“高效節(jié)能及智能化電機(jī)系統(tǒng)”專題特約主編寄語

“高效節(jié)能及智能化電機(jī)系統(tǒng)”專題特約主編寄語

為應(yīng)對(duì)我國綠色低碳發(fā)展需求，實(shí)現(xiàn)“碳達(dá)峰、碳中和”目標(biāo)，高效節(jié)能正成為電機(jī)行業(yè)的關(guān)鍵發(fā)展戰(zhàn)略。與此同時(shí)，蓬勃發(fā)展的智能電網(wǎng)、智慧交通等新興產(chǎn)業(yè)，對(duì)于電機(jī)系統(tǒng)的控制以及保護(hù)提出更高挑戰(zhàn)，智能化概念在電機(jī)領(lǐng)域的認(rèn)識(shí)與應(yīng)用不斷深入，也為傳統(tǒng)工業(yè)電機(jī)提供了新的發(fā)展機(jī)遇。

為了展現(xiàn)國內(nèi)外學(xué)者在電機(jī)高效化及智能化領(lǐng)域的最新成果，在《電工技術(shù)學(xué)報(bào)》與《CES Transactions on Electrical Machines and Systems》（CES TEMS）編輯部以及特約編委的共同努力下，本期“高效節(jié)能及智能化電機(jī)系統(tǒng)”專題適時(shí)推出。此次專題的征稿工作得到了國內(nèi)學(xué)者的大力支持與積極響應(yīng)，經(jīng)過審稿專家的嚴(yán)格評(píng)審，從中選取優(yōu)秀論文8篇刊出，以饗讀者。學(xué)者們?cè)谕負(fù)浣Y(jié)構(gòu)、優(yōu)化設(shè)計(jì)方法、新型控制策略等方面分享了許多高效節(jié)能電機(jī)的技術(shù)進(jìn)展；同時(shí)，也從故障診斷、容錯(cuò)運(yùn)行、控制性能等角度探討了如何實(shí)現(xiàn)更加智能化的電機(jī)系統(tǒng)，顯著提升了電機(jī)的可靠性和控制性能。

在高效拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)及控制策略方面，東南大學(xué)付興賀等發(fā)表論文《電勵(lì)磁同步電機(jī)無刷勵(lì)磁與轉(zhuǎn)矩密度提升技術(shù)發(fā)展綜述》，總結(jié)了近年來電勵(lì)磁電機(jī)的技術(shù)進(jìn)展，表明在電動(dòng)汽車領(lǐng)域電勵(lì)磁電機(jī)綜合效率與永磁電機(jī)相當(dāng)，且在成本上具有優(yōu)勢(shì)，同時(shí)具有較強(qiáng)的擴(kuò)速以及容錯(cuò)能力。基于此，進(jìn)一步總結(jié)了電勵(lì)磁電機(jī)的無刷勵(lì)磁技術(shù)和轉(zhuǎn)矩密度提升技術(shù)，為電勵(lì)磁電機(jī)的小型高效化提供了技術(shù)參照。國網(wǎng)山西省電力科學(xué)研究院李帥等人撰寫的論文《基于組合算法的混合勵(lì)磁磁通切換電機(jī)最大轉(zhuǎn)矩銅耗比控制》，提出了一種針對(duì)混合勵(lì)磁磁通切換電機(jī)的損耗控制策略，該策略通過采用優(yōu)化勵(lì)磁電流、建立銅耗目標(biāo)函數(shù)等方式，實(shí)現(xiàn)了轉(zhuǎn)矩與銅耗比值的最大化，在擴(kuò)展電機(jī)轉(zhuǎn)速范圍的同時(shí)提高了效率。

