磁悬浮列车直线感应电机控制的仿真研究

第３４卷第２期２００６年２月

同济大学学报（自然科学版）

Ｊａ【瓜ＮＡＩ，０ＦＴＯＮＧＪＩＵＮＩ、也ＲＳＩＴＹ（ＮＡＴＵＲＡＩ，ＳＣＩＥＮＣＥ）

Ｖ０１．３４Ｎｏ．２

Ｆｅｂ．２００６磁浮列车直线感应电机控制的仿真研究

杨影，陶生桂，吴志红，刘友梅

（同济大学铁道与城市轨道交通研究院，上海２００３３１）

摘要：根据把端部效应考虑在内的等值电路，建立直线感应电机的数学模型，分析直线感应电机的恒转差频率控制的思想和实现方法，并对控制系统进行仿真．仿真结果表明，恒转差频率控制的实现方法是可行的．

关键词：直线感应电机；转差频率；仿真

中图分类号：ＴＭ３５９．４文献标识码：Ａ文章编号：０２５３—３７４Ｘ（２００６）０２—０２４４—０５ＳｉｍｕＩａｔｉＯｎＲｅｓｅａｒＣｈＯｎＬｉｎｅａｒＩｎｄｕＣｔｉＯｎＭＯｔＯｒｆＯｒＭａｇｌｅＶＶｅｈｉｃＩｅｓｙ４八『ＧⅥ曙，ＴＡｏＳ＾Ｐ”ｇｇ“ｉ，ＷＵ办ｉ＾ｏ馏，ＬＪＵｙ０“砒ｉ

（ＲａｉｌｗａｙａｎｄＵｒｂａｎＭａｓｓＴｒａ璐ｉｔＲｅｓｅａｒｃｈＩｎＳｔｉｔｕｔｅ，Ｔ０蛔ｉＵｎｉｖｅ商ｔｙ，Ｓｈａｎｇｈａｉ２００３３１，Ｃｈｉｎａ）

ＡｂｓｔｒａＣｔ：Ｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒｔｈｅｌｉｎｅａｒｉｎｄｕｃｔｉｏｎｍｏｔｏｒｍｏｄｅｌｉｓｇｉｖｅｎｏｎｔｈｅｂａｓｉｓｏｆｅｑｕｉｖａｌｅｎｔｃｉｒｃｕｉｔ∞ｍ—

ｐｅｎｓａｔｉｎｇｔｈｅｅｎｄｅｆｆｅｃｔ．Ｉｎａｄｄｉｔｉｏｎ，ｔｈｅｃＯｎｃ印ｔａｎｄｔｈｅｍｅｔｈｏｄｏｆｃｏｎｓｔａｎｔｓｌｉｐｆｒｅｑｕｅｎｃｙｃｏｎｔｒｏｌｏｆｌｉｎｅａｒｉｎｄｕｃｔｉｏｎｍｏｔｏｒａｒｅａｎａｌｙｓｅｄ．Ｔｈｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｆｏｒｔｈｅｗｈ０１ｅｃｏｎｔｒ０１ｓｙｓｔｅｍｉｓｃａｒｒｉｅｄｏｕｔａｎｄｔｈｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｒｅＳｕｌｔｓ∞ｎｆｉｍｔｈｅｖａｌｉｄｉｔｙｏｆｔｈｅｍｅｔｋ）ｄ．

Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｌｉｎｅａｒｉｎｄｕｃｔｉｏｎｍｏｔｏｒ；ｓｌｉｐｆｒｅｑｕｅｎｃｙ；ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ

采用短初级、长次级的直线感应电机驱动的中低速磁浮列车（时速在２００ｋｍ以内），具有安全可靠、造价低、振动小、噪声低、爬坡能力强、牵引性能优越、通过曲线半径小、环境污染小、客运量适应性强等诸多优点，是２１世纪地铁发展的一种新模式ｕＪ．

