面向导弹电磁弹射的双边感应直线电动机研究

针对导弹电磁弹射装置的驱动核心——长初级双边感应直线电动机,通过分析直线电动机的等值电路,推导弹射推力与设计参数的关系,结合导弹弹射的技术要求,给出直线电动机的设计参数。最后建立直线电动机的有限元模型,通过仿真分析得到直线电动机的工作特性并验证了模型的可行性,为双边感应直线电动机在导弹发射领域的应用研究提供了理论依据。

长初级双边直线感应电动机分段推力协同控制和测速算法

为提高分段长初级双边直线感应电动机(LP-DSLIM)的推力平稳性,提出一种多变流器驱动的分段推力协同控制策略和测速算法。基于分段LP-DSLIM单元电机数学模型,研究了一台变流器控制一段单元电机的特性,设计了多变流器驱动多段电机的协同控制策略;根据直线电机运动方程和多分段LP-DSLIM推力计算值构造了线性扩张状态观测器(LESO)以观测速度,速度观测值噪声小且无滞后,用于推力协同控制时推力波动小且无推力损失,有效地改善了推力控制效果。仿真和实验验证了推力协同控制策略和LESO测速算法的有效性。

长初级双边直线感应电动机静态纵向边端效应及阻抗矩阵研究

静态纵向边端效应是直线电机铁心和绕组开断所致的固有特性之一,对于多段长初级双边直线感应电动机(double-sided linear induction motor,DLIM),其分段供电方式导致电机铁心长度大于通电绕组长度。针对上述特点,该文从理论分析、数字仿真的角度研究了电机极数及边端铁心对电机静态纵向边端效应的影响机理同时得到了阻抗矩阵规律。研究结果表明,边端铁心的存在对静态纵向边端效应影响很大,且该效应随着边端铁心长度的增加而作用显著,随着极数的增加,该效应作用减弱;电机阻抗矩阵不再是循环对称矩阵,但可以通过测量三相端口电压电流的幅值和相位方便求解。上述规律的正确性通过峰值功率400kW,最大出力14000N的长初级双边直线感应电动机实验系统进行了验证,为电机数学模型的准确描述和参数的精确提取提供了参考。

分段长初级双边直线感应电动机建模分析

分段长初级双边直线感应电动机(LP-DSLIM)系统由若干段单元电机串联或并联组成,为准确描述次级运动过程中单元电机的推力等状态变化和过分段时的暂态过程,该文提出了一种新型单元电机数学模型及分段LP-DSLIM系统模型。首先,对分段LP-DSLIM系统的特点进行分析,通过引入虚拟次级板将每段单元电机耦合的次级延长至与初级等长,以使单元电机初级、次级之间始终保持全耦合;然后,结合耦合因数得到实际次级磁链和初级磁链,以此推导得到新型单元电机数学模型,并基于此建立串联供电和并联供电的分段LP-DSLIM系统模型;最后,有限元计算和实验结果验证了提出的新型单元电机数学模型和分段LP-DSLIM系统模型的正确性。

单变流器驱动多分段并联长初级双边直线感应电动机模型与控制策略

该文提出一种单变流器驱动多分段并联供电的长初级双边直线感应电动机(longprimarydouble-sidedlinear inductionmotor,LP-DSLIM)系统数学模型和次级磁场定向控制策略。首先,结合分段LP-DSLIM单元电机的电压、磁链方程,对单变流器驱动的多分段并联LP-DSLIM系统进行分析,推导得到系统总次级磁链和次级推力方程;然后,按总次级磁链进行定向,推导得到以耦合因数为权值的加权初级电流d轴分量与总次级磁链的关系、q轴分量与次级推力的关系,设计总次级磁链和次级推力的控制律,减小次级过初级分段的推力波动。针对典型的加速要求设计包含推力前馈的速度控制器。仿真和实验验证单变流器驱动多分段并联LP-DSLIM系统模型和控制策略的有效性。

基于2维有限元仿真对高速长初级直线感应电动机纵向边端效应的研究

长初级双边型直线感应电动机(Long Primary Double-Sided Linear Induction Motor,LPDSLIM)的运行方式和边界条件与传统的旋转式感应电动机有着很大的不同,其纵向边端效应对电机性能有一定的影响,特别是在次级进入或者离开初级的过程中。依据电磁场理论对长初级LPDSLIM的动态纵向边端效应进行分析,导出了电机的等效电路模型及其修正系数,结果表明该类型电机在高速运行时纵向边端效应并不明显。并且在未来的应用发展趋势考虑中,较推荐采用实心感应涡流式的次级以提高LPDSLIM的可靠性,但其等值电路参数的分析将会更加的复杂。通过对采用实心感应涡流式次级的LPDSLIM的数学模型进行解析,并采用Maxwell 2D构建LPDSLIM的有限元分析模型,对瞬时推力波动进行了分析和优化,验证等效解析数学模型的有效性和实用性,为今后该类型电机的设计和应用奠定了理论基础。