机转子大轴损坏的严重事故使人们意识到,当线路串补度不合理时,会引起发电机与输电系统之间严重的机电耦合作用,即次同步振荡问题。此后,人们对该问题进行了大量的研究,提出了多种抑制方法[1,2],已在国内得到工程应用的主要包括附加励磁阻尼控制器(Supplementary Excitation Damping Controller,SEDC)[3]、附加次同步阻尼控制器(Supplementary Sub-synchronous Damping Controller,SSDC)[4]、静态无功补偿器(Static Var Compensator,SVC)[5]及可控串补(Thyristor Controlled Series Capacitor,TCSC)[6]等。其中,TCSC装置不仅能抑制次同步振荡,还具有提高系统稳定性,优化潮流及抑制功率振荡等作用,国内外学者已对其做了大量的研究[7,8]。

为进一步提高TCSC装置的经济性,文献[9]基于三相不平衡结构抑制次同步振荡的原理[10,11,12],首次提出了基于TCSC的混合串补结构。该结构只在单相上接TCSC装置,其他两相均为固定串补,与三相TCSC相比,该结构的晶闸管数量减少了2/3,且控制和保护只需设计成单相,降低了成本和控制难度,是非常具有研究价值和工程应用前景的一种新型串补结构,但国内目前尚无相关的研究。

本文阐述了基于TCSC的混合串补(Hybrid Thyristor Controlled Series Compensation,HTCSC)抑制次同步振荡的原理,并设计了基于同步电压反转(Synchronous Voltage Reversal,SVR)控制方法的主动阻尼控制器,通过时域仿真验证了其有效性。

2 HTCSC的工作原理

图1为HTCSC的结构示意图。a、b两相固定补偿的电容值相等,c相的补偿由TCSC和固定电容CC共同提供。

工频f0下,有:

式中,ω0=2πf0;-j XTCSC0为工频下TCSC的等效阻抗。工频下应满足:

次同步频率(fe

式中,ωe=2πfe。非工频下,三相阻抗不相等,导致定子三相电流不平衡,电枢绕组磁动势的正向分量幅值比三相平衡电流产生的正向电枢磁动势幅值小,从而减弱了发电机的机电耦合作用,在一定程度上起到抑制次同步振荡的作用。

3 基于SVR方法的主动阻尼控制器

3.1 SVR基本原理

图2为TCSC电容电压uC与电流iL的示意图,iT为晶闸管支路的电流,σ为导通角。晶闸管导通区间的起始时刻和终止时刻电容电压值大小相等,方向相反,如A点与C点、D点与F点。iT在导通区间的起始时刻和终止时刻均为0,其最大值出现在uC过零点时刻。

定义阻抗因子kB=XTCSC/XC0,XTCSC为基波等效电抗,XC0为电容支路的容抗值,XC0=1/(2πf0CTCSC)。正常情况下,uC过零点(即iT的最大值点)时刻与iL峰值时刻重合,如B点、E点。当系统存在次同步电流时,uC过零点(i'T的最大值点)时刻与iL峰值时刻不再重合,有一个相位差ΔφC。ΔφC与阻抗因子变化量ΔkB之间的关系为[13]:

式中,s为拉普拉斯变换因子;ΔkB与ΔφC在时域中为积分关系。通过控制ΔφC,可以很方便地控制TCSC的阻抗。

3.2 主动阻尼控制器的设计原理

基本思路见图3,以转速偏差量Δω为基准,建立坐标系,划分4个象限。当电磁转矩偏差ΔTe位于第3与第4象限时,ΔTe D为负,会引起系统的不稳定。若提供一个位于第1或第2象限的附加电磁转矩ΔTsup,与电磁转矩ΔTe进行矢量叠加,得到总的电磁转矩ΔTt,此时系统具有正的阻尼转矩ΔTt D,有利于抑制次同步振荡。所以在附加阻尼控制器设计时,应尽可能使ΔTt与Δω同相位。

基于相位补偿原理的主动阻尼控制器控制框图如图4所示。转速差Δω经过带通滤波、比例放大、相位补偿及限幅等环节后,输出附加控制信号k BS,然后将k BS附加到SVR控制器中。