全长６０．５ｋｍ的广州地铁四号线将首次采用直线电机运载系统，项目论证报告、可行性研究报告和项目建议书已通过审查，以此为载体来实施国家重点支持的“城市直线电机轨道交通技术与设备研究开发”项目．目前国内对此有一定基础，还需要对关键技术进行科技攻关ＨＪ．因此，对磁浮列车的关键技术之一——直线感应电机的控制系统进行探索研究，有很大的现实意义．

为减小推进系统对悬浮系统的干扰，磁浮用的直线感应电机要进行恒转差频率控制【２Ｊ．由于直线感应电机铁心的长直开断带来了端部效应，在进行分析时不能完全采用旋转感应电机的等值电路．笔者曾撰文研究直线电机原理及其驱动控制【３Ｊ，本文在此基础上，给出了把端部效应考虑在内的直线感应电机数学模型及恒转差频率的实现方法，并依此建立了仿真系统，给出了仿真结果，证明了理论分析的正确性．

１直线感应电机恒转差频率控制思想直线感应电机的工作原理与旋转感应电机一

收稿日期：２００４—０７—０２

作者简介：杨影（１９７９一），女，辽宁锦州人，博士生．Ｅ’ｆｍｉｌ：ｙａｎｇｙａｎｇｌ４１３１２＠１６３．ｃｏｍ

第２期杨影，等：磁浮列车直线感应电机控制的仿真研究２４５

样，在气隙磁通不变的条件下，牵引力基本上与转差频率成正比，因而控制转差频率就可以控制牵引力．这与旋转感应电机的转差频率控制的原理是相同的，只是直线电机是控制牵引力，而旋转电机是控制转矩．

但是与旋转感应电机相比，直线感应电机也有其特殊性．直线感应电机不仅沿行波磁场有纵向推动力，而且还有垂直力．该力对悬浮系统起干扰作用，但可控制转差频率，使列车运行在垂直力近似为零这一点上，在控制电路上实行恒转差控制ｌ２｜．由此可得出能抑制垂直力的转差频率

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ｎ

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１”７

其中：ｇ为初级（定子）槽契与次级铝板之间的气隙；ｒ为极距；ｐｏ为真空磁导率；ｌＤ。为次级导电板的电阻率．

因此，所选的转差频率由气隙、极距、空气磁导率及二次导体的磁导率决定．采用由式（１）决定的转差频率进行速度控制，则不仅驱动力为恒值，垂直力也近似为零，俯仰力矩值很小，而功率因数与效率乘积较大．如果转差频率增大，则垂直力和俯仰力矩变大心Ｊ．因此，直线感应电机的转差频率控制与旋转感应电机的转差频率控制相比，后者的频率是由转速控制器的输出决定的，而前者的频率是个定值，并且要根据直线感应电机的结构参数进行恰当取值．２直线感应电机的数学模型

直线感应电机的等值电路如图１所示【４ｊ．图中，ｓ为滑差．随着初级的移动，与初级相对的次级在不断变化，一段新的次级的加入带来的影响表现为气隙中的磁密变形．这是由于新的次级将阻止耦合磁通的突变而只允许磁通逐步建立起来，这种影响表现在等值电路上就是激磁电感减小．改变后的激磁电感为

Ｌ。ｌ＝Ｌ。［１一（１一ｅ—Ｑ）／Ｑ］（２）次级中的涡流环路与滑差电流的环路相同，但在位置上错开半个极距．这种涡流产生热耗．在激磁支路中串联一等效电阻，该电阻值为

ｒ。＝ｒ２（１一ｅ叫）／Ｑ（３）式中，Ｑ＝Ｄｒ２／（Ｌ。＋Ｌ。．），Ｄ为电机长度，ｒ２为次级折算到初级的电阻，Ｌ。为激磁电感，Ｌ。．为次级折算到初级的漏感．文献［５］中对此有详细的推导

