长初级短次级十二相直线感应电动机数学模型分析

基于大功率直线推进的要求,设计了一种新型十二相双边长定子直线感应电动机,介绍了十二相直线感应电动机的绕组结构。在此基础上,推导了十二相双边长定子直线感应电动机的ABC坐标系数学模型,分析了由电机各相端部绕组空间相对位置决定的十二相直线感应电动机端部漏感的不对称规律,并与多相旋转电机端部漏感的规律进行了对比分析;建立了仿真模型,对电机的电磁性能进行了计算。仿真实验证明了该数学模型的正确性。     

分段供电六相圆筒式直线感应电动机数学模型

为研究新型分段供电六相圆筒式直线感应电动机的运行规律,针对其不对称运行的特点,采用磁动势理论推导了气隙中与空间位置无关的脉振磁场的电感矩阵表达式,通过将其引入abc坐标系下对称的电机数学模型,从而构建描述六相圆筒式直线感应电机不对称的数学模型。在Simulink环境下,采用隐式梯形法构建该不对称模型的系统仿真模型。对样机进行仿真分析和实验验证,仿真结果与实验数据吻合良好,验证了模型的正确性。     

电磁发射用分段供电六相圆筒式直线感应电动机数学模型

为研究新型分段供电六相圆筒式直线感应电动机的运行规律，针对其不对称运行的特点，采用磁动势理论推导了气隙中与空间位置无关的脉振磁场的电感矩阵表达式，通过将其引入abc坐标系下对称的电机数学模型，从而构建了描述六相圆筒式直线感应电机不对称的数学模型。在Simulink环境下，采用隐式梯形法构建了该不对称模型的系统仿真模型。最后，对样机进行了仿真分析和实验验证，仿真结果与实验数据吻合良好，验证了模型的正确性。     

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。     

长初级直线感应电机推力波动产生机理及验证

对于分段供电直线感应电动机,由于次级两端开断,次级感应涡流存在较大的不对称,仅控制初级电流对称,不能消除次级负序电流引起的两倍转差频率力波动。针对上述问题,基于推力波动产生的机理,分析了谐波注入后的推力组成,推导了注入谐波的频率。数值计算和有限元仿真结果表明:注入谐波后两倍转差频率推力波动显著减小,有效地抑制了直线电机不对称引起的两倍转差频率推力波动,证明了推力波动产生机理分析的正确性。     

多段式初级铁芯圆筒型永磁直线电机齿槽力研究

针对永磁直线电机的推力波动问题,首先针对整数槽绕组多段式初级铁芯结构圆筒型永磁直线电机,提出了采用初级铁芯依次沿纵向移距的方法削弱电机的齿槽力,并基于能量法推导了初级铁芯模块移距法削弱齿槽力的机理,给出了初级铁芯模块移距的计算公式;其次,针对初级铁芯模块移距引起各段相电动势的分布的情况,给出了空载电动势等效分布系数的计算公式;最后,进行了有限元分析及试验。结果表明:初级铁芯模块移距后,电机的齿槽力得到了有限的抑制,大大降低了空载电动势中的谐波含量,相空载电动势波形更加正弦化。     

双边直线感应电机法向力与水平推力的气隙耦合分析

首先,采用多层电磁场理论建立了双边直线感应电机的多层简化模型,推导了法向和切向磁场的表达式;然后,运用麦克斯韦应力张量法计算了法向力和水平推力,得到了电磁力的气隙-转差率特性曲线,并结合运动方程进行仿真,分析了法向力和水平推力随气隙偏移变化的规律;最后,利用大功率直线加速平台进行试验验证,试验结果表明:动子在气隙内发生了振荡运动,振荡特征与理论分析吻合较好。     

