1）交流電機數字控制

本學科在國内較早開展異步電機磁場定向矢量控制系統的研究。“十五”期間，主要從事高性能、大容量、全數字化交流電機控制系統的理論和應用研究，尤其是在交流電機矢量控制和轉矩直接控制及其數字化實現和無速度傳感器運行等方面提出自己的控制方法和理論，并将非線性自抗擾控制器用于異步電機高性能控制，對電機參數辨識、無速度傳感器矢量控制的速度估計、電流控制策略及調節器參數自調整的研究已經取得一批有重要參考意義的結果，受到國内外同行的高度評價。已經完成的項目還有“全數字化交流永磁電機伺服系統”，“最優狀态觀測器在交流伺服系統速度位置檢測中的應用”等。

本研究方向的特色是：采用新型高頻電力電子器件（IGBT）、數字信号處理器（DSP）和現代控制理論及矢量控制、轉矩直接控制技術，研究新一代全數字化高性能交流調速及伺服系統。應用基礎研究瞄準國際前沿，應用研究緊密結合國民經濟主戰場，依托一批長期穩定合作的企業，在高壓大容量變頻調速系統、數控機床驅動及其它工業自動化設備驅動方面開展了深入的研發工作，為我國相關行業的發展作出了貢獻，創造了較好的社會效益和經濟效益。

在新一代全數字化高性能交流調速及伺服系統中，進一步研究無機械傳感器的調速系統，利用定子端信号并應用現代控制理論計算轉子的位置和速度及轉動慣量，并辨識參數，使系統運行更經濟可靠。同時開展“基于永磁體狀況動态監測的永磁電機控制策略和失磁分析方法研究”（國家自然科學基金項目50607010）。最後，研究新一代全數字化交流調速系統的控制策略及各種控制策略的積木式組合方案。

“十五”期間在該方向上培養的博士後2名（冬雷、肖曦），博士生有2名（李明才、吳學智），碩士生有6名（王文森、孫涓涓、梁豔、張猛、鄭澤東、郭宇婕、趙鐵夫）。

 “十五”期間代表性成果有：

[1]  李永東主編，《交流電機數字控制系統》，機械工業出版社，2002年

[2]  黃立培，《電動機控制》，bevictor伟德官网出版社，2003年

[3]  Feng, Guang; Liu, Yan-Fei; Huang, Lipei，A new robust algorithm to improve the dynamic performance on the speed control of induction motor drive，IEEE Transactions on Power Electronics, 2004,19(6): 1614-1627（EI：04508712812，SCI收錄：868FY）

[4]  馮光，黃立培，朱東起，“采用自抗擾控制器的高性能異步電機調速系統”，中國電機工程學報，21卷10期，55-58，2001.10（EI：02126893900）

[5]  馮光，黃立培，朱東起，“異步電動機轉子參數的自校正辨識方法的研究”，bevictor伟德官网學報，Vol.41 no.9  9-12,2001.9（EI：02116885800）

[6]  郭宇婕，黃立培，邱陽，“交流伺服系統的轉動慣量辨識及調節器參數自整定”，bevictor伟德官网學報，vol42.no.9,1180-1183,2002，(EI：03027313232)

[7]  劉亞東，吳學智，黃立培，“改善直接轉矩控制性能的SVPWM方法”，bevictor伟德官网學報，第44卷，第7期，869-872，2004年，(EI：04448438516)

[8]  王文森,李永東,王光輝,陳傑,李明才.基于PI 自适應法的無速度傳感器異步電動機矢量控制系統. 電工技術學報，2002，V17(1):1-5.

[9]  李明才,李永東.異步電機高性能控制系統勵磁電感的準确測量.bevictor伟德官网學報.2004,V44(7):876-879.(EI:04448438518)

[10] 冬雷，李永東。無速度傳感器異步電動機極低轉速下的矢量控制.bevictor伟德官网學報。2003，V43（9）：1169－1172.（EI：04078020840）

[11]  孫涓涓,李永東.異步電機定子電壓定向矢量控制系統的改進.電工技術學報，2002，V17(2):29-33.

