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基于图像融合与迁移学习的永磁同步电机驱动器强泛化性故障诊断研究 被引量:9
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作者 李政 汪凤翔 张品佳 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第12期4933-4944,I0028,共13页
参数失配、死区效应、采样偏差、传感器故障、编码器故障等会导致永磁同步电机(permanent magnet synchronous motor,PMSM)三相电流包含高次谐波,进而产生转矩脉动与振动噪声。针对这一问题,该文提出一种基于图像融合和深度学习的数据... 参数失配、死区效应、采样偏差、传感器故障、编码器故障等会导致永磁同步电机(permanent magnet synchronous motor,PMSM)三相电流包含高次谐波,进而产生转矩脉动与振动噪声。针对这一问题,该文提出一种基于图像融合和深度学习的数据驱动方法诊断电驱系统故障。首先,以永磁同步电机驱动器三相电流信号作为原始数据源,结合仿真和实验建立多源故障数据库。其次,对三相电流信号进行短时傅里叶变换,得到时频域彩色图像,各相提取一种颜色形成灰度图表示单相特征。采用图像融合方法将3张灰度图融合为一张彩色频谱特征图。最后,应用SqueezeNet迁移学习对样本进行训练。实验结果表明,该方法综合故障诊断准确率达到98.63%,说明所提方法能实现系统级的多源故障诊断,并且具有较高的实用性与泛化性,可以有效提高故障诊断的准确率。 展开更多
关键词 永磁同步电机 故障诊断 图像融合 深度学习
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基于泛模型PIDD^(2)因果表达的永磁同步电机无模型预测电流滑模控制策略
2
作者 魏尧 谢昊天 +1 位作者 柯栋梁 汪凤翔 《中国电机工程学报》 北大核心 2025年第14期5669-5678,I0029,共11页
在高端应用场景中,对电机系统控制性能有严格要求。然而,由于系统运行环境恶劣、工况复杂以及物理参数非线性变化等因素,模型参数和因果关系的适配性下降,致使系统运行可靠性和控制精度受到影响。针对这一问题,该文提出一种基于泛模型... 在高端应用场景中,对电机系统控制性能有严格要求。然而,由于系统运行环境恶劣、工况复杂以及物理参数非线性变化等因素,模型参数和因果关系的适配性下降,致使系统运行可靠性和控制精度受到影响。针对这一问题,该文提出一种基于泛模型比例积分导数-二重导数(proportional-integral-derivative-double derivative,PIDD^(2))因果表达的永磁同步电机(permanent magnet synchronous motor,PMSM)无模型预测电流滑模控制策略。所提策略结合系统采样数据建立泛模型,实时更新以精准描述PMSM系统运动状态;采用无模型思想,消除对物理参数的依赖,实现系统的强鲁棒性;同时,设计超局部化方法,并根据因果表达形式分别设计控制律预测和滑模成分,改善系统收敛速率。通过零极点分布确定稳定性和合理参数选取范围,并通过实验验证所提方法的有效性以及在模型精度、电流质量和鲁棒性的优越性。 展开更多
关键词 无模型滑模控制 永磁同步电机 数据驱动模型 PIDD^(2)因果表达
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基于级联式多电平拓扑的高速SRM集中功率控制与性能优化
3
作者 汪凤翔 陈彦涛 +1 位作者 何英杰 柯栋梁 《中国电机工程学报》 北大核心 2025年第6期2401-2410,I0031,共11页
开关磁阻电机(switched reluctance motor,SRM)高速运行时,由于反电动势较大,励磁绕组电流上升和下降较为缓慢,导致电机系统的效率、输出能力降低。为解决上述问题,提出一种新型五电平功率变换电路和简化系统控制架构的集中功率控制方... 开关磁阻电机(switched reluctance motor,SRM)高速运行时,由于反电动势较大,励磁绕组电流上升和下降较为缓慢,导致电机系统的效率、输出能力降低。为解决上述问题,提出一种新型五电平功率变换电路和简化系统控制架构的集中功率控制方法。该方法将三电平有源前端和五电平功率变换电路组成AC-DC-DC变换器,并通过速度闭环直接调节网侧馈入机侧的功率流,移除直流电压控制回路,实现系统的集中控制;同时,利用有源前端的Boost特性和五电平功率变换电路的多电平驱动能力,提高电感增大区的利用率,实现电机的快速励磁和退磁功能;最后,通过实验结果验证所提方法的有效性及在效率、输出能力和动态性能等方面的优势。 展开更多