一种考虑电流过零的直线电机分段供电策略

为了解决长初级直线电机采用分段供电的驱动方式带来的电流波动、系统性能下降等缺点,以双边长初级直线感应电机为研究对象,提出了一种根据次级所在位置和电流过零点两个条件进行切换的新型分段供电策略,推导了考虑电流过零切换时分段供电暂态特性的直线电机方程,在Matlab/Simulink环境下建立了系统动态仿真模型,并在小型样机上进行了试验验证。仿真和试验结果表明:考虑电流过零切换的分段供电策略可显著减小电流的波动,满足系统性能和实际工程的需求。     

六相双Y移30°异步电机调速设计与仿真

为解决六相双Y移30°异步电机磁链和转矩的脉动较大问题,以六相双Y移30°异步电机为研究对象,从建立电机数学模型入手,推导了状态空间方程,并利用仿真工具Matlab/Simulink建立了电机本体模型。基于旋转坐标系下的双Y移30°六相异步电机数学模型,采用直接转矩控制策略,设计了基于12个中间电压矢量的调速控制系统,并搭建了相应的仿真模型。仿真结果表明:所提出的六相异步电机调速控制系统响应速度快,运行过程中磁链、转矩脉动小,具有良好的动特性和稳态性能。     

六相无刷直流电动机谐波转矩的分析与计算

无刷直流电动机具有诸多优点,但运行中仍然存在转矩脉动问题.分析了六相无刷直流电动机的工作原理,推导了六相无刷直流电动机的状态方程,采用状态变量法对电机转矩产生的关键量--反电势波形和电流波形进行了仿真和试验研究,对六相无刷直流电动机的谐波转矩进行了分析和推导,得出了通过减小电流滞后角可控制甚至消除正弦谐波脉动转矩的结论.     

永磁直线同步电机矢量控制系统建模与实现

针对永磁直线同步电机(PMLSM)的特点,建立PMLSM在dq两相坐标系下的数学模型。介绍了永磁直线同步电机矢量控制系统并给出了硬件和软件的设计思想。通过对控制电流以及电机位置的实验分析,验证了所研究的基于矢量控制的永磁直线同步电机矢量控制方法的有效性。     

高速大载荷直线感应电机动子力学特性分析与结构设计

以高速列车碰撞试验平台为应用背景,首先开展了高速大载荷直线感应电机动子结构方案设计和受力分析;然后,采用通用有限元法分析了重要零部件的应力;最后,提出了动子结构设计的5条原则。结果表明:按这种结构方案设计的动子在该试验平台上的应用具有可行性。     

圆筒直线感应电机电磁振动响应特性分析

针对某电磁发射用圆筒直线感应电机的电磁振动响应特性问题进行了分析。首先，建立了直线电机二维电磁场分层子域模型，通过涡流场有限元仿真验证了模型的精确性，并基于麦克斯韦张量法和洛伦兹力法推导了电磁激振力表达式，利用二维傅里叶分解得到定子电磁力时空分布特性；然后，基于有限元法构建了发射电机定子三维动力学模型，模态计算结果与试验吻合良好，采用有限元法进行电磁振动谐响应计算，结果有效性通过稳态动子堵驻通电试验得到了验证，证明了发射电机定子结构可以简化为理想薄壁圆柱壳，电磁振动响应主要由轴向呼吸模态决定；最后，基于简化模型对比分析了电磁振动响应影响因素，结果表明：电磁激振力径向分量和轴向分量均为结构响应的主要贡献源，而与电磁力波轴向模数呈负相关规律。     

一种用于车载无人机弹射的直线感应电机设计

电磁弹射技术是一种高效可靠的加速驱动方式,将电磁弹射技术运用于车载无人机弹射上,具有机动灵活、通用性强等优点。首先,对车载无人机弹射的直线感应电机和端部效应进行了介绍;然后,根据无人机弹射加速指标要求,设计了一种用于车载无人机弹射用的双边直线感应电机;最后,使用有限元的方法进行了仿真,并对不同电流大小和频率下的加速过程进行了对比。仿真结果表明：该电机达到了无人机加速弹射指标要求。     

