城轨交通中直线感应牵引电机的效率最优控制

针对城市轨道交通中直线感应牵引电机效率较低问题,从控制角度研究电机的效率最优控制策略。建立直线感应牵引电机的数学模型,考虑边缘效应的影响将推力与磁通进行解耦,在分析法向力组成与特性的基础上,得出以初级电流为变量的数学表达式,结合最优化理论,考虑多个优化目标建立损耗最小函数,实现在满足水平推力的条件下对电机铜耗与法向力造成损耗的最优控制。仿真研究对比了采用普通矢量控制与本文所提方案的运行状况。仿真结果表明,直线感应牵引电机行程中恒速区段时间越长,损耗减少得越大,效率提高得越高。     

直线感应电机间接磁场定向悬浮牵引联合控制

基于气隙磁密分析,建立了适用于间隙变化的直线感应电机动态数学模型以及推力和法向力表达式.针对直线感应电机的运行状况,分析了法向力的排斥力分量和吸引力分量的特点,提出了一种新颖的基于间接次级磁场定向的推力、法向力独立控制策略.仅仅依靠单边直线感应电动机,实现了静态和动态稳定悬浮、以及悬浮状态下的稳定牵引运动,并在一台直线感应电机模型车辆上进行了实验.实验结果表明,提出的解耦控制方案对直线感应电机的悬浮牵引联合控制具有良好的效果.     

直线感应电机推力和法向力的解析计算与分析

针对直线感应电机特有的边缘效应对气隙磁场引起的畸变以及法向力不易解析计算的问题,通过电磁场分析量化表征纵向边缘效应对磁场的负面作用,并使用有效初级绕组相感应电势的方式得到等效系数.对导磁层和导电层的横向边缘效应,分别给出了相应的修正系数.给出计算直线感应电机运动方向磁密与法向力的解析方法.仿真计算与实验结果的比较表明:该方法能够准确定量计算不同气隙和供电频率下的推力和法向力的变化曲线,通过推力与速度、推力与气隙、法向力与速度等曲线,计算方法物理意义明确、计算简单,能够满足工程计算的需要.     

单边直线感应电动机直接推力控制方法研究

短初级长次级单边直线感应电动机的初级在进入和离开次级导体板时会产生涡流,引起气隙磁场畸变,造成损耗,严重影响电机的运行性能。通过量化体现动态纵向边缘效应的影响,得出直线感应电动机等效电路模型。根据直接转矩控制原理,建立了在不考虑和考虑边缘效应影响下的直线感应电动机直接推力控制系统模型,按照已知参数进行仿真。仿真说明该方法在直线感应电动机控制上取得了良好的控制性能。     

短定子超导直线感应电机性能研究

建立了短定子有、无铁心超导直线感应电机三维有限元分析模型,分析了额定工况下有、无铁心超导直线感应电机的涡流和磁场以及各分量的分布情况。研究了无铁心超导直线感应电机在不同频率下的推力变化规律,并与相同功率等级的铜线圈直线感应电机的牵引曲线进行了对比。对比了额定工况下有、无铁心超导直线感应电机的推力、法向力以及性能参数,可知无铁心超导直线感应电机的质量更轻,单位质量推力更大,但功率因数相对较低。     

次级非中心位置工况双边直线电动机有限元分析

在理想工况下双边型直线感应电机运行时,次级处于电机中心位置,由于曲线行程和振动等原因,初级会发生不同程度的横向偏移导致次级偏离中心位置,从而电机力特性发生较大变化。通过建立短初级双边型直线感应电机三维解析模型,给出了直线感应电机的数值计算方法和边界条件,获得初级不同偏移程度下直线电动机推力和法向力的表达式。对该工况下的直线感应电机进行三维有限元仿真,得到不同偏移程度下气隙磁场、推力和法向力的特性,分析了同一偏移下频率对非磁性次级电机的磁场和法向力影响。结果表明,随着初级偏移程度不断增大,气隙磁场的磁感应强度略有下降,而抑制偏移的法向力和推力逐渐增大。     

不同槽配合格栅型直线感应电机电磁特性研究

为了削弱横向边端效应,增大电磁推力,提出格栅型次级作为直线电机新型的拓扑结构。依据电磁场理论,采用有限元分析方法,建立了两类格栅型次级直线感应电机的有限元模型,在瞬态场下,分析了格栅型次级直线感应电机在不同初次级的槽配合时,两类格栅型次级直线感应电机推力、法向力的变化以及波动,对比分析了格栅型次级板与平板型次级的涡流分布以及横向气隙磁场的分布。考虑法向力的影响,计算了在合适槽配合下格栅型次级直线电机的净推力特性,同时得出了两类次级结构产生电磁推力和法向力随速度的变化曲线。通过以上的有限元分析,为直线感应电机优化设计提供了理论参考。     

大气隙直线感应电机的力特性分析

大气隙直线感应电机（气隙长度大于10mm）目前已经在地铁、轻轨中得到了很好的应用,在过山车、海盗船等大型游乐设备中也有很好的应用前景,其推力与法向力特性对系统性能很重要.该文介绍了该类电机的结构与设计所用的传统等值电路.通过实验证明,等值电路对计算电流与推力仍然有效,而法向力的计算与纵向边端效应对气隙磁场的影响则需要建立在有限元数值分析方法基础上;在此模型基础上分析了推力、法向力与电机初级电流大小、电流频率、气隙长度之间的关系.结果表明大气隙直线感应电机的法向力与推力之比小于普通直线感应电机,因此法向力基本不影响应用系统.该文的结论为此类电机的设计与应用提供依据.     