图１修正后的直线感应电机等值电路

Ｆｉｇ．１

ＡＩ眦ｎｄｅｄｅｑｕｉｖａｌ饥ｔｄ砌ｉｔｏｆ

Ｕｎｅａｒｉｎｄｕｃｔｉ伽ｎ１０ｔＯｒ

根据图１给出的直线感应电机动态等值电路，在初级（定子）两相参考坐标系ａ和口下，直线感应电机的方程表示如下（并由此建立直线感应电机模型）：

ａ，卢电压方程

“。ｌ：ｒｌｉ。１＋兰。＝≥芋ｒ２（乇１＋ｉ。２）＋ｐ忆１

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牵引力方程

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动力学方程

Ｆ。一Ｆ＝Ｍｄ口／ｄ￡

等效机械角速度

（４）

（５）

（６）

（７）

（８）

（９）

同济大学学报（自然科学版）第３４卷

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Ｌｍ志２（ｒ１＋点１ｒ２）一Ｌｓ七１ｒ２

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Ｌ。Ｌ，一Ｌ未

这里，Ｌ。＝Ｌ１，Ｌ，＝Ｌ２，Ｌ。＝Ｌ。１．

将式（５）中以１，幽１等式代人式（７），得

Ｆ。：垡气。（ｉ。２ｉｐｌ一锄ｉ。１）一

竽．学“谊锄一弛１）（１０）

ｒＱ…“、…。Ｐ‘

‘弘１“…７由于在激磁回路中串联一代表涡流损耗的电阻，这种涡流损耗穿过气隙将影响输出，产生一阻力［３１．式（１０）中第二项为该阻力的大小．

３直线感应电机控制的仿真研究如前所述，用于磁浮列车驱动的直线感应电机需进行恒转差频率控制．这与旋转感应电机的转差频率控制不同，在具体实现方法上也不尽相同．磁浮列车用直线感应电机的驱动基本原理与一般的用于牵引的变频驱动相同（采用升速时电压与频率采用按比例上升的变压变频方式），先是恒电流控制，电压与频率按比例上升并保持恒滑差频率，电机为恒推力输出；然后电压与频率的平方成正比，滑差频率为一定值，电机为恒功率输出．

直线感应电机在驱动和制动工况下，采用恒流驱动．在电动状态下，分为恒牵引力区和恒功区．在恒牵引力区，初级（定子）电流和滑差频率保持不变，这样可以抑制垂直力的变化．系统以一定电流和一定的滑差频率加速，当加速到电源输出达到最大值时，进入恒功率运行．在此区域保持转差频率恒定，按一次电压与电源频率的平方成正比的关系决定一次电压和电源频率．如进一步加速，使一次电压达到电源电压最大值，以后保持一次电压恒定，仅靠提高频率运行．在恒功区运行时，牵引力由于滑差频率的增加和端部效应的影响而显著减小．在制动状态下，由于其电压不受限制，其电流和滑差频率在整个速度范围内均为定值．

点２Ｌｍ（ｒ２＋七１厂２）一Ｌ，是１ｒ２

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按式（１），当极距为１５７ｍｍ，气隙为１３ｍｍ时，得到滑差频率．厂ｓ＝８．６Ｈｚ．在初级（定子）电压低于３２０Ｖ时，采用一次电压与电源频率成正比的关系变压变频控制．在初级（定子）电压超过３２０Ｖ而低于３２０扼Ｖ时，按照一次电压与电源频率的平方成正比的关系进行变压变频调速．该比例系数是本着使特性曲线连续的原则确定的．

本文基于Ｍａｄａｂ软件编写了Ｍ文件，采用上述

控制方法对直线感应电机进行控制仿真研究，得到了如图２所示的直线感应电机稳态运行特性曲线．差；∑

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ｅ功率因数ｆ效率

图２直线感应电机稳态运行特性曲线

Ｆｉｇ．２Ｓｔａｂｌｅｐｅｒｆｏｒｍ蚰ｃｅ删珊ｏｆＩｉＩＩ翰ｒｉｎｄｕｃｔｉｏｎｍｏｔｏｒ观察图２稳态特性曲线，分析如下：

（１）由图２９看出，初级（定子）频率随着转速线性增加，由于转差频率不变，因而其滑差随着转速的

第２期杨影，等：磁浮列车直线感应电机控制的仿真研究

增加近似成反比下降．

（２）由图２ｆ看出，由于滑差的下降，经过气隙传递到次级的电磁功率一部分变成了铜耗，另一部分以机械能的形式输出，两部分所占的比例为ｓ：（１一ｓ）．因而转速增加，滑差随之减小，铜耗所占比例下降，使得直线感应电机的运行效率增加．