[12] Xiao Xi, Li Yongdong, Zhang Meng. A Novel Control Strategy for Brushless DC Motor Drive With Low Torque Ripples. 31st Annual Conference of IEEE Industrial Electronics Society 2005: 1660-1664.（EI: 064210180089）

[13] Zhang Meng, Li Yongdong, Zhao Tiefu, Liu Zhichao, Huang Lipei. A speed fluctuation reduction method for sensorless PMSM-compressor system. 31st Annual Conference of IEEE Industrial Electronics Society 2005: 1633-1637.（EI: 064210180084）

[14] Xiao Xi, Li Yongdong et, al. Performance control of PMSM drives using a self-tuning PID. 2005 IEEE International Conference on Electric Machines and Drives 2005: 1053-1057. (EI: 064010147693)

[15] Liu Yongheng, Li Yongdong, Hou Xuan, Su Pengsheng. PWM strategy for an open-end winding induction motor drive using two-level inverters with separate DC supplies. 4th International Power Electronics and Motion Control Conference 2004:636-639. (EI: 05189075158)

[16]  李永東，劉永恒，候軒. 三相異步電機繞組雙端供電變頻調速驅動裝置. 發明專利,專利号：ZL 02117868.2

[17]  劉智超，趙鐵夫，黃立培. 無速度傳感器永磁同步電機－空調壓縮機系統的控制方法. 發明專利, 專利号：ZL20041007814.1

[18]  柴建雲，肖曦. “交流永磁電機的機械逆變裝置”, 發明專利,專利号：ZL 03136185.4

2）電動汽車電機驅動技術

本學科在電動汽車寬範圍調速異步電機矢量控制研究方面取得了新進展。“十五”期間，承擔了863電動汽車重大專項子課題項目《燃料電池城市客車電機及其控制系統》（課題編号分别為2001AA501121，2003AA501123，2005AA501130）的研究工作。研制并裝車運行了額定功率100kW，最大功率160kW，最高轉速6000轉/分的異步電機及其全數字矢量控制系統，經過不斷研究與改進，性能指标已逐步接近國外同類産品。同時鍛煉培養了研究隊伍，研究水平得到了進一步提升。尤其在電動汽車寬範圍調速異步電機矢量控制研究方面取得了較大進展。提出了一種高速下異步電機轉子磁場準确定向的控制方法，該方法采取了對轉子磁鍊位置實時校正調節的控制策略，大大提高了矢量控制對電機模型和參數的魯棒性。承擔的課題都按時通過了科技部的驗收，并且又得到了科技部“十一五”863電動汽車項目的繼續支持。并與株洲電力機車研究所建立了緊密合作關系，組成了産學研一體的合作研究團隊，實現優勢互補，為将研究成果更有效地轉化為生産力創造了良好的條件。

“十五”期間,在該方向上培養畢業的博士生2名（宇文博，陸海峰），碩士生4名（譚瑞民、胡星波、張旭、黃斌）。具有代表性的部分研究成果如下：

[1] 陸海峰，瞿文龍，張磊，陳偉，一種基于無功功率的異步電機矢量控制轉子磁場準确定向方法，中國電機工程學報，2005年第16期，p.116-120。（EI: 05419405650）

[2] 陸海峰，譚瑞民，瞿文龍，減小死區影響的準單極性PWM調制方法。bevictor伟德官网學報，2005-10,Vol.45 No.10 p.1296-1300。(EI: 06029637190)

[3] 中國發明專利：陸海峰，瞿文龍，《采用電壓閉環實現異步電機轉子磁場準确定向的控制方法》，專利授權公告日：2006年11月1日，專利号：ZL 2004 1 0009718.3

[4] Lu Haifeng, Qu Wenlong, Huang Bin, Nonlinear modeling and simulation of induction machine, TENCON 2004. IEEE Region 10 Conference, Chiang Mai, Thailand, vol. 3, 2004. pp: 504-507 （EI：05489516155）

[5] Huang Bin, Qu Wenlong Lu Haifeng, A Novel On-line Rotor Resistance Estimation Method for DFO Controlled Induction Motor Drive,  IPEMC’2004, 2004.8.14~16, Xi ‘an, p655~660。（EI：05189075163）

[6] 張磊, 肖偉, 瞿文龍, 直接檢測無刷直流電機轉子位置信号的方法，bevictor伟德官网學報(自然科學版), 2006年4月, Vol. 46, No. 4, pp: 453-456. (EI：06269966477)

[7] 張磊，瞿文龍，肖偉，陸海峰，季學武，陳奎元，一種降低無刷直流電機EPS系統損耗的PWM控制策略，電工技術學報，2006年8月，Vol. 21, No. 8,，p.83-89. (EI：064110165849)

[8] 張磊, 瞿文龍, 陸海峰, 肖偉, 一種新穎的無刷直流電機無位置傳感器控制系統,，電工技術學報, 2006年10月, Vol. 21, No. 10, pp: 26-30.

