电磁发射用直线感应电机位置检测系统关键技术研究

电磁发射用直线感应电机采用基于传感器阵列的位置检测系统。该系统以电感式接近开关作为位置传感器并构成传感器阵列,通过电涡流效应感应动子运动并生成相应位置信号。利用位置算法对位置信号进行计算可以实时准确地得到动子位置。设计了位置检测系统的基本原理和拓扑结构,提出系统的参数设计方法。深入研究位置传感器的工作机理,建立传感器内部参数与输出特性的数学模型,分析了适用于电磁发射工况的传感器参数条件。进行位置传感器的性能测试,并在此基础上研制了实际的位置检测装置。通过实际发射平台验证,所设计的位置传感器和位置检测系统能够较好地实现电磁发射特殊工况下的动子位置测量并顺利完成发射任务。

长初级双边直线感应电机制动特性研究

长初级双边直线感应电机(double-sided linear induction motor,DSLIM)制动时短次级作用区域与未作用区域的气隙磁场不同,造成的纵向动态边端效应对电机制动性能产生一定影响。该文建立长初级DSLIM解析模型,在考虑电机横向边端效应与纵向动态边端效应的基础上,推导长初级DSLIM回馈制动与直流能耗制动时气隙磁密和制动力解析公式,分析长初级DSLIM随滑差率、品质因数、次级速度、次级电阻等参数变化下的制动特性,定量分析纵向动态边端效应对回馈制动与直流能耗制动的不同影响。研究显示电机回馈制动时的纵向动态边端效应在滑差率接近零时变小,直流能耗制动时的纵向动态边端效应在最大制动力时最强,通过增加次级作用区域极数和电机低滑差率制动能有效抑制纵向动态边端效应。建立了一台实验样机三维有限元模型,进行了仿真与实验,结果验证了长初级DSLIM制动特性计算方法的准确性与实用性。

基于Backstepping理论的直线牵引电机无速度传感器控制

在动态边端效应的作用下,直线牵引电机参数会发生显著地变化,导致无速度传感器控制性能恶化。该文以中低速磁悬浮列车直线电机为研究对象,利用backstepping控制理论和MRAS相结合的速度辨识方案实现高性能直线电机无速度传感器矢量控制。首先,给出以定子电流、转子磁链为状态变量的直线电机状态空间模型;然后,在状态空间模型的基础上引入附加状态变量,改写直线电机状态方程;利用backstepping控制理论设计含有校正项的直线电机观测器模型,并以观测器模型作为可调模型,以电机实际模型作为参考模型,建立速度辨识的模型参考自适应系统,并采用李雅普洛夫稳定性理论得到速度辨识算法。最后,对该方案进行仿真及硬件在环测试,结果验证了该方案的可行性。

基于空间矢量调制的异步电机直接转差线性控制(英文)

由于直接转矩控制策略对定子磁链和电磁转矩采取非线性滞环控制,电机的电磁转矩、磁链幅值、相电流存在稳态误差。该文提出基于空间矢量调制的异步电机直接转差线性控制策略(direct slip linear control based on space vector modulation,DSLC-SVM)。该策略不含坐标变换,无电流环,只需辨识定子磁链。与传统直接转矩控制策略相比,由于对转差进行直接线性控制,DSLC-SVM策略可以减小转矩和磁链误差,降低相电流的总谐波失真(total harmonic distortion,THD)。比较了2种控制策略改变转差的能力,通过对比实验,验证了该文所提算法的正确性和可行性。