考虑边端效应的直线感应电机磁场定向控制研究

摘要

直线感应电机具有结构简单、便于维护、环境污染小、无需中间传动装置，可直接产生推力等优点。正因如此，直线感应电机已广泛用于交通、军事、航空等领域。但在实际应用中，直线感应电机耗能较多，这不仅需改进它结构的设计，更需通过采取合适的控制方法来提高其效率。磁场定向控制可以使旋转电机具有类似直流电机的优良调速特性和良好的动态响应性能，现已逐渐成为旋转电机控制的首选方案，对于直线感应电机而言，这也是一个很好的选择，因此对直线感应电机磁场定向控制进行研究是十分必要的。 直线感应电机与旋转电机的最根本的差别在于前者磁路的两端开断，这种特殊的结构会导致气隙磁场在横向和纵向均受到影响，这就是所谓的边端效应，边端效应具体又可分为横向边端效应和纵向边端效应。在所有的边端效应中，第二类纵向边端效应的影响最大，它会使电机性能变坏，且电机运行速度越高，它的影响越显著。不考虑边端效应，直线感应电机可沿用旋转电机的等效电路，旋转电机控制时，电机参数视为常数，直线感应电机由于边端效应的存在，电机参数会随速度发生变化，旋转电机的等效电路已不再适用。大部分直线感应电机模型是基于电磁场理论、傅利叶变换、空间谐波等方法，这些很多都并不可以直接用于磁场定向控制。本文采用有限元的方法，主要考虑第二类纵向边端效应的影响，在旋转电机等效电路的基础上，通过引入与速度相关的函数来修正励磁电感，建立了考虑边端效应的直线感应电机等效电路，并在该等效电路和旋转电机控制理论的基础上建立了考虑边端效应的直线感应电机次级磁场定向控制系统。最后，分别对考虑与不考虑边端效应两种磁场定向控制系统进行了仿真研究，仿真结果不仅表明了边端效应对电机性能的影响，而且验证了所用控制策略的正确性。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章 绪论

1.1课题的研究意义

1.2 国内外研究现状

1.2.1 LIM控制方法

1.2.2 LIM磁场定向控制

1.2.3 脉宽调制技术

1.2.4边端效应

1.3 研究的主要内容

第2章LIM边端效应分析

2.1 第一类横向边端效应

2.2第二类横向边端效应

2.3第一类纵向边端效应

2.4第二类纵向边端效应

2.5边端效应小结

第3章LIM等效电路

3.1 不考虑边端效应的LIM等效电路

3.2不考虑边端效应等效电路参数计算

3.3考虑边端效应的LIM等效电路

3.3.1等效电路一

3.3.2等效电路二

3.3.3等效电路三

3.3.4.等效电路四

3.3.5 LIM等效电路对比分析

3.4本文用LIM等效电路

3.5 LIM等效电路小结

第4章LIM磁场定向控制

4.1 磁场定向控制基本原理

4.2坐标变换理论

4.2.1三相静止到两相静止变换

4.2.2两相静止到两相旋转变换

4.2.3三相静止到两相旋转变换

4.3磁场定向控制分类

4.4磁场定向控制基本方程

4.5参数变化对磁场定向控制的影响

4.6考虑边端效应的LIM次级磁场定向控制数学模型

4.7仿真结果及分析

4.8仿真小结

结 论

致 谢

参考文献

附 录A

攻读硕士学位期间发表的论文