[9] Zhang Xu, Qu Wenlong. A Novel compensation method of Stator flux Estimation in Low Speed Region. ICEMS’2003, Nov. 9-11, Beijing, China, p623-626

[10] Tan Ruimin, Qu Wenlong, Zhang Xu. A new method to obtain the rotor constant of induction motor based on vector control. ICEMS’2001, August 18-20, 2001 Shenyang, China, p.47~50.

[11] Qu Wenlong, Yang Yi, Feng Jianghua. Control strategies of direct torque control of induction motor applied to traction. ICEMS’2001, August 18-20, 2001 Shenyang, China, p.1226~1229.

[12] 張  星，瞿文龍，陸海峰。一種能消除直流偏置和穩态誤差的電壓型磁鍊觀測器。電工電能新技術，第25卷第1期，2006年1月，p39-43

[13] 陳偉，瞿文龍，陸海峰。一種基于MRAS的異步電機速度辨識方法。電工電能新技術，2006年4月，Vol.25, No.2，p52-55

3）高性能變換器控制技術

本方向圍繞高性能變流裝置的控制、設計、制造等的技術進行研究開發及推廣應用，提高我國電力電子技術的研究和應用水平，同時帶動學科的建設和發展。在“十五”期間，主要研究矩陣變換器、多電平變頻器、逆變電源數字控制的控制策略。對矩陣變換器的研究主要集中在：新型電力半導體器件RB-IGBT驅動與保護電路、組合控制策略、輸出電壓補償方案，換流及故障保護控制、平均電壓調制策略；對多電平變換器的研究主要集中在：SVPWM策略、中點電壓平衡、輸入諧波、研制電機輸出轉矩脈動等問題；逆變電源數字控制的研究主要集中在：逆變電源的并聯均流控制、數字控制等。

本研究方向的特色是：應用基礎研究依托承擔的各類基金項目，應用研究依托和國際大公司及國内企業的合作，使研究成果得到應用。其中，與三菱電機、富士電機、傑士湯淺等圍繞“電力半導體器件熱耗散分析”、“逆阻式IGBT的驅動與保護及其應用”、“數字控制UPS研制”等，開展了多項國際科研合作，促進了國際學術交流，同時還使我們的研究和國際學術界和産業界保持同步，已經取得一批重要成果。相關成果具有自主知識産權，申請了多項國内外發明專利，由科學出版社出版《大容量多電平變換器》，應機械工業出版社約稿，将出版《矩陣式變換器技術及其應用》。

本方向将繼續依托自然科學基金項目，“基于虛坐标系的多電平變換器的控制及應用研究”（項目編号：50677033）、“新型雙級矩陣式變換器驅動永磁同步電機調速系統研究”（項目編号：50607012），在變流裝置主電路的新拓撲、變流裝置的高性能控制、新型電力半導體器件的驅動、保護和串并聯以及熱損耗分析等方面取得突破。

“十五”期間在該方向上培養了博士後2名（邢岩、王莉娜），博士生有3名（蔣志宏、侯軒、孫凱），碩士生有4名（浦志勇、李敏、鄧毅晟、劉智超）。

“十五”期間代表性成果有：

發表論文和專著

[1] Yang Mei, Kai Sun, Daning Zhou, Lipei Huang, Xuansan Cai. Novel improvements for matrix converter fed adjustable speed drive system. HAIT Journal of Science and Engineering, 2005, vol. 2, Issue 5-6, pp.787-807, Israel

[2]  Dewei Xu; Haiwei Lu; Lipei Huang; Azuma, S.; Kimata, M.; Uchida, R. Power loss and junction temperature analysis of power semiconductor devices. IEEE Transactions on Industry Applications, 2002 ,38(5): 1426-1431 (EI：02477222392，SCI：597MX)

[3] 周大甯，孫凱，孔鵬舉，黃立培. 一種新穎的RB-IGBT驅動電路及其在矩陣式變換器中的應用. bevictor伟德官网學報. 2006，49(4):1-4 （EI：06269966480）

[4] 劉亞東，邢岩，黃立培. 采用死區補償和輸出電流補償的數控UPS 逆變器.bevictor伟德官网學報（自然科學版），2006， 46(1)：17-20（EI：06169831151）