（３）由图２ａ看出，在恒驱动力运行区域，启动

时，驱动力稍偏低，而后几乎完全恒定；进入恒功区后，牵引推力近似随速度成反比下降．

（４）由图２ｅ看出，直线感应电机的功率因数随着速度的增加而减小，这是由于初级（定子）频率增加导致感抗的增加造成的．

图３是基于ＳｉｍｕＩｉｎｋ构建的整个控制系统．包括控制器（ｃｏｎｔｒ０１）、逆变器（ｉｎｖｅｒｔｅｒ）和直线电机（１ｉｎｅａｒ—ｍｏｔｏｒ）三个子模块．子模块ｃｏｎｔｒｏｌ如图４所示，以转差频率、给定牵引力和机械角频率作为输

入量，利用直线感应电机的等值电路计算出需要的电压、电流，计算得到的电压要经过限幅处理．由于刚启动时速度很小，因而滑差很大，近似为１，所以会出现过流．采用恒压频比控制时，为减小冲击电流，采用降压频比控制．在初级（定子）电压频率低于

２０

Ｈｚ时，计算得到电压乘以修正系数０．８；高于２０

Ｈｚ时，按计算得到的电压供电．初级（定子）电压频率由转差频率和次级的电角频率相加得到．将得到的初级电压向量幅值与频率作为逆变器子模块的输

入，逆变器采用Ｓ、嗍Ⅱ控制【４Ｊ减小波分量，同时

提高直流侧母线电压利用率．所用的电机模型为考虑了端部效应和涡流损耗的动态数学模型．所用的电机参数为：Ｕ１＝３２０Ｖ，Ｊ１＝１１０Ａ，Ｌ。ｌ＝０．００２１

Ｈ，Ｌ。２０－０１０

８

Ｈ，Ｌａ：２０．１８８

９ｍＨ，ｒ１２０．１５３６

Ｑ，ｒ２＝０．０６０３

Ｑ，Ｐ＝１８（为极数）．对直线感应电

机的调速采用上述的恒转差频率控制．

次级机械—’

角频率／Ｕ

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Ｕ

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次级机械ｆ８．５ｘ２霄Ｉ

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次级机控制器

３２０、厢ｂ巩。

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盲线电机

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逆变器

……

图３控制系统仿真模型

Ｆ蟾．３

ＳｉＩｎｕｌａｔｉｏｎ

Ｉ肿ｄｅｌ

０ｆ

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给定的转差频率为８．６Ｈｚ，给定的牵引力为计算得到的４

４００

Ｎ，在￡＝０．３施加一负载２

０００Ｎ，

仿真结果如图５、图６、图７所示．

分析仿真波形可以发现：启动过程中，随着转速的增加，由于转差频率不变，初级（定子）电压频率不断增加，初级（定子）电压也随着增加．在转速上升到１

ｍ．

次级机械角频率／（ｒａｄ．ｓ。１）

滑差频率／（ｒａｄ．ｓ“）

Ｚ

示波器６

示波器７

ｓ－１时，初级（定子）电压增加到３加Ｖ．这与稳态分析的情况是一致的．因而超过这一速度即进入恒功区．在恒功区，牵引力近似成反比下降，涡流损耗随着速度的增加而增加．刚启动时，采用降压频比控制，因而减小了冲击电流．当然由于所选的电机参数的限制，恒力工作时间较短，这时速度仅加速到１ｍ．ｓ－１左右．

