中低速磁浮车用LIM次级对电机特性及控制参数的影响研究

摘要

在城市交通中，中低速磁浮列车因具有较好的经济性和较低的施工难度，在运行中悬浮于轨道上方，由直线电机驱动，没有车轮和相应的传动系统，与地面不直接接触，所以噪声小，无摩擦损耗，维护方便，具有很好的发展前景。直线感应电机(LinearInduction Motors，LIM)作为中低速磁浮列车的驱动系统也存在明显的缺点，即大气隙和铁心开断引起的端部效应在电机内部产生一些额外的损耗，造成电机效率和功率因数偏低。为了提高直线感应电机的性能，本文根据电机次级的变化对电机特性的影响，通过调整控制参数和改变电机次级结构，达到改善电机性能的目的。
　　首先，对直线感应电机工作原理、基本概念以及其特有的边端效应进行了简要介绍，建立考虑端部效应的直线感应电机T型等效电路。分析了初级频率、次级铝板厚度、次级电导率、气隙大小对电机控制转差频率的影响。得到了转差频率调整后，不同次级电导率和控制参数下电机推力、法向力、效率和功率因数特性。
　　其次，利用有限元仿真软件对不同控制参数和不同次级电导率下的控制转差频率进行仿真验证，修正了第三章所选控制参数;并对次级背铁磁导率改变和背铁叠片结构进行仿真分析。
　　最后，改变直线感应电机次级导电板结构，选择梯形槽次级结构进行研究，运用有限元仿真软件，对梯形槽次级导条形状、齿槽比例、槽数以及位置进行优化。电机次级结构应该综合考虑电机效率、制造成本和机械强度等方面，并随着技术进步，次级结构仍有优化的空间。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 课题研究意义

1．2 国内外研究现状

1．3 直线电机次级材料和次级结构

1．3．1 直线感应电机次级材料

1．3．2 直线感应电机次级结构

1．4 本文主要研究内容

第2章 直线感应电机分析模型

2．1 直线感应电机的工作原理

2．2 直线感应电机的边端效应

2．2．1 第一类纵向边端效应

2．2．2 第二类纵向边端效应

2．2．3 第一类横向边端效应

2．2．4 第二类横向边端效应

2．3 LIM的等效电路

2．3．1 等效电路参数推导

2．3．2 纵向边端效应系数

2．3．3 横向边端效应系数

2．4 直线感应电机法向力

2．5 本章小结

第3章 次级参数对电机特性的影响

3．1 控制转差频率对电机特性的影响

3．1．1 直线感应电机推力和法向力

3．1．2 初级频率与控制转差频率的关系

3．2 气隙大小对电机特性的影响

3．2．1 电机推力与法向力随气隙变化关系

3．2．2 气隙变化时选择临界转差频率电机的特性曲线

3．3 次级导电板板厚度对电机特性的影响

3．3．1 电机推力和法向力随次级导电板厚度变化关系

3．3．2 次级导电板厚度变化选择不同控制参数时电机的特性曲线

3．4 次级导电板电导率对电机特性的影响

3．4．1 电机推力和法向力随电机导电板电导率变化的关系

3．4．2 临界转差频率选取方法

3．4．3 临界转差频率和法向力过零点转差频率的选取

3．4．4 次级导电板电导率变化时选择不同控制参数电机的特性曲线

3．5 本章小结

第4章 直线感应电机有限元分析

4．1 直线感应电机有限元模型

4．2 有限元模型激励源设置

4．3 有限元仿真的转差频率选取

4．3．1 选取恒电压阶段推力最大值附近转差频率

4．3．2 选取法向力过零点附近转差频率

4．4 次级铁轭磁导率变化对电机推力和法向力的影响

4．5 次级采用叠片式结构对电机推力和法向力的影响

4．6 本章小结

第5章 梯形槽次级结构LIM特性研究

5．1 梯形槽次级直线感应电机涡流分布和等效电路

5．1．1 涡流分布

5．1．2 等效电路

5．2 梯形槽次级直线感应电机有限元分析

5．2．1 不同导条形状对电机推力和法向力的影响

5．2．2 不同齿槽比例对电机推力和法向力的影响

5．2．3 初级区域内不同槽数对电机推力和法向力的影响

5．2．4 次级导条在背铁的不同位置对电机推力和法向力的影晌

5．3 本章小结

结论与展望

致谢

参考文献

攻读硕士研究生学位期间发表的论文及科研成果