关键词 开关磁阻电机 五电平功率变换电路 集中功率控制 AC-DC-DC变换器
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计及悬浮系统影响的高速磁浮直线同步电机建模方法 被引量:3
4
作者 康劲松 丁浩 +1 位作者 倪菲 汪凤翔 《西南交通大学学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第4期729-736,共8页
为提高高速磁浮直线同步电机模型精度,基于电磁铁模块磁共能重构,提出一种计及悬浮系统影响的分布参数建模方法.首先,建立高速磁浮列车电磁铁模块的有限元模型,利用有限元数值分析获取电磁铁模块在不同工况下的磁共能数据,通过对磁共能... 为提高高速磁浮直线同步电机模型精度,基于电磁铁模块磁共能重构,提出一种计及悬浮系统影响的分布参数建模方法.首先,建立高速磁浮列车电磁铁模块的有限元模型,利用有限元数值分析获取电磁铁模块在不同工况下的磁共能数据,通过对磁共能进行傅里叶级数展开及多项式拟合构建磁共能的解析模型;其次,根据磁共能解析模型推导电磁铁模块的磁链、电压和推力方程;然后,根据列车编组数量和电磁铁模块数量分别建立左右两侧直线同步电机的数学模型,并通过运动学方程计算高速磁浮列车位置和速度;最后,通过硬件在环仿真系统进行实验验证.试验结果表明:本文所提建模方法与传统建模方法相比,推力波动幅值增加超过6.8%;并且所提方法可以准确表征悬浮系统对牵引控制的影响,当励磁电流谐波幅值增加0.5、1.0、2.0 A时,推力波动幅值分别最大增加54.3%、26.2%、83.7%;当励磁电流谐波频率为5、10、20 Hz时,推力的谐波频率最大达到5.14%,21.75%和14.17%. 展开更多
关键词 磁悬浮 直线电机 牵引控制 悬浮系统 建模方法
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基于补偿函数观测器的三相并网逆变器无模型预测功率控制 被引量:2
5
作者 江田田 于新红 +2 位作者 苏畅 谭绍林 汪凤翔 《电力系统及其自动化学报》 CSCD 北大核心 2024年第12期85-92,共8页
针对三相并网逆变器受参数变化等因素引起的未知扰动导致系统控制性能下降的问题,提出一种基于补偿函数观测器的无模型预测功率控制算法。首先,以超局部模型代替原有的逆变器模型,降低对系统模型的依赖,提升系统鲁棒性;其次,设计补偿函... 针对三相并网逆变器受参数变化等因素引起的未知扰动导致系统控制性能下降的问题,提出一种基于补偿函数观测器的无模型预测功率控制算法。首先,以超局部模型代替原有的逆变器模型,降低对系统模型的依赖,提升系统鲁棒性;其次,设计补偿函数观测器,估计超局部模型中的集总扰动,利用含补偿函数的信号跟踪器补偿传统观测器的估计残差,提高系统对扰动的估计精度;最后,设计无差拍代价函数,实现系统的无差跟踪。实验结果验证了所提方法具有更好的动稳态性能。 展开更多
关键词 三相并网逆变器 补偿函数观测器 无模型预测功率控制
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基于粒子群算法的永磁同步电机模型预测控制权重系数设计 被引量:60
6
作者 李家祥 汪凤翔 +2 位作者 柯栋梁 李政 何龙 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2021年第1期50-59,76,共11页
针对模型预测控制算法(MPC)在处理多目标多约束条件时权重系数设计问题,该文提出一种基于混沌变异的动态重组多种群粒子群算法(CDMSPSO)实现权重系数自整定。通过分析模型预测转矩控制(MPTC)代价函数,以两相旋转坐标系下电流误差方均根... 针对模型预测控制算法(MPC)在处理多目标多约束条件时权重系数设计问题,该文提出一种基于混沌变异的动态重组多种群粒子群算法(CDMSPSO)实现权重系数自整定。通过分析模型预测转矩控制(MPTC)代价函数,以两相旋转坐标系下电流误差方均根为参考,将降低转矩脉动和减小电流总谐波畸变(THD)作为主要控制目标,设计粒子群算法中粒子的目标函数。采用CDMSPSO算法,将整个种群划分为多个小的子粒子群,并以一定重组周期将粒子进行随机重组,然后随机选择一个子粒子群,以其中任一粒子为基础迭代生成混沌序列,并将新的混沌序列替代选择的子粒子群,实现粒子的混沌变异。仿真和实验结果验证了该方法能较好地解决权重系数整定问题,且稳态性能优异。 展开更多