图４控制器子模块模型Ｆ电．４

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同济大学学报（自然科学版）第３４卷

＞８００、６００密１８８

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ｆ／８

图５速度

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Ｏ．２０．４０．６０．８１．０

ｆ，ｓ

ａ初级电压曲线

０．２０．４０．６Ｏ．８

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ｂ初级频率曲线

１．０队

Ｏ，２Ｏ．４０．６０．８

ｆ，ｓ

ｃ牵引力曲线

１．０

０．２０．４Ｏ．６Ｏ．８１．Ｏ

ｆ／ｓ

ｄ功率曲线

图６初级电压、初级频率、牵引力和功率曲线Ｆｉｇ．６Ｃｕｒｖｅｏｆ

ｐｒｉＩ彻ｒｙＶｏｌｔａｇｅ，ｆ呐眦ｎｃｙ，ｔｈｎ塔ｔ觚ｄｐ叫啷

图７两相坐标系下电流波形

ｎｇ．７Ｃｕ嗍ｔｃｕｒｖｅｉｎ撕伊ｐｈａ躐ｃｏｔ间ｉｍｔｅｓ

４结论

（１）为了更准确地分析直线感应电机的性能，

在对直线感应电机建模时，要考虑端部效应和涡流

损耗的影响，对旋转感应电机等值电路修正后得到

直线感应电机的等值电路．

（２）在对直线感应电机进行控制时，为抑制垂

直力对悬浮系统的影响，根据其结构参数确定转差

频率并进行恒转差频率控制．在不同的速度运行范

围内分别确定初级（定子）电压与频率的关系，以使

直线感应电机以恒力启动，正常工作在恒功区．

（３）在对直线感应电机进行控制时，为改善动

态性能，可以考虑根据给定转差频率、给定牵引

力、反馈速度，通过计算得到初级（定子）电流，与

实际初级电流比较后，通过ＰＩ调节器再得到初级

（定子）电压．

参考文献：

［１］施仲衡，刘友梅，钱清泉．研发新型直线电机驱动技术促进地铁

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（编辑：陶文文）

磁浮列车直线感应电机控制的仿真研究

作者：杨影， 陶生桂， 吴志红， 刘友梅， YANG Ying， TAO Shenggui， WU Zhihong， LIU Youmei

作者单位：同济大学,铁道与城市轨道交通研究院,上海,200331

刊名：

同济大学学报（自然科学版）

英文刊名：JOURNAL OF TONGJI UNIVERSITY(NATURAL SCIENCE)

年，卷(期)：2006，34(2)

被引用次数：2次

参考文献(5条)

1.施仲衡.刘友梅.钱清泉研发新型直线电机驱动技术促进地铁建设持续发展

2.徐崇庶.正田英介.藤崎敬介磁悬浮车辆驱动装置控制方式的研究 1995(01)

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5.程善美.姜向龙.孙文焕空间矢量PWM逆变器的仿真[期刊论文]-微电机 2002(04)

相似文献(8条)

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2.期刊论文尚敬.杨大成.廖长鑫.魏凯.SHANG Jing.YANG Da-cheng.LIAO Chang-xin.WEI Kai磁悬浮列车直线感

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为了解决磁悬浮列车直线电机传动系统与悬浮系统相互影响的关键问题,提出了一种直线感应电机恒转差频率磁场定向控制方法,在实现牵引的同时尽可能地减小了法向力波动对悬浮系统的影响.试验结果表明该控制系统性能优良、稳定.

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通过空间谐波法和串联等效电路法对直线感应电机在低速和高速时的特性进行了分析，阐明了直线感应电机的速度变化、初级电流变化、电磁气隙变化、转差频率变化对直线电机的牵引力和法向力影响。结果表明，在低转差频率时，带背铁的单边直线感应电机通常情况下的法向力远大于牵引力

，利用此法向力可以实现直线感应电机装置的悬浮。

针对直线电机气隙不均匀、极数可能为奇数、端部半线槽等特点，本文提出了一种适合直线感应电机的改进绕组函数方法，对直线感应电机低速时的动态特性进行了分析，计算结果和有限元方法进行了比较，两种算法结果一致表明，直线感应电机的牵引力和法向力中存在着振动，当利用法向力悬浮直线感应电机装置时候，需要控制法向力振动。

