直线电机建模与半实物仿真研究

论文摘要

在城市交通状况日益恶化的今天，发展地铁和其它快速便捷的轨道交通是解决大城市交通问题的根本办法。就铁路而言，列车高速化是一种现实可行的方式。现代城市交通系统必须提供间隔时间短的高水平的服务。线路分配的设计必须灵活有效从而最大程度的降低系统成本。不管天气条件如何，都务必要保证准点到站。直线电机推进系统在理论上能满足操作上的一些要求，而且其加速度和制动力的传输并不依赖于粘着。所用到的拓朴结构是短初级长次级结构。中低速磁悬浮列车采用直线感应电机进行驱动。论文深入分析了直线感应电机的转差矢量控制，并对控制系统中的两点式电压型逆变器采用SVPWM控制，论文对整个系统进行了仿真分析，证明了该控制方法的可行性。此外，本文还介绍了直线电机驱动系统及仿真实验的方案及仿真平台。考虑到直线感应电机的边端效应，根据矢量变换控制原理，利用Simulink构造了直线感应电机转子磁场定向下直线感应电机及其驱动系统的数学模型，对所实现的闭环仿真系统进行了各种试验研究，结果表明所建模型基本上反映了直线感应电机驱动系统主要电量的运动规律，能够满足开发直线电机控制装置的测试要求。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 概述
• 1.1 直线电机驱动系统概述
• 1.2 直线电机驱动装置特点
• 1.3 直线电机驱动系统国内外研究现状
• 1.3.1 探索实验时期（1840～1955年）
• 1.3.2 开发应用时期（1956～1970年）
• 1.3.3 实用商品时期（1971年至今）
• 1.3.4 中国直线电机的历史与发展
• 1.3.5 直线电机的技术展望
• 1.4 本文主要研究内容
• 第二章 dSPACE仿真软件介绍
• 2.1 仿真系统介绍
• 2.2 几种仿真类型
• 2.2.1 RCP（Rapid Control Prototyping）—快速控制原型
• 2.2.2 HILS（Hardware-in-the-Loop Simulation）—半实物仿真
• 2.3 dSPACE开发流程
• 2.4 dSPACE系统特点
• 2.5 dSPACE软件环境介绍
• 2.5.1 代码的生成及下载软件
• 2.5.2 测试软件
• 第三章 直线电机及其电路模型
• 3.1 直线电机及其原理
• 3.2 直线感应电机的基本原理
• 3.3 直线电机的性能特点
• 3.3.1 直线电机的边端效应
• 3.3.2 静态纵向边端效应及其改善
• 3.3.3 动态纵向边端效应及其改善
• 3.3.4 横向边端效应及其改善
• 3.4 直线感应电机次级结构及特点
• 3.4.1 次级结构直线电机性能的影响
• 3.4.2 次级材料对直线电机特性的影响
• 3.5 直线感应电机等效电路
• 第四章 LIM驱动控制系统
• 4.1 LIM驱动系统电路及原理
• 4.2 低速磁悬浮车辆驱动系统
• 4.2.1 磁浮系统分类
• 4.2.2 磁浮列车的牵引原理
• 4.3 LIM的其它驱动系统
• 4.3.1 直线电机在日本的开发状况
• 4.3.2 直线电机在欧美的发展状况
• 第五章 半实物仿真
• 5.1 交流传动半实物仿真系统的组成
• 5.1.1 仿真器
• 5.1.2 控制器
• 5.1.3 软件平台
• 5.2 单边型直线感应电动机特性仿真
• 5.3 交流传动系统半实物仿真实现
• 5.3.1 交流传动系统半实物仿真模型
• 5.3.2 仿真过程的实现
• 5.4 广州地铁4号线自主研发直线电机的仿真实验结果
• 第六章 展望及总结
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间主要的研究成果