大功率直线感应电动机推力脉动研究

直线电机边端效应是由定子铁心、次级开断所致的固有效应,该效应会引起电机电磁推力的不同频率的脉动。本文首先基于电磁推力公式对边端效应所致的推力脉动频率进行了理论分析。然后利用一维磁路法对动态纵向边端效应引起的次级感应涡流沿轴向的分布规律进行了理论分析和解析计算,根据次级感应涡流进而计算得到了动态纵向边端效应引起的转差频率两倍频推力脉动幅值的解析表达式,并得到了推力脉动幅值和不考虑边端效应时的电磁推力值的比例关系,最后通过峰值功率20 MW,最大出力900 k N的大功率直线感应电动机实验系统对分析结论进行了试验验证。理论分析和试验结果表明:计及边端效应时直线电机电磁推力存在供电频率两倍频和转差频率两倍频的脉动,其中转差频率两倍频的脉动由动态纵向边端效应导致,主要和次级极数以及转差频率有关。     

一种间歇脉冲式兆瓦级并联逆变器同步控制技术

分析间歇脉冲方式工作的大功率逆变器并联运行控制需求,研究主从脉冲同步控制策略,提出一种分布式控制和主从控制相结合的并联同步控制方法.通过拉氏变换推导环流和回路电感、脉冲差异时间等之间的关系.通过实现主从逆变器间开关器件脉冲差异在μs级以下,同时增大环流回路电缆电感,来抑制并联环流.该方法有效地提高逆变器的功率等级,较好地实现逆变模块的功率均分.实验结果表明,该方法能够有效地抑制环流,具有较好的并联均流效果.     

长初级直线感应电动机时延补偿控制策略

长初级双边直线感应电动机采用电流内环与位置外环相结合的双闭环控制策略时,内外反馈环引入的时间延迟恶化了控制系统的性能.针对电流内环具有确定性时延,采用了传递函数有理化的分析方法,同时针对位置外环网络传输时延的不确定性,设计了基于网络状态估计的PID参数增益调度方法对时延进行补偿.利用Matlab/SIMULINK建立了...     

双初级耦合直线感应电动机集总参数模型

在动子进行高速大推力运动场合,直线感应电动机可以设计为N(N≥2)台电机初级绕组上下并联布置共用一个次级的结构形式.本文针对N=2的情形,分析了双初级耦合直线感应电动机上下初级绕组边缘气隙磁场耦合和次级涡流路径耦合关系,在此基础上针对双初级耦合直线感应电动机中双初级上下定子单独通电、双初级同时通入同向电流、双初级同时通入反向电流等不同工况,建立了统一的集总参数模型,并进行了耦合参数的辨识.模型计算和小型试验样机实验结果吻合较好,证明了理论分析的正确性.     

晶闸管脉冲功率开关保护参数优化计算及其影响

晶闸管具有承受浪涌电流的特点,提出利用它构建强脉冲功率投切开关,代替传统切换开关。整个投切过程是在母线电流过零/电压过零时进行,因此冲击小、无电磁暂态过渡过程,且无拉弧现象。以ABB公司的5STP52U5200晶闸管为例,讨论工作于脉冲开关状态时它的反向恢复电流特点,并归纳出吸收电阻和电容的优化计算方法和设计准则。利用MATLAB的SIMULINK环境构建以晶闸管充当脉冲功率开关的整个试验回路的仿真建模,分析阻容吸收回路参数对晶闸管过电压的影响特性。该仿真模型能够正确反映晶闸管的开关暂态过程,具有良好的灵活性、与扩展性。试验验证了所提出的晶闸管的计算方法和设计准则的有效性,并有利于快速设计出满足工程需求的脉冲功率开关(阀)组件。     

多定子直线感应电机模型及间接矢量控制算法

针对多台定子(N≥2)上下并联布置共用一个次级结构的多定子直线感应电机,采用电压/电流空间矢量及其向量形式建立电机等效电路模型及其控制器模型。借助于控制器模型中电机次级动子板输出的机械功率,得到多定子直线感应电机输出电磁推力的计算表达式,并推导出适用于多定子直线感应电机的间接矢量控制方程。将该模型和控制算法应用于某型轨道交通列车试验线,实验结果表明,列车启动阶段速度超调量不超过1.10%,验证了理论分析的正确性。     

多定子直线感应电机故障模式下的电流过载特性

为了提高可靠性和安全性,长初级双边直线感应电机可以采用多台初级(N 2)上下并联布置共用一个次级的结构形式。针对多定子直线感应电机,对其数学模型进行了深入研究,并基于耦合参数等效电路模型,详细分析了两定子直线感应电机输出电磁推力与输入相电流及工作转差频率之间的函数关系,得到了其单台定子因故障而退出运行,另一台定子维持输出电磁推力不变时其三相电流的过载规律。利用某两定子双边直线感应电动机原理样机进行实验,实验结果与理论分析吻合,验证了理论分析的正确性。     

双九相储能电机系统性能研究

双九相储能电机是一种新型的多相电机,且工作过程一直为动态过程,难以采用传统解析方法进行详细研究,所以采用数值计算的方法分析双九相储能电机系统动态过程是十分必要的。首先以双九相储能电机为研究对象,建立了其dq0坐标系的数学模型,阐述了电机内部多相绕组之间电磁耦合关系,进而采用隐式梯形迭代算法建立了其数值仿真模型,在PSCAD/EMTDC中构建了完整的双九相储能电机系统仿真模型并进行了仿真计算。通过与实验室的小型原理样机的动态试验数据对比,验证了所建仿真模型的正确性,为工程样机的各种性能分析和含有双九相储能电机的系统分析计算提供参考。     

多定子直线感应电动机任务交班控制策略

长初级双边直线感应电动机为了进一步提高推力密度和可靠性,可以采用多台电机初级(N≥2)上下并联布置共用一个次级的结构形式.即使某台电机初级发生故障,仍然可以利用剩下N-1台电机完成预先设定任务.建立多定子直线感应电动机集总参数模型,重点研究由N台电机工作切换到N-1台电机工作,保证电机任务交班前后电磁推力不变的控制策略.在Matlab/SIMULINK环境下建立了多定子直线感应电动机任务交班仿真系统.通过两种任务交班策略的仿真对比分析,发现了多定子直线感应电动机任务交班策略中的技术难点,并提出了该领域需进一步深入研究的方向.     

双定子直线感应电机饱和特性分析

基于电磁场理论,提出一种双定子直线感应电机电感饱和特性的理论计算方法。该方法利用简化的多折线来近似实际的铁心磁化曲线,基于该简化磁化曲线,利用磁路法计算了电机的铁心磁阻及气隙磁阻,并将铁心磁阻折算到气隙磁阻中,推导出一种计及铁心磁阻的电机等效饱和气隙表达式,利用该式可方便的计算出电机饱和电感。另外,该文将三维有限元计算和理论解析计算相结合,有效的计及了电机端部线圈对饱和的影响。最后,建立了双定子直线感应电机的耦合饱和模型,并通过实验验证了模型的有效性。