关键词 永磁同步电机 模型预测控制 权重系数 粒子群优化 动态重组 混沌变异
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基于自适应高增益观测器的永磁同步电机预测电流控制方法 被引量:30
7
作者 柯栋梁 汪凤翔 李家祥 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2021年第2期728-737,共10页
针对永磁同步电机(permanentmagnetsynchronous motor,PMSM)预测控制系统的模型失配、时变矩阵及观测器增益选择问题,提出基于自适应高增益观测器的预测电流控制方法(predictive current control based on an adaptive high-gain observ... 针对永磁同步电机(permanentmagnetsynchronous motor,PMSM)预测控制系统的模型失配、时变矩阵及观测器增益选择问题,提出基于自适应高增益观测器的预测电流控制方法(predictive current control based on an adaptive high-gain observer,AHGOPCC)。通过构建PMSM的前馈型扩张数学模型,集成考虑电机电阻、电感、磁链参数扰动项。提出基于前馈型扩张标称数学模型的高增益观测器,有效跟踪和估计电流与扰动状态及抑制转速变化引起的扰动。同时,设计自适应观测器增益矩阵满足全速工况的高增益条件,简化观测器的增益选择。在此基础上,构建离散化电流模型和成本函数,实现预测电流控制算法。实验结果证明了该方法的有效性,在多种工况下具备更优的快速性、鲁棒性及稳定性。 展开更多
关键词 预测电流控制 高增益观测器 自适应 永磁同步电机
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基于集成优化的感应电机无权重系数预测转矩控制 被引量:6
8
作者 谢昊天 汪凤翔 +2 位作者 柯栋梁 唐莹 Kennel Ralph 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2022年第12期2992-3003,共12页
预测转矩控制作为一种新兴的控制策略,通过计算目标函数中的转矩与磁链误差,选取最优开关状态,近年来被广泛应用于交流调速电机系统。与传统的矢量控制相比,预测转矩控制具有动态响应快、开关频率低等优势。为统一目标函数中不同误差项... 预测转矩控制作为一种新兴的控制策略,通过计算目标函数中的转矩与磁链误差,选取最优开关状态,近年来被广泛应用于交流调速电机系统。与传统的矢量控制相比,预测转矩控制具有动态响应快、开关频率低等优势。为统一目标函数中不同误差项的量纲,预测转矩控制需要设计系数用于调节转矩与磁链误差的权重。然而,依据经验设计的权重系数难以适应不同工况条件。针对以上问题,该文提出一种基于集成优化结构的无权重系数预测转矩控制策略。该控制策略同时优化转矩与磁链误差项,分别得到3个转矩最优与磁链最优的开关状态序列,通过集成优化算法求解最优开关状态。实验结果表明,基于集成优化的无权重系数预测转矩控制在多种工况下具备较好的稳态与动态性能。 展开更多
关键词 感应电机 预测转矩控制 无权重系数 集成优化
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基于自适应超螺旋滑模观测器的三相Vienna整流器无模型预测电流控制 被引量:8
9
作者 汪凤翔 杨奥 +2 位作者 于新红 张祯滨 王高林 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第6期1859-1870,共12页
