直线电机分段供电协同控制策略

针对多个变流器交替为长定子直线电机多个定子段分段供电存在的问题,该文提出一种电流协同控制策略来减小推力波动。首先,优化电机电路连接拓扑,将由同一变流器供电的定子段的中性点连接在一起,采用电流过零开通的切换策略,使得电流由一个定子段切换至另一个定子段的过程中,变流器的电流连续无畸变。然后,建立电机单个定子段(简称单元电机)的电压和推力方程。根据单元电机的状态方程,得出2个单元电机的电流之和、电流之差对应的状态方程及推力表达式,设计相应的电流协同控制器。通过2个单元电机的电流之和来控制系统输出推力、2个单元电机的电流之差来控制推力波动。该电流控制策略减少了动子过分段时产生的推力波动,实现推力与电流偏差导致的推力波动之间的解耦控制。仿真和实验结果验证了所提电流协同控制策略的有效性。

考虑悬浮牵引耦合的常导高速磁浮列车牵引性能仿真

常导高速磁浮列车长定子直线同步电机(LLSM)定子电枢电流和动子励磁电流产生的磁动势共同作用形成气隙磁场,实现车辆悬浮和牵引,所以悬浮力和牵引力之间存在耦合。基于MATLAB/Simulink建立了牵引供电系统的仿真模型,采用不考虑悬浮牵引耦合的LLSM数学模型,在恒定励磁电流条件下仿真计算了牵引性能;采用考虑悬浮牵引耦合的LLSM数学模型,其以有限元仿真数据为样本库,基于线性回归最小二乘方法拟合得到,在恒定悬浮力条件下仿真计算了牵引性能。通过对比两种仿真结果,分析了耦合作用的影响。

考虑悬浮导向间隙变化的长定子直线同步电机力性能分析

常导高速磁浮列车长定子直线同步电机由于特殊的分离结构,气隙由悬浮与导向系统决定,导致牵引力与悬浮力容易受到悬浮与导向系统性能的影响。研究了一个长定子段下垂、悬浮磁极模块纵向倾斜和横向偏移三种工况对气隙的影响,基于有限元软件建立了2D与3D有限元模型,计算分析了长定子直线同步电机的牵引力和悬浮力,揭示了气隙变化对力的影响规律。分析结果可以为高速磁浮列车的牵引系统设计与控制提供参考。

长定子直线感应电机饱和特性和非线性计算

提出了一种应用于电磁发射场合的新型无槽双边长定子直线感应电机,该电机取消了传统电机的齿槽结构,增大了电机定子绕组的导电面积,降低了电机损耗和温升。基于电磁场有限元仿真计算得到了电机定子漏感和励磁电感的饱和特性,给出了电机非线性工况的计算方法。实验结果和计算结果的比较验证了计算方法的正确性。

长定子同步直线电动机的设计及其优化

详细讨论了长定子同步直线电动机的设计过程 ,给出了电机基本参数以及推力与电流比的计算公式。并采用遗传模拟退火算法对长定子同步直线电动机进行了优化 ,取得了良好的优化效果。

高速磁悬浮列车定位测速系统

为实现高速磁浮列车位置和速度检测,提出一个检测方案.该方案通过检测长定子直线同步电机的齿 槽和轨道旁固定位置的绝对位置参考板获取相对位置与绝对位置信号,并利用这2个信号相互校验,消除检测过程中产生的误差.在与上海高速磁浮示范运营线完全相同的长定子上进行的实验结果证明所提方案是可行的.