[5] 孫凱, 周大甯, 黃立培, 濑戶誠, 木全政弘，“矩陣式變換器在電源異常時的運行性能分析”，電工電能新技術， 2004,2: 9-12

[6] 吳學智，黃立培，“基于ANN的三電平逆變器開關矢量選擇器”，bevictor伟德官网學報，2003-03，381-384(EI：03347606101)

[7] LIU Yadong, XING Yan, HUANG Lipei, Makoto SAKANE. Progressively Converging Deadbeat Control for UPS Inverter. Proceedings IEEE APEC'06.2006, 355-361（EI：064110169437）

[8] Wang Lina; Xu Fuyuan; Sun Kai; Huang Lipei. A novel safe shutdown strategy for matrix converter even under fault condition. IEEE APEC-2005,2005,3:1786-1790（EI：06249941391）

[9] Yang Mei, Kai Sun, Lipei Huang, Kouki Matsuse. Application of matrix converter in auxiliary drive system for diesel locomotives. Proceedings IEEE IAS2005, 2005,4:2476-2483(EI：05489515874)

[10] Daning Zhou, Kai Sun, Lipei Huang, Kiyoaki Sasagawa. A novel commutation method of matrix converter fed induction motor drive using RB-IGBT. Proceedings IEEE IAS’05. 2005, 4:2347-2354 (EI：062910013288)

[11] Xing Yan, Huang Lipei, Yan Yangguang,”Redundant parallel control for current regulated inverters with instantaneous current sharing PESC Record - IEEE Annual Power Electronics Specialists Conference, v 3, 2003, p 1438-1442 （EI：03347605816）

[12] 邢岩，劉亞東，黃立培，可以并聯工作的正弦波逆變器, 中國發明專利, 專利号：ZL03102062.3

“十五”期間支持本方向研究的基金項目及和海外合作項目

[1] 矩陣變換器和基于自抗擾控制器的異步電動機組合控制，國家自然科學基金，項目編号：50377014，2004.1-2006.12。

[2] 矩陣變換器在電氣鐵道輔機系統的應用研究，清華-鐵道部科技研究基金，項目編号：t200404，2004.10-2006.9。

[3] “逆阻式IGBT的驅動與保護及其應用”，和日本國富士電機公司的合作項目，2003.10-2004.9，2004.10-2005.9，2006.8-2008.3。

[4] 矩陣變換器與自抗擾控制器的組合控制，台達電力電子科教發展基金，2003.7-2004.7

[5] 數字控制UPS研制，和日本國湯淺(YUASA)公司的合作項目，2003.7-2004.6，2004.7- 2005.6，2005.11-2006.10。

[6] UPS的并聯運行，和日本國湯淺(YUASA)公司的合作項目， 2002.9-2003.2

[7] 矩陣式變換器的研究，日本國三菱電機委托研究項目， 2001.7-2002.9

[8] “通用變頻器的研究與開發”，和日立公司合作研究，1998至2002.3.31

[9] 基于DSP的單相PFC研制，和光寶電子(東莞)有限公司合作研究項目，2003-2004。

4）電力電子裝置的電磁兼容研究

“十五”期間，确立了電力電子與電機系統的電磁兼容（EMC）研究方向。通過承擔台達電力電子科教發展基金項目“開關電源内部EMI特性的描述和其抑制”、“元件耦合效應與非線性對EMI傳播通道特性影響的研究”以及企業委托的有關電力電子與電機系統EMC的多個研究項目（包括三菱電機公司項目“PWM逆變電源供電情況下的異步電機的運行行為的研究”，1999.4.1- 2002.3.31），對電力電子與電機系統中存在的EMC問題進行了系統深入的研究。其特色是重點針對電力電子與電機系統的結構特點與工作方式，将理論分析、仿真計算和實驗驗證緊密相結合，研究電力電子與電機系統的高頻等效電路建模方法，分析研究傳導EMI的傳播通道和規律，為分析、預測和提高電力電子與電機系統的EMC性能奠定基礎。

主要研究内容和成果有如下三個方面：

（1）電力電子裝置中電磁幹擾（EMI）傳播通道及其特性的研究

對電力電子裝置中電磁幹擾源、傳導EMI傳播通道的構成、耦合通道的頻率特性、輸入濾波器元件的高頻電路模型、元件間電與磁的耦合機理以及對裝置性能的作用等方面進行了深入研究。以開關電源作為典型研究對象，提出了建立開關電源中無源元件以及整個電源的高頻電路模型的方法，提出了開關電源内部EMI特性分析方法和抑制傳導EMI的方法，深化了對傳導EMI傳播特性的認識，為典型電力電子裝置EMC分析奠定了基礎。