三相Vienna整流器具有不需要考虑开关死区、可靠性高等优点,但参数易受外部扰动影响而导致控制性能下降。针对这些问题,该文提出一种基于自适应超螺旋滑模观测器的无模型预测电流控制策略(ASTSMO-MFPCC)。首先,通过分析三相Vienna整流... 三相Vienna整流器具有不需要考虑开关死区、可靠性高等优点,但参数易受外部扰动影响而导致控制性能下降。针对这些问题,该文提出一种基于自适应超螺旋滑模观测器的无模型预测电流控制策略(ASTSMO-MFPCC)。首先,通过分析三相Vienna整流器参数失配数学模型,构建不依赖系统物理参数的超局部模型。其次,设计超螺旋滑模观测器估计超局部模型中的动态部分,有效抑制系统扰动影响。同时,设计自适应增益,动态调整超螺旋滑模观测器参数,解决增益选择难题。最后,构建离散化预测模型和成本函数,实现无模型预测电流控制算法。仿真与实验结果表明,所提策略具有良好的鲁棒性和动稳态性能。 展开更多
关键词 VIENNA整流器 超螺旋滑模观测器 无模型预测电流控制
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基于自适应线性扩张状态观测器的双有源桥变换器无模型预测电压控制 被引量:3
10
作者 于新红 操建生 +2 位作者 许立斌 胡存刚 汪凤翔 《高电压技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第9期4184-4194,共11页
针对模型预测控制算法参数依赖性问题以及传统扰动观测器应用于双有源桥变换器中存在估计补偿滞后于外部扰动、固定增益无法适应外部宽范围干扰变化等缺点,提出一种基于自适应线性扩张状态观测器的无模型预测电压控制策略。首先,结合预... 针对模型预测控制算法参数依赖性问题以及传统扰动观测器应用于双有源桥变换器中存在估计补偿滞后于外部扰动、固定增益无法适应外部宽范围干扰变化等缺点,提出一种基于自适应线性扩张状态观测器的无模型预测电压控制策略。首先,结合预测控制与无模型控制方法构建双有源桥变换器的电压预测超局部模型,代替传统物理模型,降低参数依赖;其次,设计线性扩张状态观测器对超局部模型中动态部分进行反馈补偿,提高控制精度。同时在线拟合电压误差趋势,自适应调整观测器带宽,实现超前补偿;最后,设计成本函数,求解最优移相比,实现无模型预测电压控制。实验结果验证了该方法在提升系统鲁棒性和动态性方面的有效性。 展开更多
关键词 双有源桥 自适应线性扩张状态观测器 超局部 无模型预测电压控制 鲁棒性 动态性
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基于级联扩张状态观测器的VIENNA整流器无权重无模型预测控制 被引量:2
11
作者 蔡子育 于新红 +2 位作者 许立斌 黄东晓 汪凤翔 《电力系统及其自动化学报》 CSCD 北大核心 2024年第12期11-18,共8页
针对VIENNA整流器在复杂工况下存在精确模型构建复杂及权重系数整定困难的问题,提出一种基于级联扩张状态观测器的无权重无模型预测控制策略。首先,构造超局部模型来替代整流器精确模型,降低模型参数依赖性;其次,设计级联扩张状态观测... 针对VIENNA整流器在复杂工况下存在精确模型构建复杂及权重系数整定困难的问题,提出一种基于级联扩张状态观测器的无权重无模型预测控制策略。首先,构造超局部模型来替代整流器精确模型,降低模型参数依赖性;其次,设计级联扩张状态观测器来观测超局部模型的集总扰动,提高估计精度和噪声抑制能力;最后,建立串行代价函数以消除权重因子,实现无权重无模型预测控制。实验结果验证了所提控制策略具有良好的动态响应及较强的鲁棒性。 展开更多
关键词 VIENNA整流器 无模型预测控制 串行代价函数 级联扩张状态观测器
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基于自适应超螺旋滑模观测器的Buck变换器无模型预测控制 被引量:2
12
作者 陈南振 于新红 +2 位作者 许立斌 江田田 汪凤翔 《电力系统及其自动化学报》 CSCD 北大核心 2024年第1期17-23,共7页
针对三相交错并联Buck变换器在外部干扰下影响系统鲁棒性和动态性能的问题,本文提出一种基于自适应超螺旋滑模观测器的无模型预测控制策略。首先,建立超局部模型代替原有的数学模型,设计自适应超螺旋滑模观测器估计超局部模型中的动态... 针对三相交错并联Buck变换器在外部干扰下影响系统鲁棒性和动态性能的问题,本文提出一种基于自适应超螺旋滑模观测器的无模型预测控制策略。首先,建立超局部模型代替原有的数学模型,设计自适应超螺旋滑模观测器估计超局部模型中的动态部分。然后,引入最小二乘法预测电流误差趋势,动态调整观测器增益矩阵。最后,构建离散方程,设计代价函数,实现无模型预测控制。实验结果验证了所提算法可以有效抑制因外部扰动产生的稳态误差,且相较于传统无模型预测控制具有更好的鲁棒性和动态性能。 展开更多