位置信号延时对牵引力控制性能的影响分析

为了研究高速磁悬浮列车牵引控制技术,获得高性能的动静态控制性能,针对高速磁悬浮列车位置检测传输的特殊性,介绍了位置检测系统的基本构成,分析了位置信号延时产生的原因。依据交流电机磁场定向控制原理以及自动控制理论,推导了长定子直线同步电机牵引控制系统传递函数及其状态方程,分析了位置信号检测延时对牵引力控制动静态性能的影响。结果表明位置信号检测延时会造成系统稳态下牵引力损失,导致控制系统动态性能变坏,系统运行带宽减小。

基于假设坐标系法的长定子直线同步电机无速度传感器算法

针对长定子直线同步电机的牵引控制提出了一种无速度传感器算法。该算法根据假设坐标系与实际动子坐标系之间的角度偏差来构造扰动观测器来观测假设坐标系中的反电动势值,并利用反电动势通过反三角函数获得角度偏差,通过修正这一偏差来获得动子位置和速度信息。整套算法在IOWorks环境中开发,并在基于VME总线的控制系统中进行实验。实验结果表明本算法能够很好地估算出动子的位置和速度信息。

长定子直线同步电动机轨道空间处的电枢反应电抗和谐波漏抗

介绍了长定子直线同步电动机轨道空间处定子磁场的特点,提出了轨道空间处电枢反应 电抗和谐波漏抗的计算方法,并以磁悬浮列车Transrapid-08为例,验证了该法的正确性。

用于磁悬浮列车的长定子同步直线电动机的电磁设计

介绍用于磁悬浮列车中的长定子同步直线电动机的工作原理,指出其电磁设计特点,特别是与一般旋转电机在设计上的不同之处.并编制了电磁设计程序,为长定子同步直线电动机的计算提供了依据.

德国磁悬浮列车TR07推进和制动系统

论述了德国磁悬浮列车 TR0 7推进和制动系统的工作原理、电机设计参数及供电技术。指出采用长定子同步电动机推进方式的 TR0 7具有电机工作效率高、功率因数高、运行成本低等优点。

磁悬浮电梯设计与控制

提出了一种磁悬浮电梯,曳引电动机为双边长初级短次级直线感应电动机,建立了磁悬浮曳引电动机电路模型。分析了电梯运行速度曲线,设计了电梯用直线感应电动机VVVF控制系统,对双边长初级绕组实行分段控制。仿真验证了该设计磁悬浮电梯的可行性。

基于硬件在环实时仿真平台的高速磁悬浮列车牵引控制策略

常导电磁吸引型磁悬浮列车采用长定子直线同步电机进行驱动,由于磁悬浮列车运行环境构建复杂、成本高,实际建设高速磁悬浮试验线存在诸多困难。为了在实验室中开展高速磁悬浮交通牵引控制策略的相关研究,搭建硬件在环实时仿真平台是非常必要的。该文介绍的基于RT-LAB仿真机的硬件在环实时仿真平台,包括背靠背型三电平变流器、长定子直线同步电机和牵引控制系统,可以验证高速磁悬浮列车牵引控制系统的性能、牵引控制策略以及系统接口等,对于掌握高速磁悬浮交通的核心技术具有重要价值。

长定子直线同步电机电磁推力计算和故障分析

提出一种基于电路-磁场耦合的数学模型对磁悬浮列车用长定子直线同步电机进行建模,基于磁链方程的基础上推出电磁推力公式,实时计算直线电机的运行状况,得出电磁推力随定子电流、励磁电流、气隙高度的变化特性曲线,通过与ANSYS结果的对比验证了公式的正确性。对直线同步电机运行时可能发生的潜在内部故障进行仿真,观察电流、电磁力在不同故障类型和故障短路比下的区别,为直线同步电机故障诊断提供理论依据。

基于滑模观测器的高速磁浮无传感器控制

常导电磁吸引型磁悬浮列车在高速运行时采用双端供电的供电模式。针对磁悬浮列车采用双端并联供电的特殊模式,设计了基于滑模观测器的无传感器控制策略。本文首先建立了在双端供电模式下长定子直线同步电机的数学模型,并根据给定电流与反馈电流间的误差设计了滑模观测器,然后由该误差来重构电机的扩展反电势。最后通过正交锁相环技术,提取扩展反电势中的转子位置信息,实现无传感器控制。在Simulink中搭建了仿真模型,并通过半实物仿真平台进行验证,仿真结果证明该控制策略是有效可行的。