（2）電機與電力電子系統的EMC問題研究

對三相PWM逆變器驅動的電機調速系統中的EMC問題進行了系統的研究。重點研究了過電壓和接地線上的傳導EMI問題以及大容量逆變器主電路結構對功率器件開關暫态過程以及相關的EMI特性的影響。提出了系統接地線中幹擾電流的分析、預測和抑制方法，對解決工程實際中電機與電力電子系統的EMC問題具有重要的指導意義。

（3）電力電子裝置傳導EMI建模與仿真分析

對建立電力電子裝置特别是大容量逆變器主電路的包括雜散參數在内的高頻電路模型的方法進行了深入研究。首次提出采用部分單元等效電路（PEEC）建立接地網絡的傳導EMI電路模型，并提出了雜散參數的計算方法和實驗測定方法。這是分析、計算和預測逆變器電磁幹擾特性所必須的基礎性研究工作，為提取大尺寸導體的高頻電路模型參數開辟了一種可行的途徑。

“十五”期間在該方向上培養了博士生2名（和軍平、鹹哲龍），碩士生6名（鄧文、陳斌、黃江江、王春平、鐘玉林、韓蓓蓓）。

“十五”期間的代表性論文有：

[1] 和軍平, 姜建國, 陳斌. 電力電子裝置傳導電磁幹擾特性測量的新方法. 電力電子技術, 2001.10, 35(5): 32-35

[2] 和軍平, 陳為, 姜建國. 功率因數校正電路雜散磁場對傳導幹擾發射作用的分析研究. 中國電機工程學報, 2005.7, 25(14): 151-157  (EI: 05339305044)

[3] Deng Wen, Lv Chuan, Jiang Jianguo, et al. Filter design of restraining over-voltage and bearing current in induction motor fed by PWM inverter. IEEE Region 10 Annual International Conference, Proceedings/TENCON, Oct. 2002, Beijing, China, 2083-2086  (EI: 03307565246)

[4] 鐘玉林, 鹹哲龍, 孫旭東, 等. 計及部分電容的接地回路高頻電路模型. 中國電機工程學報, 2005.9, 25(17): 37-41+149  (EI: 05429423722)

[5] 陳斌，姜建國，孫旭東. PWM逆變器-感應電機驅動系統中接地電流EMI問題的分析. 中國電機工程學報, 2003.2, 23(2): 58-62  (EI: 03247507026)

[6] 和軍平, 姜建國. 離線式PWM開關電源傳導電磁幹擾的分析研究. 中國電機工程學報, 2003.6, 23(6): 91-95  (EI: 03397651791)

[7] 曹海翔, 呂川, 姜建國, 玉井伸三. PWM逆變器-交流電機過電壓抑制濾波器的功率損耗分析與參數選擇. 電工技術學報, 2003.10, 18(5): 74-78.

[8] 鹹哲龍, 姜建國, 曹海翔, 等. 大型汽輪發電機定子線棒高頻分布參數的測量. 中國電機工程學報, 2004.1, 24(1): 65-70  (EI: 04208164913)

[9] 和軍平, 姜建國, 陳為. 離線式PWM變換器電磁幹擾傳播通道模型的研究. 電工技術學報, 2004.4, 19(4): 56-60  (EI: 04448436503)

[11] 鹹哲龍, 姜建國, 曹海翔. 電機定子結構及其絕緣介電常數的頻率特性對定子繞組電容值的影響. 中國電機工程學報, 2004.8, 24(8): 129-133  (EI: 04418404472)

[12] Wang, C P, Liu D H, Jiang Jianguo. Study of coupling effects among passive components used in power electronic devices. Conf. Proc. IPEMC Int. Power Electronics and Motion Control Conf., Aug 2004, Xi'an, China, 1500-1504  (EI: 05189075329)

[13] 鹹哲龍, 鐘玉林, 孫旭東, 等. 用于傳導電磁幹擾分析的接地回路模型與參數. 中國電機工程學報, 2005.4, 25(7): 156-161  (EI: 05239147315)

[14] 和軍平, 陳為, 姜建國. 開關電源共模傳導幹擾模型的研究. 中國電機工程學報, 2005.4, 25(8): 50-55  (EI: 05269184502)