关键词 三相交错并联Buck变换器 超螺旋滑模观测器 无模型预测控制
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CLLLC谐振式变换器的广义预测控制 被引量:5
13
作者 吴蒙 于新红 +1 位作者 汪凤翔 张伟 《电力系统及其自动化学报》 CSCD 北大核心 2021年第11期90-96,共7页
针对CLLLC谐振式双向DC/DC变换器的模型复杂、环路设计困难以及动态特性慢等问题,提出了一种基于低阶等效模型的广义预测电压控制GPVC(generalized predictivevoltagecontrol)算法。首先通过扫频方法拟合得到变换器低阶等效模型;其次设... 针对CLLLC谐振式双向DC/DC变换器的模型复杂、环路设计困难以及动态特性慢等问题,提出了一种基于低阶等效模型的广义预测电压控制GPVC(generalized predictivevoltagecontrol)算法。首先通过扫频方法拟合得到变换器低阶等效模型;其次设计一种基于模型的GPVC策略,构建成本函数;最后,搭建实验样机实现预测电压控制算法。实验结果证明了所提控制策略的有效性,在多种工况下相比传统PI控制方法具有更优的稳态性、动态性和鲁棒性。 展开更多
关键词 谐振式变换器 广义预测控制 低阶等效模型 脉冲频率调制
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基于在线扰动补偿的三电平PWM整流器级联式无差拍控制策略 被引量:17
14
作者 余晨辉 汪凤翔 林贵应 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2022年第4期954-963,共10页
该文以三电平脉宽调制(PWM)整流器为研究对象,提出一种基于在线扰动补偿的级联式无差拍控制(CDBC)策略。该策略内外环均采用了无差拍控制方式,并建立龙伯格观测器分别对功率模型扰动和负载扰动进行估计和补偿,实现有功功率和无功功率的... 该文以三电平脉宽调制(PWM)整流器为研究对象,提出一种基于在线扰动补偿的级联式无差拍控制(CDBC)策略。该策略内外环均采用了无差拍控制方式,并建立龙伯格观测器分别对功率模型扰动和负载扰动进行估计和补偿,实现有功功率和无功功率的解耦控制以及系统快速响应。在参数设计方面,采用极点配置方法整定观测器增益,并引入期望周期数对电压环系数进行调节,从而实现内外环较高匹配性。在稳态和动态条件下,对所提控制策略进行仿真和实验,结果表明,相比于传统的无差拍功率控制(DBPC),所提控制策略可以实现更加准确的单位功率因数和更强的抗负载扰动能力。 展开更多
关键词 三电平PWM整流器 在线扰动补偿 级联式无差拍控制 龙伯格观测器
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基于双矢量的并网逆变器无模型预测电流控制策略 被引量:19
15
作者 芮涛 尹政 +2 位作者 汪凤翔 陆格野 李真 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2023年第14期3759-3768,共10页
为消除并网逆变器模型预测控制对系统参数的依赖,该文提出一种基于双矢量的并网逆变器无模型预测电流控制(MFPCC)策略。该策略通过计算和存储上一时刻双矢量作用下的电流梯度,更新剩余6个未使用矢量的电流梯度,并结合当前时刻的电流采样... 为消除并网逆变器模型预测控制对系统参数的依赖,该文提出一种基于双矢量的并网逆变器无模型预测电流控制(MFPCC)策略。该策略通过计算和存储上一时刻双矢量作用下的电流梯度,更新剩余6个未使用矢量的电流梯度,并结合当前时刻的电流采样值,实现未来时刻的电流预测;进一步利用电流预测的价值函数选取合适的电流梯度及其作用时间,从而得到下一时刻最优的电压矢量。该方法不依赖于任何系统参数、计算量小,且消除了传统MFPCC策略中电流梯度更新停滞现象,降低了输出电流谐波。最后,通过仿真和实验验证了所提方法的有效性和优越性。 展开更多
关键词 并网逆变器 无模型预测电流控制 双矢量 电流梯度更新
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