磁悬浮列车在双端供电模式下的无速度传感器控制

磁悬浮列车实现稳定运行的核心技术在于如何准确获取列车的速度、位置和电机角度信息。针对磁悬浮列车在高速运行时采用并联供电的特殊模式,将交流电机的扩展反电动势原理推广到长定子直线同步电机的控制中,建立长定子直线同步电机供电系统的数学模型;借鉴旋转电机的扩展反电动势原理,设计磁浮列车的扩展反电动势观测器;采用锁相环的方法得到磁悬浮列车的速度以及转子角度。在半实物仿真平台上验证了该无速度传感器控制策略的有效性。

中速磁悬浮列车分段式长定子永磁直线同步电机牵引控制策略

采用分段式长定子永磁直线同步电机牵引的中速磁悬浮列车在定子段换步时,相邻定子段绕组交链的永磁磁链的改变会导致牵引力损失,除此以外,在牵引过程中,馈电电缆长度的增加使得电机漏阻抗增大,在变流器供电容量的限制下,列车无法在试验线中完成全速度运行。该文首先建立含有定子段换步的长定子永磁直线同步电机数学模型,在此基础上,提出全速度运行的换步控制策略,以及适用于该电机的弱磁控制策略。该策略对q轴电流实时分配,保证在换步区间相邻定子段的q轴电流均跟随参考值;利用电机端电压计算得到d轴电流参考值,使电机在id=0控制和弱磁控制两种工况之间平滑切换。通过硬件在环实验,验证了采用所提策略可在线路长度和变流器容量限制下,实现列车全速度运行,并消除电机在定子段换步时的牵引力损失。

高速磁浮列车长定子直线同步电机铁耗分析

常导高速磁浮列车采用长定子直线同步电机(LLSM)驱动,其定动子铁耗与运行速度紧密相关,准确计算铁耗并分析其影响因素对更高运行速度的磁浮列车非常重要,本文基于有限元分析了LLSM的铁耗。根据磁场特性为LLSM建立了三种仿真模型,分别计算没有被动子覆盖区域的定子铁心磁场和被动子覆盖区域端部、中间的定动子铁心磁场,采用快速傅里叶变换得到了磁通密度基波和高次谐波分量;基于通用铁耗分立计算模型计算了各次磁通密度分量产生的铁耗,再根据叠加原理把三个区域磁通密度分量产生的铁耗相加就可以计算得到一段1.2 km长定子下LLSM的铁耗;对比不同速度下的铁耗得到了运行速度对铁耗的影响规律,同时也分析了铁心材料对铁耗的影响。结果表明,长定子铁耗主要由磁通密度的基波和5次、7次谐波产生,而动子铁耗则主要由齿槽效应引起的6次谐波磁通密度产生,两部分铁耗都随着运行速度的提高而快速增大。

高速磁浮列车长定子直线同步电机参数计算

高速磁浮列车牵引系统的核心部件是长定子直线同步电机。针对于TR08型高速磁浮列车长定子直线同步电机参数进行了理论计算,推导出电枢反应电抗、定子漏抗、定子电阻及电励磁电动势的解析表达式。建立基于长定子直线电机和线路参数的精确阻感等效电路模型。通过磁浮试验线长定子直线同步电机参数测试验证所提计算方法的正确性。为长定子直线同步牵引电机的控制和稳态性能分析奠定基础。

换步方法对高速磁浮列车牵引特性的影响分析

常导磁浮列车采用长定子直线电机驱动方式,定子沿轨道铺设,因此采用换步方法对直线电机分段供电以降低能耗,保证电机端电压。文章研究高速磁浮长定子直线同步电机换步方式,对比两步法和三步法换步特性对磁浮车辆牵引特性及动力学性能的影响,分析2种换步方式的适用工况,通过仿真证明了两步法可用于匀速路段以减少设备投资,三步法性能优于两步法,可保证牵引能力。