直線電機推力與垂向力解耦的矢量控制研究.pdf

1、直線電機地鐵是采用直線感應(yīng)電機驅(qū)動，利用輪軌完成其支撐和導向的新型城市軌道交通模式。由于造價低、振動小、噪聲低、爬坡能力強、牽引能力優(yōu)越、通過曲線半徑小、能耗低、污染小、安全性能好等諸多優(yōu)點而得到越來越多的應(yīng)用。 但是直線電機本身也有一些缺點，主要是它的效率和功率因數(shù)低。產(chǎn)生這樣結(jié)果的原因有兩方面，一是由于直線電機的大氣隙和邊端效應(yīng)的影響，二是由于直線電機初次級間存在的垂向力的作用。本文正是針對直線電機的這些缺點進行分析研究，通

2、過對邊端效應(yīng)和垂向力等特性的分析，采用有效的補償和優(yōu)化控制策略，從而可以顯著提高直線電機的能耗利用率。 本文分析了由直線電機的特殊結(jié)構(gòu)而帶來的電機特性的變化，特別是動態(tài)縱向邊端效應(yīng)和橫向邊端效應(yīng)的影響，建立了考慮端部效應(yīng)后直線感應(yīng)電機的動態(tài)數(shù)學模型，并推導了其在兩相靜止坐標系下的狀態(tài)方程。在此基礎(chǔ)上，采用s函數(shù)編寫了直線感應(yīng)電機的動態(tài)仿真模型。接著分析了直線感應(yīng)電機推力和垂向力的特性，并通過仿真實驗得到了電磁力的特性曲線。仿真結(jié)

3、果表明在直線電機運行過程中，特別是額定速度附近區(qū)間，其垂向力可達推力的2～5倍。所以要得到高性能的控制效果，就必須考慮直線電機的垂向力因素。 論文中討論了基于矢量控制的推力與垂向力解耦的控制方案，這種方法采用優(yōu)化后的磁鏈控制，在不改變電機運行性能的前提下使垂向力達到最小，從而實現(xiàn)電機運行能耗最小化的目的。還建立了直線感應(yīng)電機牽引控制仿真系統(tǒng)，通過仿真實驗初步驗證了這種方法在減小電機能耗方面的有效性。最后，利用直線電機牽引綜合實驗