由于发电机转速相对于HTCSC装置为远端信号,所以需通过光纤或者广域测量系统将其传送到主动阻尼控制器的输入端。在转速的测量、转换及传送过程中都存在延时,总时滞可长达几十毫秒[14]甚至几百毫秒[15],因此在进行主动阻尼控制器设计时,需考虑这部分延时带来的相位滞后。在提取到Δω信号后,加入延时环节,若时延为τ,则该环节可用e-sτ或其Pade有理逼近来表示。

Pade逼近的表达式为:

式中,;n、m分别为分子、分母的阶数。

考虑信号传送延时后,相位补偿参数的获取方法如下:先设置图4中时间常数Ta、Tb为1,在Δω上加补偿频率fx的扰动信号,求取出ΔTe与Δω的相位差,即为fx频率下需要补偿的相位φ,再利用式(7)求取出满足最佳相位补偿的实际时间常数Ta、Tb。

3.3 基于SVR的主动阻尼控制策略

图5为基于SVR的HTCSC控制策略框图。选取线路电流iL为信号同步量,经PLL锁相得相角θ,通过电压互感器和电流互感器获取电容电压uC及线路电流iL,经相量估计得相量^uC、^iL,两者相除取虚部得等效电抗XTCSC,根据定义式求出kB。kBref为阻抗因子参考值,测量值与参考值之差为所得误差,k BS为主动阻尼控制器提供的附加控制量。

电压过零控制器的输入为阻抗误差,输出为ΔφC。经过比较器后,产生SVR模块所需的时间参考脉冲。时间参考脉冲用于确定期望的电容电压过零时刻tz,tz与时间参考脉冲之间为一个固定延时Tdel。

晶闸管触发环节根据以下公式来实现:

式中

LTCSC、CTCSC为TCSC装置的结构参数,如图1所示;u(tM),i(tM)为tM时刻的电容电压和线路电流的瞬时值;u(tz)为tz时刻的电容电压值;θz,θM为tz,tM时刻对应的相角值。

4 仿真分析

4.1 模型参数

本文以IEEE第一标准模型为例进行研究,如图6所示,发电机轴系由高压缸(HP)、中压缸(IP)、低压缸A(LPA)、低压缸B(LPB)、发电机(GEN)和励磁机(EXC)六个质量块组成,ZT代表变压器,RL为线路电阻,XL为线路电抗,Rsys为无穷大系统电阻,Xsys为无穷大系统电抗,ZF为短路阻抗,详细参数见文献[17]。HTCSC结构如图1所示,线路串补度为XC/XL=28.22%,XC=1/(2πf0C),C=57.74μF,CTCSC=115.48μF,LTCSC=9.75m H。

4.2 固定串补下的次同步振荡问题

图7给出了固定串补度为28.22%情况下,5s母线B发生三相短路故障,0.075s后故障清除的发电机转速及转矩仿真图。正常运行时,系统稳定;当发生三相短路时,系统中会出现次同步频率分量,由于线路串补度不合理,引起发电机的机电耦合作用,发电机转速和转矩发散,发生次同步振荡。图7中,ω表示发电机转速,THI、TILA、TLAB、TLBG、TGE分别表示高压缸与中压缸、中压缸与低压缸A、低压缸A与低压缸B、低压缸B与发电机之间的转矩及发电机的电磁转矩。

4.3 有效性验证

用HTCSC代替50%的固定串补,5s母线B发生三相短路故障,持续0.075s后故障清除。图8、图9分别给出了不加入、加入主动阻尼控制器,发电机的转速及转矩仿真结果。对比图7~图9可知,不加入主动阻尼控制器时,虽然采用了HTCSC方案,发电机转速及转矩仍发散,而加入主动阻尼控制器后,发电机的转速和转矩迅速收敛,次同步振荡问题得到明显抑制。由此表明,仅依靠HTCSC次同步频率阻抗的三相不平衡不能可靠抑制次同步振荡,加入主动阻尼控制器后,HTCSC能有效抑制次同步振荡。

4.4 电压不平衡度

电压不平衡会对电气设备造成非常大的危害,使设备运行出力降低,引起变压器及线路损耗增加,继电保护及自动装置误动等。HTCSC利用三相电流的不平衡进行次同步振荡的抑制,所以需研究其接入系统后对电压不平衡度的影响。电压不平衡度(Line Voltage Unbalanced Rate,LVUR)用式(11)来计算:

式中,U1表示正序电压的均方根值;U2表示负序电压的均方根值。

图10给出了发生三相短路故障后发电机端电压的不平衡度。HTCSC方案下,电压不平衡度在故障时刻产生较大冲击值后逐渐减小至稳定值,该值远低于国家标准规定的限值要求(稳定值为0.5%,国家规定的电压不平衡度限值为2%[17])。

5 结论

混合同步 第6篇

1 材料与方法

1.1 材料

1.1.1 混合血清

收集患者当日新鲜血清,要求外观清澈透明、无溶血,黄疸,乳糜,患者年龄50岁。除外HIV病毒和肝炎病毒阳性的标本。用50ml无菌聚丙烯刻度管收集ALP、ALT、AST、GGT、CK高(A)、中(B)、低(C)三个浓度水平;LDH(A和B)两个浓度水平。收集每个浓度水平血清约20ml,充分混匀过滤分装,0.5ml/1.5ml离心管,随机抽取每个浓度水平血清各5支留待做均匀性检验,其余置于-80℃低温冰箱中保存。

1.1.2 仪器与试剂

Dimension RxL Max全自动生化分析仪,配套原装试剂,试剂批号美国德灵诊断产品有限公司;朗道Randox2、Randox3质控血清,质控品批号,英国Randox(朗道)实验室有限公司。

1.2 方法

1.2.1 均匀性检验[1]

分装后冰冻混合血清只有被证明充分均匀之后才能进行稳定性检验。测定前,常规保养Dimension RxL Max全自动生化分析仪,保证仪器在最佳状态下。取出上述随机抽取的ALP、ALT、AST、GGT、CK、LDH六种酶的各浓度水平的5小管血清,由同一操作者在同一实验室用同一仪器在尽可能短的时间内完成测量。操作过程中,尽量减少血清样本的蒸发,每个水平的酶测定中分别插入朗道Randox2、Randox3质控品,与样品同时检测。

1.2.2 稳定性检验[2]

由于测量技术与仪器等的重复性和精密度的影响,同一样品分批测定,结果会有变化,因此应当进行统一条件下的重复测试。观察融化状态下的血清在2～8℃和22～25℃条件下保存的稳定性,研究期限定为30d。收集完血清后,充分混匀过滤,所有的标本都置于-80℃冰箱中保存,几个小时后,所有血清小管冻结。当天将完全冻结后的各血清各浓度水平小管各2支从-80℃冰箱中取出,分别放在2～8℃和22～25℃条件下待测;第12d将要观察30-12=18d稳定性的各血清各浓度水平小管各2支从-80℃冰箱中取出,分别放在2～8℃和22～25℃条件下待测;以此类推。第30d上午9:00,将将要观察17-9=8h稳定性的各血清各浓度水平小管各2支从-80℃冰箱中取出,分别放在2～6℃和22～25℃条件下待测;以此类推。第30d下午17:00,所有标本集中,用经过保养,重复性处于最佳状态下同一台Dimension RxL Max全自动生化分析仪测定,测定项目包括ALP、ALT、AST、CK、GGT、LDH,每份标本重复测量3次,取均值。出现明显可疑数值的血清标本将被重新检测。

1.3 统计学方法

均匀性检验,按ISO Guide 35[2]的要求,用单因素方差分析法,以不均匀性的不确定度(ubb)作为评价标准物质均匀性的指标。

式中MSamong表示组间的均方,MSwithin表示组内的均方,n0表示每瓶血清重复测量次数,8bb等同于Ubb。稳定性检验,采用双因素方差分析(Two Way ANOVA)。用SPSS11.0软件进行数据分析。

2 结果

2.1 均匀性检测结果

六种酶不均匀性的不确定度(ubb)为0.0034～0.0047U/L,与血清中各酶的测定值相比基本可以忽略,可以认为分装后的血清瓶内和瓶间都是均匀的。

2.2 稳定性检测结果(表1)

由表1结果可以看出:

(1)混合血清ALP值:在22～25℃贮存条件下,混合血清ALP值在按照时间点分组时组间差异无统计学意义(P>0.05)。2～8℃贮存条件下组间差异有统计学意义(P<0.05),可以认为在7d内ALP是稳定的,第12(d之后,ALP酶活性衰减明显。

(2)混合血清CK值:22～25℃贮存条件下,混合血清CK值在按照时间点分组时,组间差异有统计学意义(P>0.05),经描记时间-酶活性曲线观察分析,1d内内混合血清CK酶活性是稳定的,1d之后酶活性逐渐衰减;2～8℃贮存条件下组间差异无统计学意义(P>0.05),可以认为30d内混合血清CK酶活性是稳定的。

(3)混合血清GGT值:22～25℃和2～8℃贮存条件下,混合血清GGT值在按照时间点分组时组间差异无统计学意义(P>0.05),可以认为30d内混合血清GGT酶活性是稳定的。

(4)混合血清ALT值:22～25℃和2～8℃贮存条件下,混合血清ALT值在按照时间点分组时,组间差异有统计学意义(P<0.05),经描记时间-酶活性曲线观察,ALT活性在8h内是稳定性可以接受,1d之后逐渐衰减。

(5)混合血清AST值:22～25℃和2～8℃贮存条件下,在按照时间点分组时,组间差异无统计学意义(P>0.05),可以认为30d内混合血清AST酶活性是稳定的。

(6)混合血清LDH水平:22～25℃贮存条件下,混合血清LDH(A)在按照时间点分组时,组间差异无统计学意义(P>0.05)。但从LDH(A)数据可以看出随着贮存时间的延长,LDH活性有衰减的趋势;2～8℃贮存条件下,P=0.053,进一步扩大样本量继续观察。采用直线作为经验模型,斜率b应为0或者接近0,则2～8℃贮存条件下,LDH值在4h内稳定,4h后逐渐衰减。如图1～2。

3 讨论

血清酶学检测在临床实践与生命科学研究中起很重要的作用,在对某些酶学指标的观察中要获取具有统计学意义的数据,往往需要经过较多的时间来收集足够的标本,如希望得到批内数据从而避免批间变异。在研究过程中,往往临床上收集的血清需收集一段时间(贮存)后同时测定。血清酶的活性受贮存时间和温度等多种因素影响而发生变化。对于酶类的稳定性,国内外少有文献报道且观点不一[3]。

评价酶学检测结果的准确与否必须要明确该酶的生物学变异;标本分析前的变异可以通过严格标准化分析前条件来实现,分析前变异的研究得到了临床较高的重视。但是血清样本酶学指标在室温与冷藏状态下的稳定性研究,文献报道很少。稳定性研究的最好方法是在重复性条件下工作,否则,由于稳定性检验中因再现性对结果的影响使得不稳定性产生的估计不确定度不必要地放大了(检测系统重复性问题)因此本研究采用同步设计稳定性研究方法。研究证实冰冻混合血清酶学指标在-80℃条件下长期稳定[4],这是该实验采用同步设计稳定性研究方法的前提。

对六种酶同时采用直线作为经验模型,即斜率b应为0或者接近0的方法观察[4],结果发现,ALP、CK、GGT、ALT、AST五种酶无论采用经验模型法,还是采用双因素方差分析统计学方法观察结果具有一致性,即GGT与AST最稳定,在室温与冷藏状态下30d内稳定;ALT酶最不稳定,无论在室温还是冷藏状态下,ALT活性在8h内是稳定性可以接受,12h后活性逐渐衰减;22～25℃贮存条件下,30d内混合血清ALP值是稳定的;2～8℃贮存条件下,在7d内ALP是稳定的,第12d之后,ALP酶活性衰减明显;22～25℃贮存条件下,CK在1d内酶活性是稳定的,1d之后酶活性逐渐衰减;2～8℃贮存条件下,30d内混合血清CK酶活性是稳定的。对LDH根据双因素方差分析统计学方法,在22～25℃贮存条件下,30d内酶活性稳定与经验模型法观察结果不太一致,应扩大时间点,继续观察。2～8℃贮存条件下,双因素方差分析统计学方法观察因P值恰好在0.05附近,采用经验模型法观察可能更加直观有效。

