永磁直线同步电动机暂态数学模型研究

摘要

作者所研究的永磁直线同步电动机(PMLSM)是一种新型节能电机。它具有推力强度大、损耗低、时间常数小、响应快、控制比较容易等一系列优点，在工业中得到广泛应用。关于PMLSM稳态性能研究的文章较多，但对其暂态过程的研究很少。本文在合理假设的基础上，以永磁直线同步电动机驱动的运输系统为研究对象对其暂态过程进行了研究。采用电机的绕组函数理论对PMLSM的初级绕组进行了傅立叶分析，导出了PMLSM三相绕组函数；通过分析电机暂态过程中的磁力线形状，提出了机械气隙区域内的气隙导磁系数表达式及由初级开槽、次级永磁体与隔磁块磁导率不同调制而成的初次级复合气隙导磁系数表达式，由此得到电机总的瞬时气隙导磁系数和瞬时电感系数表达式；由线电压方程和电机运动方程，建立了PMLSM的暂态数学模型。采用MATLAB的SIMULINK工具对其建模，并对电机的起动过程进行了仿真。仿真曲线与实验曲线相符。该模型较好地考虑了开槽效应、电感参数随电机动子位移及初始位置的变化、绕组不对称及边端效应等因素。

目录

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1绪论

1.1永磁直线同步电动机(PMLSM)的发展及应用现状

1.1.1永磁直线同步电动机(PMLSM)的发展及在机床上的应用

1.1.2 PMLSM用于运输系统

1.2直线电机暂态过程研究的方法及现状

1.2.1一般假设

1.2.2研究方法及现状

1.3本文任务

2永磁直线同步电动机(PMLSM)的磁势分析

2.1引言

2.2永磁直线同步电动机(PMLSM)次级的磁势分析

2.2.1稀土永磁钕铁硼(NdFeB)的磁性能及动态特性分析

2.2.2 NdFeB的磁势分析

2.3 PMLSM初级磁势分析

2.3.1假设

2.3.2绕组函数的计算

2.3.3瞬时对称分量法研究

2.4本章小结

3永磁直线同步电动机(PMLSM)暂态数学模型研究

3.1 PMLSM的物理模型、特点及假设

3.2 PMLSM暂态数学模型的建立

3.2.1建立电压方程式

3.2.2建立磁链方程式

3.2.3建立运动方程

3.3电机的自感系数和互感系数的计算

3.3.1电感参数概述

3.3.2旋转电机的电感参数的计算方法

3.3.3直线电机电感参数的特点及本文采用的计算方法

3.3.4气隙导磁系数的计算

3.4漏电感的计算

3.4.1槽漏电抗xLlp的计算

3.4.2端部电抗的计算

3.5本章小结

4永磁直线同步电机暂态过程仿真

4.1引言

4.2仿真工具-SIMULINK的应用

4.3样机暂态过程的仿真模型的建立及其仿真

4.3.1永磁直线同步电动机仿真模型建立的几种方法

4.3.2样机的具体参数计算

4.3.3电感计算式中的一些常量值的计算

4.3.4样机的气隙导磁系数的仿真与结果分析

4.3.5建立样机的三相电感参数的仿真模型

4.3.6 PMLSM的漏电感的计算

4.3.7样机暂态仿真模型建立与仿真曲线

4.3.8仿真结果分析

4.4本章小结

5实验研究

5.1引言

5.2实验装置

5.2.1采集系统的软硬件设计

5.2.2永磁直线同步电动机实验样机

5.3实验测试结果及分析

5.3.1实验曲线

5.3.2实验结果分析并与仿真曲线比较

5.4本章小结

6结论

参考文献

附录

致谢