直线感应电机效率优化控制技术综述

直线感应电机因不需要中间转换及传动装置而直接产生推力的特点,成为直线驱动场合的首选,现已在交通、军事、工业等领域得到广泛应用。但因受磁路开断、半填充槽、大气隙等影响,直线感应电机存在运行效率低等问题。为此,亟需采用效率优化控制方法合理控制其励磁水平,降低相关损耗,从而提升直线感应电机运行效率。该文归纳了国内外直线感应电机效率优化控制技术的研究现状,分析总结了迄今所存在的关键问题,并讨论了未来直线感应电机高效控制技术的发展方向。

基于在线参数辨识补偿的直线感应电机低开关频率模型预测控制策略

为降低变换器硬件成本及开关损耗,强电流大功率的轨道交通用直线感应电机及驱动系统通常需运行在低开关频率模式下。但是,传统的低开关频率控制方法经常会在引入较为严重的谐波电流和推力波动的同时放大微处理器离散化带来的影响,从而恶化观测器性能。针对该问题,该文提出一种带在线参数辨识的多步长有限集模型预测控制策略,可有效降低低开关频率下的电流谐波,同时利用高精度参数增强系统的可靠性。首先,采用目标函数带开关项的模型预测控制算法,实现了高采样频率下的低开关频率控制,并借助多步长模式成功抑制了因开关频率降低所引起的谐波含量上升等问题。其次,详细对比分析了两种方法控制下的低开关频率模式对观测器性能的影响。基于分析结果,同时考虑到轨道交通用直线感应电机中励磁电感受边端效应影响程度较深,进一步综合分析了该模型预测方法的参数敏感性并引入参数在线辨识算法,实现了低开关频率下的励磁电感的精确估计,提高了模型预测控制算法的预测精度和参数鲁棒性,降低了驱动系统的谐波含量。大量仿真和实验充分表明,所提出的方法可很好地实现低开关频率下直线感应电机励磁电感的准确跟踪,配合多步长模型预测控制算法,可对驱动系统电流谐波进行有效抑制。

考虑逆变器谐波影响的轨道交通用直线感应电机多层次多目标优化方法

由于轨道交通用直线感应电机固有的大气隙、端部效应和逆变器谐波等影响,该类电机难以获得较高的效率和功率因数。为克服相关问题,该文提出一种考虑逆变器谐波影响的多层次多目标优化方法。首先,基于传统的基波等效电路,建立考虑逆变器影响的直线感应电机谐波解析模型,进而得到优化目标函数的解析表达式;随后,通过对电机参数敏感性进行分析,明确了七个主要的参数,并将其作为后续的优化变量;然后,为减少优化时间和提高优化效果,该文对皮尔逊系数和方差进行了深入研究,找出了影响电机性能的主要和次要变量,从而将单层优化转化为多层优化;最后,大量仿真和实验结果表明,基于该文优化方法得到的直线感应电机可以提升效率和功率因数约5.0%和12.7%。