基于等效磁势法的直线电动机磁场及推力分析

利用解析法和有限元法分析了永磁同步直线电动机的磁场及推力。采用等效磁势法对直线电动机的气隙磁场进行了计算,推导出气隙磁密的解析表达式,利用有限元软件对直线电动机进行了二维平面建模,对气隙磁场进行了分析,将解析法与有限元法的计算结果进行了比较,验证了解析法计算的准确性。基于等效磁势法的结论,推导出直线电动机推力公式并计算出了直线电动机的推力,利用有限元法对直线电动机进行推力计算,通过实验测得实际直线电动机的推力,对比了三种方法的计算结果,证明解析法的计算结果是更加准确的。

改进型积分滑模算法在永磁同步直线电机中的应用

针对积分型滑模变结构控制算法在变工况时的不足,提出了改进型积分滑模变结构算法。首先通过理论分析搭建了永磁同步直线电机的仿真模型,并在此模型进行了改进型算法可行性的验证,通过验证得出该算法能够有效地改善变工况时超调量大、过渡时间长等缺点,提高了系统的鲁棒性。然后利用代码生成工具结合STM32CubeMX进行了代码生成和实验,进一步验证了改进型积分滑模变结构算法可以有效改善直线电机的控制性能。仿真结果和实验结果均表明,改进算法响应快速、超调小、控制精度优良,在永磁同步直线电机应用中具有可行性和有效性,能够为改善直线电机的控制性能提供参考。

基于动态矩阵的永磁同步直线电机速度控制

为了改善直线电机的动态响应性能,提高电机控制系统的鲁棒性,使电机稳定运行,基于预测控制理论,设计了适用于直线电机速度环控制的动态矩阵控制器,将传统的直线电机三闭环控制系统中的速度环PID控制器替换为动态矩阵控制器,并分别搭建基于PID速度控制器和动态矩阵速度控制器的永磁同步直线电机三闭环仿真模型,在此基础上给控制系统施加阶跃信号,并进行突加负载和突减负载的仿真,将2种控制器控制下的系统响应结果进行对比。仿真结果表明,当速度环采用动态矩阵控制后电机的响应速度更快,超调更小,使电机速度更快达到稳定。改进后的速度环控制器提高了直线电机控制系统的鲁棒性,改善了直线电机的动态响应性能,提高了控制系统的抗扰动能力,有利于电机在负载变化较大的情况下运行。

永磁电机自然散热及水冷系统分析

本文以一台110 kW永磁同步电机为研究对象,在有限元软件中计算了电机在额定工况下各部分的损耗,并求出对应的生热率.在有限元软件中计算了自然散热情况下电机的温升.在实验平台上进行电机的温升实验,将仿真与实验结果进行对比,证明有限元软件计算的准确性.在原电机模型基础上设置水冷结构,分析在有水冷情况下电机的散热情况.将自然散热和水冷散热进行对比,仿真结果表明水冷散热能够大幅降低电机稳定运行的温度,对今后研究降低大功率电机温升的方法提供经验和参考.

大功率永磁同步电机磁热耦合分析

本文以一台160kW永磁同步电机为研究对象,根据电机的结构参数在电磁仿真软件中建立了电机的有限元仿真模型,计算出电机在额定工况运行下的电磁场及铁耗和铜耗的分布情况。将三维模型导入到温度场仿真软件中并计算出各主要部分的体积,结合铁耗和铜耗的计算结果求出电机各主要部分的生热率,进而求出电机在额定工况下稳定运行后电机各部分的温度分布情况。在此基础上对电机进行温升实验,将两者结果进行对比,二者结果基本一致,证明磁热耦合仿真在分析电机内部温度场分布时准确性满足要求。

蚁群自寻优滑模控制在永磁同步直线电机的应用

本文以永磁同步直线电机(PMLSM)为研究对象,提出了基于蚁群自动寻优滑模控制策略.滑模结构对系统适应性强,蚁群算法具备较强的自学习能力,可以实现参数的自动寻优,把两者结合起来,充分发挥各自的优势,提高控制性能.首先通过理论分析建立了永磁同步直线电机的仿真模型,并基于此模型进行了算法验证,通过验证得出该算法可以有效改善直线电机控制性能,提高了系统鲁棒性.然后在永磁同步直线电机样机上进行算法验证,结果表明,算法控制效果优良,在永磁同步直线电机上具有可行性.