采用不同次级结构的单边直线感应电机性能分析

为研究直线感应电机特性受次级的影响程度,采用瞬态有限元方法对四种不同次级材料和结构的直线感应电机进行了分析,并对四种直线电机的堵动特性及机械特性进行了对比。分析结果表明,钢铜平板复合结构的直线感应电机在相同电负荷时,具有较大的电磁推力输出和较小的法向力,是应用于直线轨道交通的最佳选择。     

新型钢次级弧形直线感应电动机法向力研究

提出一种新型钢次级弧形直线感应电动机,采用多层行波电磁场理论建立该电机的区域模型,推导出法向力计算公式,建立该钢次级弧形直线感应电动机三维瞬态有限元仿真模型,仿真结果与解析计算结果相吻合。并与同参数的扁平形钢次级直线感应电动机作比较,结果表明这种钢次级弧形直线感应电动机在不改变推力的前提下能够减少法向吸力,提高推力与吸力比值,为该类电机的性能计算、优化设计奠定理论基础。     

基于自适应转子电阻估计器的感应电机逆解耦控制

提出了一种具有自适应转子电阻估计器的感应电机的逆解耦控制方法.首先通过非线性状态反馈获得感应电机的逆系统,将感应电机这个多变量、非线性、强耦合的对象动态解耦成转速与转子磁链两个二阶子系统;然后,采用模型参考自适应系统（MRAS）理论来设计转子电阻估计器,在线估计时变的转子电阻,从而保证在整个电机运行区域内,转速与磁链之间的输入输出解耦关系不变;最后,分别设计线性控制器对转速与磁链子系统进行闭环控制.仿真结果表明,提出的控制方案具有优良的动态和静态性能,且对电机参数变化具有强鲁棒性.     

异步电动机定子磁链与电磁转矩的逆系统解耦控制方法

为了实现脉宽调制电压源型逆变器供电的异步电动机调速系统定子磁链和电磁转矩的动态解耦控制，基于逆系统理论提出了一种新型的解耦控制策略。根据异步电动机调速系统的动态数学模型，证明了其逆系统的存在性，在此基础上得到了逆系统的输入输出方程。把得到的逆系统和异步电动机调速系统相级联，从而将多变量、非线性、强耦合的控制对象解耦成了两个一阶线性子系统，分别称为转矩子系统和磁链子系统，利用线性控制理论对各个调节器进行了设计，实现了定子磁链和电磁转矩对各自参考值的全局渐进跟踪。使用Matlab软件进行了仿真实验，实验结果验证了控制方案的可行性。     

基于气隙磁场定向的无轴承异步电机非线性解耦控制

无轴承异步电机是一个强耦合的非线性复杂系统 ,实现其电磁转矩和径向悬浮力之间的解耦控制是该电机稳定运行的前提。本文在研究电机磁悬浮机理的基础上 ,利用电枢绕组气隙磁场定向控制来实现两者之间的动态解耦控制。实验证明该控制算法不仅能实现电机稳定的悬浮 ,而且使电机具有良好的调速性能     

基于模糊控制的直线感应电动机控制系统研究

传统的PID调节器整定要依赖于被控对象的精确的数学模型。直线感应电动机精确的动态数学模型很难建立，提出了一种基于模糊控制的直线感应电动机矢量控制方法。用模糊控制器代替VVVF矢量控制系统的PID转矩调节器和PID磁链调节器。仿真和实验结果表明：该方法比基于矢量控制的VVVF交流传动系统具有更好的控制效果，还大大提高了整个控制系统的性能。     

基于I-ω法磁场辨识的无轴承异步电动机矢量控制

集旋转与悬浮于一体的无轴承异步电动机是一个非常复杂的非线性系统,电磁转矩与径向悬浮力的非线性解耦是实现电机稳定悬浮运行的基础.气隙磁场定向控制算法复杂,且没有实现两者的动态解耦.提出了基于转矩绕组转子磁场定向控制算法,径向悬浮控制所需的气隙磁场通过I-ω实时辨识.仿真结果表明,电磁转矩与径向悬浮力实现完全解耦,验证了所提方案的有效性.     

神经元控制器在数字调速系统中的实现和应用

神经网络具有自学习、自适应能力 ,用于控制时可不依赖控制对象的数学模型。异步电机矢量控制技术是通过坐标变换 ,实现对定子电流的励磁分量与转矩分量的解耦控制。为实现对交流电机快速和精确控制 ,本文基于单神经元设计出用于异步电机矢量控制的自适应磁链和转速控制器 ,利用神经元的自学习功能在线调节连接权重 ,实现自适应控制。并将此设计应用于由数字信号处理器 (DSP)实现的交流电机矢量控制系统中 ,实验表明此方法设计的控制器结构简单 ,易于数字化实现 ,控制系统动态性能良好。     

基于神经网络控制的两电动机同步系统研究

以多变量、非线性、强耦合的两电动机同步控制系统为研究对象,对变频器供电的感应电机系统进行重点研究,建立两电机同步系统的数学模型.采用RBF神经网络自适应PID控制器,结合自适应神经元解耦补偿的解耦控制技术,设计了两电机同步调速系统的神经网络控制器,试验结果表明该方法可以实现电机转速和皮带张力的解耦控制.     

神经元控制器在数字调速系统中的实现和应用

神经网络具有自学习、自适应能力,用于控制时可不依赖控制对象的数学模型.感应电动机矢量控制技术是通过坐标变换,实现对定子电流的励磁分量与转矩分量的解耦控制.为实现对交流电机快速和精确控制,本文基于单神经元设计出用于感应电动机矢量控制的自适应磁链和转速控制器,利用神经元的自学习功能在线调节连接权重,实现自适应控制.并将此设计应用于由数字信号处理器(DSP)实现的交流电机矢量控制系统中,实验表明此方法设计的控制器结构简单,易于数字化实现,控制系统动态性能良好.