| 单词 | 电子电机学 |
| 释义 | 【电子电机学】 拼译：electronics-aided electrical machines 是电机学的一个分支，是电机学在电子技术领域的新发展，是建立在电机统一理论上、以电力电子学和微机应用为主要技术手段、以研究电机内部电磁过程及其相应的电端口条件和系统的运行特性为主要内容的边缘学科。众所周知，电机学是研究在强制性端口条件下，电机内部响应的电磁过程及相应的运行特性的学科；而电子电机学则是研究为保持设定的电机内部电磁状态或电磁变化过程所要求的电端口条件及其实现技术，从而获得相应的运行特性的学科，这是二者的主要区别。 电子电机学自从20世纪70年代初逐步形成以来，在电力传动技术发展和新型机电一体化装置的开发方面取得了广泛的成就。1929年提出的凸极同步电机的双反应原理，即Park方程，以及在此基础上发展形成的电机的统一理论，通过座标变换，统一各类旋转电机电磁关系的基本表达式，指出了各类电机运行原理互相转化的可能性。以电机的通用模型以及通过座标变换实现通用模型和各类电机具体模型之间相互转化为基本内容的电机统一理论，经过不断发展和完善，为电机的动态和稳态运行分析提供了理论基础，也为电子电机学的产生创造了条件。20世纪50年代，前苏联约瑟夫扬等人曾试图用电机的通用模型建立电力传动的理论体系。但是由于当时技术条件的限制，主要是受到电子技术发展水平的限制，电机的统一理论对电力传动来说仅仅是一种理论描述方法而已。1971年F．Blascke首次提出，可以根据电机的统一理论在d-q座标系中对异步电机实施类似于他励直流电机的励磁电流和转矩(电枢)电流的独立解耦控制，并通过座标变换，将d-q座标系中异步电机的端口电流或电压变换为实际绕组电流或端电压。同年美国提出了实现上述控制运算的集成电路方案，借助微电子技术解决该系统中的大量运算问题。1984年陶醒世等证明，在保持异步电机转子绕组磁链不变的条件下，上述电力传动系统具有类似于他励直流电机的线性机械特性。至此，运用电子技术实现了电机统一理论所揭示的异步电机和直流电机的电磁关系、运行特性和控制方法的统一，产生了集二者优点于一体而避免各自缺点的新型电力传动系统。在上述系统中由于主要使用矢量运算，又称为异步电机的矢量控制系统。该系统是以对电机磁场与转矩的解耦控制为目的的，所以又称为磁场定向控制。矢量控制技术在同步电机中也得到发展。1988年P．Andersen等介绍对装有纵横轴转子绕组的交流发电机根据矢量控制原理构造转子绕组的端口条件，从而实现发电电压的频率、幅值和相位与转子角速度及角位移之间的解耦。标志着电子电机学开始向交流发电机领域发展。电子电机学在交流发电机领域的主要研究内容是实现电力系统和动力系统之间除能量变换及传递之外的充分解耦，从而为发电机、原动机、电力系统及动力系统的优化设计及运行研究开辟广泛的可能性。1992年黄声华按照电子电机学的构架，使用矢量控制方法，实现了球形转子电机三维定点旋转运动转矩矢量和角速度(角位移)矢量的解耦控制，将单台电机电力拖动由一维运动拓宽至三维运动，标志着电子电机学在电机控制和新型电机开发方面达到了一个新水平。以上使用矢量控制的各种系统，要求建立严密的电机数学模型，限制其在变结构或变参数系统中的应用。此外，在许多情况下，准确获取电机的参数也非易事。为了克服对数学模型的依赖，增强系统的适应能力和灵活性，近年来电机的非模型化控制技术也受到广泛的重视，其中最有代表性的有滑模变结构控制及预测控制等。滑模变结构控制是一种非线性的系统综合方法，对系统数学模型精确性要求不高，对参数变化及外界扰动不敏感，并且比较容易实现。预测控制是一类新的由计算机实施的控制算法，主要由预测模型、滚动优化和反馈校正3个环节组成。预测控制的信息建模动能，使模型结构具有极大的灵活性。上述滑模变结构控制和预测控制也象目前广泛使用的PID反馈控制一样，主要对电机的外部特性进行控制，较少涉及甚至不涉及电机在运行中的内部电磁过程，因而缺乏对电机电磁过程的监控能力。近年来电力电子技术和微电子技术发展很快。在辅助手段相对超前发展的前提下，电子电机学发展的核心在于针对电能生产和电力传动的各种需要，寻求相应的电机运行规律，研制适当性能的装置。同时，开发具有参数在线辨识功能或自调整功能的智能系统，也是电子电机学发展中的重要内容。【参考文献】：1 Park R H．Two-Reaction Theory of Synchronous Machines．ALEE．Trans，1929，482 Adkins B．The General Theory of Electrical Machimes．Chapman and Hall Ltd．19573 陈文纯．电机瞬变过程．北京：机械工业出版社，19824 Blascke F．Das Prinzip der Feldorien-tierung，die Grundlage fǜr die Transvektor-Regelung von Asynchronmaschinen．Siemens-Z．，45(10)，19715 陶醒世，马志云，傅光洁．纵横控制的异步电机．电工技术学报，No．1，19846 马小亮．大功率交－交变频调速系统及矢量控制．北京：机械工业出版社，19927 陈晓春．交流伺服系统中永磁同步电机线性化解耦控制研究．电气传动，No．2，19928 黄声华，陶醒世，林金铭．三自由度电机及其解耦控制理论．华中理工大学学报，No．5，19929 Andersen P，Poellot G，Trautner J．FRECON-Wellengenerator-wirtschaftliche Erzeugung elektrischer Energie auf Seeschiffen．Schiff & Hafen／Kommandobrüücke，Heft 10．198810 高为炳．变结构控制理论基础．北京：中国科技出版社，199011 Garcia C E，prett D M，Morari M．Model Predicative Control：Theory and Practice．Automatica，25．1989(华中理工大学陶醒世教授撰) |
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