考虑纵向动态边端效应的短初级直线感应电机等效电路改进模型

直线感应电机由于纵向动态边端效应的存在,在运行过程中会产生附加损耗和附加力,使得电机性能表现变差。针对该问题,本文从传统等效电路出发,通过在原有励磁支路上添加并联边端效应支路的方式,构建了考虑纵向动态边端效应的短初级直线感应电机等效电路改进模型,并推导了边端效应支路上的电磁参数。试验结果表明,本文提出的等效电路改进模型与传统等效电路相比,推力计算误差更小,验证了本文提出的改进模型准确性。

考虑动态边端效应的六相直线感应电机数学模型及矢量控制

针对直线电机动态边端效应导致参数时变、推力下降的问题,以短初级双边六相直线感应电机为研究对象,考虑动态边端效应,详细分析初级运动速度、次级漏感对感应涡流变化和等效激磁电感下降的影响规律。通过涡流损耗计算推导次级等效电阻表达式并利用广义Clack变换解耦,建立六相直线感应电机考虑动态边端效应的数学模型。基于该模型提出一种动态边端效应修正系数在线计算的矢量控制策略,该策略通过直接修正滑差频率和转矩电流,能够补偿动态边端效应造成的推力下降,提高系统的控制精度。通过搭建仿真模型和实验平台,验证了所述理论及所采用控制策略的正确性。

动态边端效应下直线感应电机最小损耗控制

针对当前直线电机应用中提升效率的需求和其效率优化策略中损耗模型准确性和复杂度难以取舍的问题,对直线感应电机提出了一种考虑动态边端效应和漏感影响,同时复杂度适中的新型最小损耗策略。通过计算最优磁链,重新平衡d-q轴电流。文章首先基于改进的双三相直线感应电机数学模型推导出一种新型稳态损耗模型,并由此模型设计出完整的最小损耗控制策略。对于3 kW短初级六相直线感应电机,仿真验证此策略较传统策略,在0.2p.u.轻载、5m/s时减少约250W(48%)损耗,同时推力波动显著减小。最后全面对比了各种工况下此处新策略的损耗降低效果。

基于模型法的直线感应电机最小损耗控制

为解决当前直线电机效率优化策略研究中存在的损耗模型准确性和计算复杂度难以取舍的问题,在综合考虑动态边端效应和漏感影响的基础上,对直线感应电机提出一种计算复杂度适中的新型最小损耗控制策略。选取次级磁链作为优化参数,在效率最佳运行点,再次平衡d-q轴电流。首先基于改进的双三相直线感应电机数学模型推导出一种新型稳态损耗模型,在此模型基础上设计出完整的最小损耗控制策略。以1台额定功率3 kW的直线感应电机为研究对象,仿真验证此策略较传统FOC策略,在0.2 p.u.轻载、5 m/s时减少约220 W(43%)损耗,并且显著减小了推力波动,验证了新策略的损耗降低效果。

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。

双三相非周期瞬态直线感应电机能量链切换控制策略

采用两条独立能量链供电,工作于非周期瞬态工况的双三相直线感应电机系统,在功率等级、功率密度、控制自由度、系统冗余度等方面具有诸多优势。该文基于考虑动态边端效应的双三相直线感应电机模型,给出了矢量控制策略。结合非周期瞬态系统的运行特性,提出一种故障模式下通过开环计算给定推力作为矢量控制输入的能量链切换控制策略。该控制策略避免了故障暂态过程中给定电流变化与输出电流尖峰的耦合,通过在考虑动态边端效应时电机在最大推力的约束下根据控制目标调整给定推力,实现了系统故障后单能量链的安全运行。仿真和实验验证了所提控制策略的正确性与可行性。

动初级高速六相直线感应电机工作特性分析

为了准确刻画对象模型,采用一阶等效电路瞬态涡流分析法对动态边端效应影响下动初级高速六相直线感应电机的参数时变规律进行了定量计算,并通过感应涡流损耗推导得到考虑动态边端效应时电机的等效电路。基于此,通过电磁推力计算及效率评估对动态边端效应影响下电机的工作特性进行了详细分析。利用不同运行速度条件下的有限元仿真及动态实验验证了理论分析和推导的正确性。

高速短初级直线感应电动机等效电路模型及时变参数辨识

由于受到动态纵向边端效应和铁心饱和的影响,直线感应电机传统等效电路模型电磁参数时变。针对此,本文提出了多因素耦合影响下高速短初级直线感应电机等效电路模型及其时变参数辨识方法。首先,分析不同工况下电机推力变化规律;其次,分析电机电磁参数与运行工况之间的规律,提出激磁电感和次级电阻修正系数,构建直线感应电机改进等效电路模型,并通过响应面分析法计算两个修正系数;最后,开展样机静态堵驻实验和动态实验。计算和实测结果表明:推力计算值与实测值误差不超过4.1%,端口基波正序阻抗的实部、虚部计算值与实测值误差不超过4.7%,验证了时变参数辨识的准确性。

直线感应电机损耗控制策略研究

传统的电机损耗控制策略主要基于稳态条件下进行分析,但电磁发射是一个动态的过程,包括加加速、恒加速等多阶段推力控制。研究电磁发射中的直线感应电机损耗控制必须兼顾考虑直线感应电机的动态性能指标。首先,以动态边端效应下的直线感应电机数学模型为基础,分别推导该新型模型下的最大推力电流比控制策略(MTPA)、引入逆变器损耗的损耗模型控制(LMC)策略;然后,在电磁发射工况下,提出MTPA结合LMC的控制策略,并将其与传统的间接磁场定向控制结合LMC的策略进行了对比。仿真结果表明:该策略可在动态性能和损耗间取得较好平衡。