永磁同步直線電機復雜機電耦合系統(tǒng)分析與控制方法.pdf

1、永磁同步直線電機可利用電磁推力直接驅(qū)動運動機構(gòu)生成直線運動，相對傳統(tǒng)“旋轉(zhuǎn)電機+滾珠絲杠”的間接驅(qū)動方式，具有高速度、高精度和大推力的優(yōu)點，在高性能制造裝備、精密測量儀器等領(lǐng)域具有廣闊的應用前景。本文針對永磁同步直線電機復雜機電耦合系統(tǒng)分析及控制方法展開研究，建立了機電耦合系統(tǒng)模型，提出了永磁直線同步電機的高效電磁場計算及精確仿真方法，提出了非正弦反電動勢永磁同步直線電機矢量控制新方法，開發(fā)了控制系統(tǒng)并進行了實驗驗證。
　　 本

2、文首先由電磁場麥克斯韋方程出發(fā)，闡述了永磁同步直線電機機電耦合系統(tǒng)的基本理論及分析方法，利用機電耦合系統(tǒng)的能量分析方法，推導了永磁同步直線電機推力方程，建立了機電耦合系統(tǒng)模型，為永磁同步直線電機的電磁場計算、機電耦合系統(tǒng)仿真以及控制系統(tǒng)設(shè)計與分析提供了理論基礎(chǔ)。
　　 針對永磁同步直線電機二維恒定磁場計算，闡述了二維恒定磁場邊值問題及其有限元計算方法，并對永磁同步直線電機端部效應力、齒槽效應力分別進行了計算。介紹了保角變換及數(shù)值

3、許-可變換，建立了考慮永磁體形狀的永磁同步直線電機的離散線電流等效模型，分析了線電流磁場的邊值問題在保角變換下的不變性，推導了基于保角變換的永磁同步直線電機復雜有槽氣隙的磁場求解公式，并利用磁場計算結(jié)果分析了永磁體形狀對永磁同步直線電機性能的影響。
　　 分析了永磁同步直線電機理想仿真模型，針對控制系統(tǒng)精確動態(tài)仿真，推導了相變量模型的狀態(tài)方程，考慮電機非理想結(jié)構(gòu)對永磁磁鏈、電感、齒槽力的影響，提出了一種基于電磁場數(shù)值計算結(jié)果的永

4、磁同步直線電機相變量仿真建模方法，利用Simulink/SimpowerSystems 建立了基于電感、齒槽力、永磁磁鏈樣條插值函數(shù)的永磁同步直線電機S-function 仿真模型，并實驗驗證了模型的有效性。
　　 傳統(tǒng)矢量控制基于正弦反電動勢假設(shè)，考慮非正弦反電動勢的影響，推導了表示為電流矢量及永磁磁鏈導數(shù)矢量點積形式的推力方程，得出了任意波形反電動勢表面式永磁同步電機的矢量控制原理?？紤]永磁磁鏈諧波的影響，引入d'q'軸坐標