为了有效地控制法向力，对直线感应电机牵引力和法向力的解耦控制的两种方法进行了深入分析，结合本文研究的直线感应电机系统的特点，提出了一种基于间接磁场定向的牵引力和法向力的解耦方法。这种方法在两相同步旋转坐标系通过同时调节初级的d-q轴电流来控制悬浮和牵引。动态仿真计算验证了提出的解耦方法的正确性。

设计了两台直线感应电机和相应的走行装置，组成了悬浮牵引兼用的直线感应电机试验装置。同时，设计、调试出了用于该悬浮牵引兼用实验装置的变流装置和控制系统。该装置基于DSP TMS320LF2812。试验结果表明，提出的解耦方法能够很好地独立调节牵引力和法向力，牵引和悬浮控制具有良好的动态性能。

本论文的研究结果对提升基于直线感应电机的牵引系统的性能、拓展直线感应电机的应用范围提供了重要参考。

关键词：直线感应电机；牵引力和法向力；改进绕组函数法；间接磁场定向；解耦控制

4.学位论文王珂城轨交通直线感应电机特性分析与直接牵引力控制策略研究2009

本文以用于城轨交通列车牵引的单边直线感应电机为研究对象，从理论分析、计算机仿真和实验验证三个方面对直线感应电机工作特性及直接牵引力控制策略等进行了深入的研究。

首先以解析法为基础对直线感应电机边缘效应、力特性和三相不平衡性等问题进行了定量分析。利用简化的气隙电磁场方程，分析了两种边缘效应与电机运行速度、转差频率和机械气隙间的关系，将其对电机特性的影响等效为电机励磁电感和次级电阻的变化，在此基础上建立电机的数学模型。

利用所建立的数学模型，对直线感应牵引电机的机械特性和牵引制动工作特性进行了计算，并与旋转感应牵引电机进行了对比，分析了这两种制式电机的特性差异与其等效参数间的关系，针对直线感应牵引电机的工作特性给出了其控制规律。

研究了适合轨道交通电力牵引的直线感应电机直接牵引力控制策略，针对传统磁链观测器所存在的观测误差，提出了改进电压模型法与电流模型法相结合的一种磁链观测方法，实现了不同工况下磁链及牵引力的准确观测。对传统直接牵引力控制策略所存在的低速牵引力脉动问题进行了深入分析

，提出了两种基于合成矢量和非零矢量幅值调制的改进控制策略，有效降低了低速牵引力脉动。针对城轨交通车辆的电力牵引运行模式，提出了一种基

对复合次级单边直线感应电机法向力及牵引力的关系进行了详细分析，提出了一种基于直接力控制思想的法向力和牵引力解耦控制方法。实现了法向力和牵引力的独立控制，以及不设悬浮电磁铁的直线感应电机车辆悬浮牵引联合运行。

关键词：直线感应电机，边缘效应，特性分析，直接牵引力控制，磁链观测器，效率优化节能控制，法向力和牵引力，解耦控制

5.期刊论文凌季平.高沁翔.郭文杰.LING Ji-ping.GAO Qin-xiang.GUO Wen-jie直线感应电机模型分析与转差频

率控制研究-机车电传动2006,""(6)

介绍了考虑端部效应后直线感应电机在两相同步旋转坐标系下的数学模型,并对速度与反应板对端部效应的影响进行了分析.在此基础上讨论了直线感应电机转差频率控制方案的可行性,并给出了控制方案.采用Matlab/Simulink构建了直线感应电机数学模型并对其转差频率控制进行了仿真.仿真结果验证了控制方案的可行性.