浙江大學(xué)的秦雪飛等的論文《高速永磁同步電機(jī)在多物理場(chǎng)和變流器約束下的設(shè)計(jì)》，探討了電機(jī)在多物理場(chǎng)耦合約束下的分析與優(yōu)化問題。論文以一臺(tái)高速內(nèi)置式永磁同步電機(jī)為例，考慮了在強(qiáng)耦合多物理場(chǎng)及變流器電壓電流制約下，高效可靠的高速電機(jī)優(yōu)化方案的設(shè)計(jì)要點(diǎn)；分析了不同工況下電機(jī)磁鏈與電感的匹配關(guān)系；完整總結(jié)了高速永磁電機(jī)多物理場(chǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)流程。

在智能故障診斷方面，針對(duì)永磁電機(jī)的匝間短路和局部退磁故障難以區(qū)分的問題，江蘇大學(xué)的張業(yè)成等發(fā)表的論文《基于電流波動(dòng)特征的永磁同步電機(jī)匝間短路與局部退磁故障分類診斷研究》中，提出了一種硬件開銷小、適用范圍廣的故障分類診斷方法。該方法通過對(duì)電流波動(dòng)特征的分析，無需額外的傳感設(shè)備，即實(shí)現(xiàn)了兩種故障的智能分類診斷。

在電機(jī)容錯(cuò)運(yùn)行控制方面，哈爾濱理工大學(xué)范舒婷等發(fā)表論文《不同定子繞組結(jié)構(gòu)五相感應(yīng)電機(jī)開路故障時(shí)性能對(duì)比分析》，比較了不同繞組結(jié)構(gòu)的五相感應(yīng)電機(jī)在開路故障下的穩(wěn)態(tài)性能，提出五邊形-星形繞組結(jié)構(gòu)在開路故障下轉(zhuǎn)矩更高，不平衡系數(shù)更小，優(yōu)于現(xiàn)有的星形-五邊形繞組。永磁同步電機(jī)高性能閉環(huán)控制離不開對(duì)相電流信息的采集，從而也對(duì)電流傳感器的可靠性提出了更高要求。海軍工程大學(xué)的肖飛等撰寫的論文《永磁同步電機(jī)單電流傳感器系統(tǒng)的三相電流重構(gòu)策略》中，基于自適應(yīng)觀測(cè)器模型，并結(jié)合粒子群算法優(yōu)化觀測(cè)器參數(shù)，提出一種單電流傳感器容錯(cuò)控制方法，實(shí)現(xiàn)了更好的控制精度與轉(zhuǎn)矩性能。

針對(duì)傳統(tǒng)矢量控制電壓矢量選取精度低、計(jì)算量大等問題，國內(nèi)學(xué)者提出了一些改進(jìn)控制策略。青島大學(xué)李祥林等的論文《基于電壓矢量快速篩選的永磁同步電機(jī)三矢量模型預(yù)測(cè)轉(zhuǎn)矩控制》中，通過新型開關(guān)表設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了電壓矢量快速選取，同時(shí)提出了一種可實(shí)現(xiàn)無差拍控制的占空比計(jì)算方法，能有效降低轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)，改善電機(jī)穩(wěn)態(tài)性能。在浙江大學(xué)孫丹等發(fā)表的論文《基于重構(gòu)電壓矢量的共直流母線型開繞組永磁同步電機(jī)改進(jìn)直接轉(zhuǎn)矩控制》中，改進(jìn)了零序電流的抑制方法，并引入五位轉(zhuǎn)矩滯環(huán)控制器抑制轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)。論文還提出了不含滯環(huán)控制器的改進(jìn)DTC 策略，進(jìn)一步提升了電壓矢量選取精度并降低轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)。

本次專題集中反映了國內(nèi)學(xué)者在電機(jī)高效節(jié)能以及智能控制等方面的最新進(jìn)展，并將促進(jìn)相關(guān)領(lǐng)域?qū)＜覍W(xué)者的交流，對(duì)廣大研究人員有所啟發(fā)和幫助。本次專題的成稿得到了眾多學(xué)者同行的大力支持，也離不開各位評(píng)審專家以及期刊編委的悉心工作。最后，特別感謝《電工技術(shù)學(xué)報(bào)》編輯部為本專題能夠順利出版付出的辛勤勞動(dòng)。

2022年4月