直線電機(jī)推力與垂向力解耦的矢量控制研究.pdf

1、直線電機(jī)地鐵是采用直線感應(yīng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，利用輪軌完成其支撐和導(dǎo)向的新型城市軌道交通模式。由于造價(jià)低、振動(dòng)小、噪聲低、爬坡能力強(qiáng)、牽引能力優(yōu)越、通過(guò)曲線半徑小、能耗低、污染小、安全性能好等諸多優(yōu)點(diǎn)而得到越來(lái)越多的應(yīng)用。 但是直線電機(jī)本身也有一些缺點(diǎn)，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(jī)的大氣隙和邊端效應(yīng)的影響，二是由于直線電機(jī)初次級(jí)間存在的垂向力的作用。本文正是針對(duì)直線電機(jī)的這些缺點(diǎn)進(jìn)行分析研究，通

2、過(guò)對(duì)邊端效應(yīng)和垂向力等特性的分析，采用有效的補(bǔ)償和優(yōu)化控制策略，從而可以顯著提高直線電機(jī)的能耗利用率。 本文分析了由直線電機(jī)的特殊結(jié)構(gòu)而帶來(lái)的電機(jī)特性的變化，特別是動(dòng)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(jī)的動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型，并推導(dǎo)了其在兩相靜止坐標(biāo)系下的狀態(tài)方程。在此基礎(chǔ)上，采用s函數(shù)編寫(xiě)了直線感應(yīng)電機(jī)的動(dòng)態(tài)仿真模型。接著分析了直線感應(yīng)電機(jī)推力和垂向力的特性，并通過(guò)仿真實(shí)驗(yàn)得到了電磁力的特性曲線。仿真結(jié)

3、果表明在直線電機(jī)運(yùn)行過(guò)程中，特別是額定速度附近區(qū)間，其垂向力可達(dá)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(jī)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(jī)運(yùn)行性能的前提下使垂向力達(dá)到最小，從而實(shí)現(xiàn)電機(jī)運(yùn)行能耗最小化的目的。還建立了直線感應(yīng)電機(jī)牽引控制仿真系統(tǒng)，通過(guò)仿真實(shí)驗(yàn)初步驗(yàn)證了這種方法在減小電機(jī)能耗方面的有效性。最后，利用直線電機(jī)牽引綜合實(shí)驗(yàn)