摘要：目的:观察冰冻混合血清六种酶(ALP、ALT、AST、GGT、CK、LDH)在室温(22～25℃)与冷藏(2～8℃)条件下的短期稳定性。方法1.收集不同浓度的混合血清后过滤分装,采用同步设计稳定性研究方法,在Dimension RxL Max全自动生化分析仪上检测ALP、ALT、AST、GGT、CK、LDH六种酶的活性。采用双因素方差分析进行稳定性检验统计。结果:22～25℃贮存条件下,混合血清酶值在按照时间点分组时,ALP、GGT、AST、LDH水平(A)差异无统计学意义(P>0.05);CK、ALT差异有统计学意义(P<0.05),LDH水平(B)随着贮存时间的延长,LDH活性有衰减的趋势。2～8℃贮存条件下,ALP、ALT差异有统计学意义(P<0.05);GGT、CK、AST差异无统计学意义(P>0.05),LDH P=0.053。结论:同步设计稳定性方法是研究短期稳定性较好的方法;GGT、AST酶较稳定;ALT较不稳定;ALP酶在22～25℃贮存条件下较稳定;CK在2～8℃贮存条件下较稳定;LDH酶在22～25℃贮存条件下稳定性有待于进一步观察。

关键词：血清酶,稳定性,同步设计

参考文献

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[2] G. M Henriksen, MM Pedereen, I. N Rgaard, et al. Minimally processed fresh frozen human reference sera: preparation, testing, and application to international external quality assurance. Scand J Clin Lab Invest, 2004; 64:293～308

[3] Padma V Iyer,Laxmi Ananthanarayan. Enzyme stability and stabilization-Aqueous and non-aqueous environment, Process Biochemistry, 2008; 43: 1019～1032

混合同步 第7篇

自适应控制理论[1,2]是一种经典的控制理论,当受控制混沌系统的参数已确定并且实际所建立的数学模型准确时,使用常用的控制方法就能取得较好效果。但实际应用中的系统参数很多是未确定的,因此有必要将自适应控制方法引入混沌系统控制中。自适应控制方法要求目标系统具有可控的参数,其中参数的控制量可以选择为两个系统变量之差或是它们的函数,所采用的控制形式决定了最终达到的同步效果[3]。文献[4]-[7]分别采取不同的自适应控制方法来进行混沌同步控制。混沌系统相关研究在工程和保密通信领域有着广泛应用。

针对分数阶Volta混沌系统的自适应混合投影同步问题,对控制器和参数辨识规则进行设计,能够使得参数未确定的分数阶Volta系统与给定的信号之间实现追踪控制与同步。以异结构分数阶Volta-Liu系统同步为例进行了数值仿真,其结果证实了所设计的控制器及未确定的参数辨识规则的有效性。

1系统控制器、参数辨识规则设计

1.1系统数学模型及问题描述

考虑如下两个分数阶混沌系统:

使得满足,则称该两个分数阶混沌系统混合投影同步,h1,h2,…,hn为投影因子,H为投影同步的投影因子矩阵。

分数阶Volta系统的数学描述可以表示为[8]:

分数阶Volta系统的参数a、b、c未确定时,如何设计有效的控制器和参 数辨识规 则,才能使受 控制的分 数阶Volta系统能以任意给定的投影因子跟踪同步到任意给定参考信号x(t)= [x1,x2,x3]T,也即使得

1.2自适应混合投影同步控制器及参数辨识规则设计

将分数阶Volta系统重新改写为如下形式:

以作为分数阶Volta系统的未确定参数a、b、c的估计值,参数估计误差:

则有:

根据式(1)设计控制器以及根据式(3)有:

定义受控分数阶Volta系统(4)与任意给定参考信号x(t)= [x1,x2,x3]T的追踪同步误差为:

如果设计的控制器及未确定参数辨识规则为:

参数自适应规则为:

则受控分数阶Volta系统(4)能追踪同步给定的参考信号x(t)= [x1,x2,x3]T。

证明:根据式(2)和式(7)有:

由设计的控制器式(4)可得同步误差系统为:

根据分数阶系统稳定性理论构造函数:

根据式(4)-式(7)可得:

显然式(11)符合分数 阶系统稳 定性理论,同步误差e1、e2、e3逐渐趋于零,证明了参数未确定的Volta系统的自适应混合投影追踪同步。

2数值仿真试验

以异结构分数阶Volta-Liu系统的自适应混合投影同步进行数值仿真,具体如下:以分数阶Liu系统作为驱动系统:

响应系统为受控分数阶Volta系统(4)。取驱动系统和响应系统的初值分别为:x1(0)=6,x2(0)=3,x3(0) =1;y1(0)=12,y2(0)=6y3(0)=5;Volta系统参数a =19;b=11;c=0.73,Liu系统参数α=10,β=40,λ =1,γ=2.5,δ=4,系统阶次均取为q=0.98,投影因子取h1= 0.5;h2=-1;h3=-2,仿真时间Tsim取60sec,时间步长 为0.005。 通过MatlabR2013a进行仿真,混合投影同步时驱动系统(12)和响应系统(4)的各平面相图如图1所示。

自适应混合投影同步误差曲线如图2所示。从图中可以看出,驱动系统(12)和响应系统(4)逐渐同步。

3自适应混合投影同步在保密通信中的应用

3.1混沌保密通信方法

为了达到对保密信息进行加密隐藏的目的,设计分数阶Volta系统自适应混合投影同步保密通信系统结构如图3所示。其中m(t)为有效信号,x(t)为分数阶Volta混沌系统产生 的混沌信 号,s(t)为有效信 号和分数 阶Volta混沌系统产生的混沌信号相加形成的在通信路线发送的加密信号,m'(t)为在接收端将加密信号s(t)与上述设计的分数阶Volta系统自适应控制系统x'(t)相减而得到的信号。由于s(t)=x(t)+m(t),x'(t)≈x(t)。因此,m'(t)=s(t)-x'(t)≈ m(t),实现了从加密信号中恢复出有效信号m(t)。

在上述利用分数阶Volta系统自适应混合投影同步实现保密通信过程中,发送端把有效信息源m(t)加在分数阶混沌系统产生的混沌信号上,使在公共信道中传输的是形似噪声的分数阶混沌信号s(t)。接收端收到形似噪声的分数阶混沌信号s(t)后利用上述设计的分数阶Volta自适应混合投影同步系统分离其中由分数阶混沌系统产生的混沌信号x(t),得到有效信号m'(t),从而实现有效信息从发送端加密后在公用信道传输到接收端利用约定好的分数阶Volta系统自适应混合投影同步解密的全过程。研究发现,在公用信 道传输过 程中,一般有用 信号m(t)的幅度比分数阶混沌信号x(t)小很多,经过相加后形成的s(t)的幅度与x(t)的幅度相差不大,如此使得即使窃听者窃取到信号,由于分数阶混沌信号的噪声特点, 窃听者会以为是噪声 信号且难 以从中窃 取到有效 信号。 另外,分数阶混沌系统存在微小差异将导致同步失败,在接收端解密出 有效信号 完全依赖 于事先约 定设计好 的Volta系统自适应混合投影同步控制器,系统微小的差异将导致接收端无法解密出有效信号,使得系统具有较高的保密性。

3.2基于混沌掩盖的分数阶Volta系统保密通信

以异结构分数阶Volta-Liu系统的自适应混合投影同步为例,在发送端将分数阶Liu系统产生的混沌信号与有效信号m(t)做如下混沌掩盖:

其中,en(t)为由分数阶Liu系统产生的混沌信号与有效信号m(t)做混沌掩盖后在公用信道上传输的信号, m(t)为有效信号。在接收端根据设计的分数阶Volta系统自适应混合投影同步构造如下接收系统:

其中,en(t)为由分数阶Liu系统产生的混沌信号与有效信号m(t)做混沌掩盖后在公用信道上传输的信号, m'(t)是接收端根据分数阶Volta系统自适应混合投影同步解密后的信号。当t→ ∞时,y1→h1x1,y2→h2x2,y3→ h3x3,将设计的加密函数en(t)= x22+ (1+x21)m(t)-x3代入式(14),可得:m'(t)= ((x22+ (1+x21)m(t)-x3)(y2/h2)2+ (y3/h3))/(1+ (y1/h1)2)即m'(t)→m(t),从而可恢复出有用信号。