6.学位论文朱金凯磁浮列车用直线感应电机特性分析和性能改进方法研究2009

低速磁浮列车采用直线感应电机牵引车辆，电机的特性影响着车辆的牵引性能。不仅

如此，除去悬浮系统功耗外，车辆能耗的大部分为直线牵引系统的功耗，电机的效率对车

辆的能耗指标影响还很大。因此，研究直线感应电机的特性及效率对于提升列车的性能，

降低列车的运行成本具有重要的意义。

针对直线感应电机的特性分析，考虑纵向边端效应、横向边缘效应以及次级铁心饱和，

非线性磁导率等特性，应用准一维场理论，计算了CMS04车用直线电机的推力-转差频率、

推力-速度、气隙-推力等之间的变化关系，通过与测试数据的对比，验证了计算模型和方

法的有效性与准确性。根据CMS04车用直线电机的实际情况，利用Maxwell2d软件分析

计算了边端效应对气隙磁通密度和输出推力的影响。在不改动直线电机原有结构和布局的

前提下，应用了梯形槽次级结构的反应板和边端补偿器两种优化效率的方法，并进行了仿

真分析及试验验证，认为上述方法可行，且旋转永磁体边端补偿器的方法对提升电机推力

的效果较明显。

总之，本文研究的直线电机计算模型以及改善电机特性的措施对推广应用低速磁浮列

车将起到较好的参考作用。

关键词：中低速磁浮列车 特性计算 直线感应电机效率 梯形槽 边端效应补偿器

7.会议论文张洪波.王珂.史黎明基于磁场定向的单边直线感应电机法向力控制2008

次级带背铁的单边直线感应电机的初级和次级间存在着较大的法向力,在悬浮和轮轨的直线驱动系统中通常采用控制转差频率的方法来抑制该力.根据对法向力排斥力分量和吸引力分量的分析,提出了一种新颖的基于次级磁场定向的法向力的控制策略,在保证牵引力需求的情况下,可以有效地控制法向力的大小．可解决直线电机地铁中法向力带来的摩擦力的影响,或有效控制中低速磁浮交通中直线电机对悬浮的影响.同时,利用该控制方法,依靠单边直线感应电动机,可以实现动态稳定悬浮状态下的牵引运动,为单边直线感应电机的应用提出了一种新方案.

8.学位论文杨影直线电机的逆变器控制2003

本论文对直线感应电机的转差矢量控制进行了深入的分析，并对系统中所

用的两点式逆变器采用SVPWM控制，论文对整个控制系统进行了仿真分析，

证明了控制方法的可行性，并编写了SVPWM的算法程序。

本论文由直线感应电机的结构参数计算得到电参数，并得到了把端部效应考

虑在内的等值电路。利用该等值电路分析了直线感应电机的牵引特性。由于直线

感应电机不仅沿行波磁场有纵向推动力，而且还有垂直力，该力对悬浮系统起干

扰作用，因此必须从控制方法上加以抑制。采用恒转差频率控制可以达到这一目

的。通过选择合适的转差频率使推力恒定且又比较大，同时又可使垂直力近似为

零。论文中利用MATLAB中的M-file得到了恒转差频率控制时的直线感应电机

的稳态特性，并对其进行了分析。由两点式逆变器对直线感应电机进行供电。基

于电压空间矢量脉宽调制技术，不仅使得电机牵引力脉动降低、电流波形畸变减

小，而且与SPWM技术相比直流电压利用率有很大提高，并更易于数字化实现。

本论文中的两点式逆变器就采用了这种控制方法，并对采用了这种控制方法的调

制波进行了分析，用MATLAB中的SIMULINK对采用SVPWM控制的两点式

逆变器进行了仿真分析，可以看出它的谐波含量确实较小，并编写了基于

TMS320LF2407的算法实现程序，在评估板上运行了这一程序，PWM输出引脚

的电压经过滤波后得到马鞍形的电压波形。

关键词：直线感应电机，转差频率，逆变器，空间矢量脉宽调制

引证文献(2条)

1.周娟利.党智乾基于自调整模糊控制的直线电机矢量控制系统[期刊论文]-安徽电气工程职业技术学院学报

2009(3)

2.陈荷.党智乾基于自调整模糊控制的直线电机矢量控制系统研究[期刊论文]-制造业自动化 2009(7)

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