交流感应电动机精确解耦的自抗扰控制

为了实现交流感应电动机高性能调速,快速跟踪变化的负载转矩,对静止两相αβ坐标系中的电动机数学模型精确反馈线性化,实现转速和转子磁链系统的完全解耦。针对解耦的转速和磁链子系统的设计2个结构完全相同的自抗扰控制器,实现对转速和磁链的完全独立控制。实验研究表明:电动机转速和磁链分别大约在0.7 s和0.3 s时达到参考值;负载转矩的变化将引起转速7 rad·s~(-1)范围内的变化,但磁链仍保持给定值;当转速稳定时,电磁转矩在1 s时间内能快速跟踪变化的负载转矩,其超调量不超过20 N·m;控制系统能适应转子电阻±10%和定子电阻+10%范围的变化。     

永磁直线同步电机Halbach阵列电磁激振力建模

为实现永磁同步直线电机Halbach阵列电磁激振力的精确计算,首先建立了考虑边端效应的伪周期电磁场子域解析模型,对永磁阵列电磁特性进行精确刻画;然后,基于永磁体磁能分布原理修正相互作用磁能表征式,继而推导出基于局部虚功位移法永磁体电磁激振力计算公式;最后,通过有限元验证了永磁阵列电磁场模型,并通过堵驻推力试验间接验证了电磁激振力计算的精确性。     

PWM调制方式对六相无刷直流电动机转矩脉动的影响分析

建立了六相无刷直流电动机(BLDC)的相绕组数学模型,在此基础上分析了该电机在 PWM 调制方式下的非换相期间关断相电流的产生过程.分析结果表明,在采用PWM_ON_PWM调制方式时,可以消除多相 BLDC 的非换相期间关断相电流,因此可以降低转矩脉动.此外,还分析了该电机在换相期间的转矩脉动情况,得到了由换相引起的转矩脉动解析表达式,并给出了消除转矩脉动应该满足的 PWM 占空比控制条件.     

基于蜂窝的高速大载荷直线感应电机动子紧急制动装置

为提高高速直线感应电机动子的应急制动保护能力,首先比较了几种被动式吸能结构的优缺点,并结合动子的具体结构和制动要求,选取蜂窝作为紧急制动装置的吸能元件;然后,在系统研究蜂窝的结构和吸能特性、主要指标的基础上,提出了蜂窝选型与紧急制动装置设计的方法;最后,进行了实例设计和验证试验。研究结果表明:蜂窝适合用于制作动子紧急制动装置,该设计方法合理可行。     

永磁无刷直流直线电机齿槽力补偿控制研究

永磁无刷直流直线电机的齿槽定位力对其低速性能影响很大,而单纯的设计方法不可能完全消除齿槽力的影响,为此,必须在控制系统中对齿槽力进行补偿。针对包含齿槽力模型的理想电机控制系统进行了理论分析,指出通过引入位置反馈环节可以消除齿槽力的不良影响。利用有限元分析方法计算了电机的推力和齿槽力波形,验证了低速条件下推力波动主要由齿槽力引起,并说明可以通过位置反馈来补偿推力波动。最后,提出将一个齿槽力周期分为多个区间,然后分段进行线性补偿的简易控制方法。该方法无需高精度的定位装置和复杂的控制算法即可实现对电机齿槽力的补偿,实验结果表明,所提方法能够有效抑制电机的推力波动。     

圆筒永磁直线同步电机推力计算

针对轴向磁化圆筒永磁直线同步电机,提出了一种基于圆柱坐标的洛仑磁力体积分解析计算电磁推力的方法,并利用该解析法对无槽和有槽电机的电磁推力进行了较详尽的分析计算,得出了解析计算结果。然后,利用有限元分析法,对该计算结果进行了验证。两种计算结果完全一致,证实了该解析计算方法的正确性,该方法计算结果不受积分路径选择的影响,计算精度较高。