3.3保密通信数值仿真

为了验证所设计分数阶Volta系统自适应混合投影同步的正确性,在仿真中,取有效信号m(t)=20sin(5t), 取分数阶Liu系统和受控的分数阶Volta系统的初值分别为x1(0)=8,x2(0)=2,x3(0)=1;y1(0)=38,y2(0)= 12,y3(0)=11。接收端受控的分数阶Volta系统参数a =19,b=11,c=0.73,发送端分数阶Liu系统参数α =10,β=40,γ=2.5,δ=4,λ=1系统阶次均取q= 0.98,仿真时间Tsim取10s,时间步长 为0.001,投影因子取h1=0.5,h2=-1,h3=-2。在MatlabR2013a上进行仿真,仿真效果如图4所示。

其中,图4(a)是有效信号m(t)的仿真曲线谱,图4 (b)是将有效信号与分数阶Liu系统产生的混沌信号相混合做混沌掩盖后在公用信道上传输的加密信号en(t)= x22+ (1 + x21)m(t)-x3,图4 (c)为利用分数阶Volta系统自适应混合投影同步系统分离接收到信号中由分数阶Liu系统产生的混沌信号,得到的有效信号m'(t)的曲线图,图4 (d)为有效信 号与解密 出的有效 信号误差 曲线m'(t)-m(t)。从仿真结果图4(b)可以明显看出,通过该分数阶混沌系统加密后可很好地实现将有效信号隐藏在其混沌序列中。从仿真结果图4(c)可以明显看出,通过分数阶Volta自适应混合投影同步系统将接收到的混沌信号解密出有效信号。从仿真结果图4(d)可以明显看出,在很短时间内原有效信号与解密出的有效信号很快渐近到零点, 即原有效信号能够被很好地解密出来。以上仿真很好地表明了该方案应用于保密通信的有效性和可行性。

3.4分数阶Volta系统保密通信性能分析

混沌保密通信系统的优势主要体现在其良好的保密性上,所设计的分数阶Volta自适应混合投影同步系统在保密性能方面的优点主要表现在以下3个方面:1由于在公共信道中传输的是形似噪声的分数阶混沌信号,因而抗破译能力较强;2秘钥的选择比较多,由于设计的解密端系统为自适应混合投影同步系统,因而不同的分数阶混沌系统也可作为密钥,同一个分数阶混沌系统不同参数或不同初值可以用作密钥;3加密函数可以动态调整。为对传输信号进行掩盖,本文选择了en(t)=x22+ (1 + x21)m (t)-x3作为加密函数。一般而言,有用信号的幅度比分数阶混沌信号小很 多,如果要传 输的有效 信号的幅 值太大,也可以通过调整加密函数实现。如果调整加密函数为en(t)=x22+ 0.01(1 + x21)m(t)-x3,则可传输信号的幅值可扩 大100倍,相应的解 密函数则 为m'(t) = 100*(en(t)- (y2/f)2+ (y3/f))/(1+ (y1/f)2)。

4结语

本文设计的控制器和未确定参数的辨识规则,实现了参数未确定的分数阶Volta系统的自适应混合投影同步, 并实现了对异结构Volta-Liu系统同步的数值仿真。仿真结果误差趋近于零,证实了所设计的控制器和未确定参数辨识规则的可行性,并通过仿真程序对信号进行加密和解密,证实了其在保密通信领域的良好应用效果。

参考文献

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混合同步 第8篇

1 设计理念

基于电机驱动系统, 综合考虑了电子方面的设计, 具体分析了电、磁、力学、热、结构和电力等方面的内容。结合车用高密度永磁电机的设计原则, 协同多个领域分析和多层面系统仿真优化设计方案, 制定了科学、合理的设计方案。依据高密度永磁电机的设计原则, 通过对设计理念的优化, 保证电机能力与逆变器容量的协调运行, 从而为电机运行提供了科学方案。同时, 在此过程中, 要尽可能地降低驱动系统的成本。在车用电机运行的过程中, 它极力追求高密度、轻量化和小型化的结构, 这样很容易出现畸形运转, 导致电机峰值转矩运行时发生不良状况——磁路高度饱和、温度升高、转子形变和永磁磁钢累积退磁效应进程不断加快等, 造成设计的不合理。因此, 采用现代电机设计理念, 在提高电机整体结构刚度的同时, 要求设计人员要改善输出转矩的质量, 并且要避开共振点。针对永磁电机的设计, 要合理配置电机本体和驱动装置的能力, 同时, 还要加强对电机运行过程中热能管理的分析, 避免发生变形或出现振动、噪声等影响电机的使用寿命, 从而确保电机结构设计的可靠性。

