大功率直线感应电机的电磁设计及其直接推力控制研究

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直线感应电动机是一种将电能直接转化为直线运动机械能而无需任何中间转换机构的传动装置。它能“直接”获得直线运动,省去中间的变换环节,给被控对象提供直线运动形式的推力,从而较传统传动方式有明显的优势,如结构简单、噪声低、速度快、精度高等优点。近年来,直线感应电动机受到了广泛的关注,而且随着电气化驱动列车在高速轨道交通运输中的研究应用,以及电磁发射器等新概念武器在军事方面的研究,高速、大功率直线感应电动机的研制开始进入快速发展时期。  直线感应电机气隙比一般旋转电机大,因而与同容量的旋转电机相比,直线感应电动机的功率因数相对较低。不仅如此,由于直线感应电动机初级和次级在结构上的不连续性,使得电机存在端部效应,包括横向和纵向端部效应,它们将引起气隙磁场的畸变,影响电机的参数和性能。  根据直线感应电机的研究现状,本人主要完成了以下工作:  首先,根据大功率直线感应电动机的结构特点,建立了直线感应电机的等效电路,分析了等效电路参数的计算与修正。导出了双边型长初级短次级和短初级长次级两种结构型式下直线感应电动机等效电路参数的计算公式。该等效电路充分考虑了直线感应电动机端部效应、次级漏抗和集肤效应的影响。还给出了在只考虑动态纵向端部效应时,基于“路”的思想推导的简化等效电路。  其次,研究了直线感应电动机的电磁设计方法,编制了一套电磁设计程序,其中包括双层叠绕和单层同心式绕组两种绕组型式的短初级长次级直线感应电机的电磁设计。同时应用所编制的程序完成了样机设计,并进行了比较和特性分析。  最后,论文建立了直线感应电动机在考虑边缘效应影响和不考虑边缘效应影响两种情况下直接推力控制模型,并根据一台样机参数进行了仿真试验,结果证明基于空间矢量法的直接推力控制能应用于直线感应电机的推力控制系统中。
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