直线同步电机特性的仿真分析

论文摘要

传统轮轨铁路由于受到摩擦力的限制,很难达到400km/h以上的运营速度。而高速磁悬浮列车则能实现400km/h以上的速度运营,并且具有舒适、安全、起动制动快、爬坡能力强、选线自由度大、噪声小等优点。由于这种高新技术以直线电机作为驱动部件,因此对直线同步电机的运行特性进行研究具有重要的实际意义。本文根据直线同步电机的工作原理,利用有限元软件建立直线同步电机的电磁系统模型。研究了系统电磁牵引力及悬浮力随励磁电流、气隙高度和电枢电流的变化情况,给出了空载时电磁悬浮力不变条件下励磁电流随气隙高度变化的规律。分析了直线同步电机动子与气隙磁场同步运行时电磁力随动子极距的变化情况;电磁力随内功率因数角的变化情况,并在保持气隙高度不变时,给出了励磁电流随内功率因数角变化的调节范围。简单的分析了定子直槽和斜槽两种情况下电磁力的脉动变化情况。根据直线同步电机的数学模型,利用MATLAB/SIMULINK软件开发平台,运用现有的仿真模块及软件编程相结合的方法完成直线同步电机基于SVPWM的id=0的矢量控制系统仿真模型建立;仿真结果表明控制系统具有良好的动态特性,由于直线电机与旋转电机的结构还有一定的差异性,例如直线电机存在边缘效应等等,所以将矢量控制理论应用于直线电机有待于进一步的探讨与研究。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 直线电机的概况
• 1.1.1 直线电机的分类
• 1.1.2 直线电机的发展的方向
• 1.2 直线同步电机在交通领域中的应用
• 1.2.1 磁悬浮列车系统介绍
• 1.2.2 磁悬浮列车的优势及研究状况
• 1.3 课题主要完成的工作
• 本章小结
• 第二章 直线同步电机ANSYS 仿真模型建立
• 2.1 有限元方法简介
• 2.2 ANSYS 电磁场分析软件建模过程
• 2.3 电机边界条件及交界条件
• 2.4 直线同步电机电磁系统模型建立
• 2.4.1 直线同步电机电磁系统简介
• 2.4.2 长定子直线同步电机电磁系统模型搭建
• 本章小结
• 第三章 直线同步电机电磁系统仿真分析
• 3.1 空载时磁场仿真及悬浮力计算结果
• 3.1.1 空载时悬浮电磁力与气隙高度之间的变化关系
• 3.1.2 空载时悬浮电磁力与励磁电流之间的变化关系
• 3.1.3 空载时悬浮电磁力不变励磁电流随气隙变化的数值分析
• 3.2 负载时磁场仿真及电磁力计算结果
• 3.2.1 负载时电磁力与气隙高度变化的关系
• 3.2.2 负载时电磁力与励磁电流的变化关系
• 3.2.3 负载时电磁力与电枢电流的变化关系
• 3.3 负载时电磁力随内功率因数角变化的数值分析
• 3.3.1 电枢反应仿真模型与分析
• 3.3.2 励磁电流的变化分析
• 3.4 动子与气隙磁场同步运行下电磁力的数值分析
• 3.4.1 同步运行下不同极距下电磁力变化
• 3.4.2 采用斜槽的方法抑制脉动
• 本章小结
• 第四章 直线同步电机的控制系统仿真
• 4.1 MATLAB/SIMULINK 简介
• 4.2 直线同步电机矢量控制仿真
• 4.2.1 直线同步电机数学仿真模型
• 4.2.2 电压空间矢量PWM（SVPWM）控制技术
• d=0 的矢量控制系统的仿真'>4.2.3 直线同步电机i_d=0 的矢量控制系统的仿真
• 4.3 直线同步电机仿真结果分析
• 本章小结
• 结论与展望
• 参考文献
• 附录A SVPWM 模块中所用程序
• 攻读学位期间发表的学术论文
• 致谢