在设计电机时, 要遵循以下原则: (1) 追求高密度、轻量化和小型结构。根据电机设计冷却和散热结构, 确保电机结构能够将热量充分排出。同时, 要做好极限值的设置工作, 要合理选择定子槽数、电机极数和永磁电机绕组的型式, 进而保证电机运行的稳定性。另外, 要追求质量功率密度和体积密度指标。 (2) 电机要有足够的空载永磁磁链, 这样才能提高永磁转矩的密度。同时, 要控制好驱动系统的电压, 确保该系统能够安全、可靠地运行。 (3) 保证电机能力与逆变器容量在整个运行区域内匹配合理。

2 启动发电一体化永磁同步电机的设计

目前, 在混合动力汽车用启动发电一体化永磁同步电机的设计中, 采用车用高密度永磁电机多领域协同仿真与系统优化进行具体设计。其主要步骤为以下3个。

2.1 电机概念设计和结构仿真分析

在混合动力汽车用启动发电一体化永磁同步电机的设计中, 电机设计是整个设计过程的重要基础。根据电机拓扑结构的集中参数磁路系统模型、电磁热路系统模型和电磁机械系统模型, 快速评估了电机的电磁、热学、力学性能, 电机结构的仿真, 最终采用具体的方案加以验证。

2.2 分析电机多物理场

在永磁同步电机的多物理场中, 基于电机内部的磁场、应力场和温度场的精确性进行相关分析和计算。采用电机本体与驱动电路的耦合仿真, 进一步提高了计算电机系统电磁性能的准确性。在电机运行过程中, 综合分析了永磁电机转子的电磁应力、离心应力和热应力的性能, 明确了转子结构的可靠性, 找出了相关薄弱环节。另外, 根据热网络和温度场混合模型, 进一步了解电机导热和冷却结构的具体性能、指标, 并在此基础上进行电机系统运行的热能管理仿真试验, 有效提高了系统设计的精确性, 为系统运行的可靠性和安全性提供了重要保障。

2.3 多领域仿真系统的计算

在永磁同步电机设计中, 具体内容是针对永磁电机结构的仿真设计, 因此, 必须要根据电机的主要尺寸, 基于Proengineer软件平台进行电机拓扑结构仿真模型分析, 以确保电机结构的合理性和可装配性。电磁性能仿真是基于Maxwell2D软件进行电机本体与驱动电路的耦合电磁性能仿真试验, 以此计算出电感参数、磁密分布和磁力线分布, 在优化设计方案中, 不断提高电机性能设计的精确性, 并分析转子结构的力学性能, 计算形变。在分析转子电磁应力、离心应力和热应力等引起电机转子表面发生变形的过程中, 要找出其中的最薄弱环节并完善, 从而提高转子结构的精确性, 有效改善电机振动和噪声方面的内容。根据电机本体在运行中的固有频率, 分析其振动模态, 从而降低噪声。

3 结束语

综上所述, 基于多领域仿真的混合动力汽车用启动发电一体化永磁同步电机的现代设计理念、步骤和原则, 在设计中, 不断优化驱动控制装置, 完善电机本体各部分配置的设计, 尽可能地提高电机整体的刚度, 从而降低系统振动和噪声。在设计过程中, 追求轻量化、高密度和小型化的性能指标, 确保整个电机能够安全、可靠地运行, 同时, 要提高电机关键部位温升和热变形处理, 最终通过仿真试验验证了混合动力汽车用启动发电一体化永磁同步电机的合理性和科学性。

参考文献

[1]黄素荣, 林仁杰, 董顶峰.混合动力汽车用启动发电一体化永磁同步电机控制系统设计与仿真[J].电机与控制应用, 2015 (22) .

[2]郭明臣.插电混合动力汽车永磁同步电机控制算法开发[D].长春:吉林大学, 2014.