双馈直线电机能量流动控制的研究

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1、国内图书分类号：TM922密级：公开国际图书分类号：621.3.0西南交通大学研究生学位论文双馈直线电机能量流动控制的研究年级二〇一五级姓名耿晓芬申请学位级别工学硕士专业电磁悬浮与超导工程指导老师王滢副教授二零一八年四月ClassifiedIndex:TM922U.D.C:621.3SouthwestJiaotongUniversityMasterDegreeThesisRESEARCHONENERGYFLOWCONTROLofDOUBLY-FEDLINEARMOTORGrade:2015Candidate:GengXiaofenAcademicDegreeApp

2、liedfor:MasterofScienceSpeciality:ElectromagneticSuspensionandSuperconductingEngineeringSupervisor:Vice-Prof.WangYingApril,2018西南交通大学硕士研究生学位论文第I页摘要近年来，随着经济的发展及城市结构的变化，轨道交通已成为人类出行不可缺少的基础设施。直线电机牵引的列车以其爬坡能力强、转弯半径小等优势成为轨道交通系统中重要组成部分。本文以双馈直线电机为研究对象，运用理论分析和仿真验证结合的方法研究了其各工况下定子侧与动子侧能量流动情况，并给出

3、了双馈直线电机的双边调制策略，结合成都地铁5号线某站间实测运营数据仿真验证了该策略实现无接触受流的可行性与有效性。论文首先介绍了双馈直线电机的特殊结构，分析了其运行原理，在此基础上推导了双馈直线电机在三相静止坐标系中的数学模型，并基于功率不变原则进一步推导出其在两相旋转坐标系中的数学模型。其次，在考虑双馈直线电机边端效应的基础上，利用一维电磁场分析方法推导出电机气隙磁密解析式；结合双馈电机双边开槽的特殊结构，推导了齿槽效应影响下电机的气隙函数解析式。使用Matlab对上述推导结果进行解析计算，并与Ansoft有限元仿真结果进行对比。结果表明，气隙磁密波形在出端和入

4、端均无明显畸变，但波形中存在较多毛刺，说明双馈直线电机受纵向动态边端效应影响较小，受齿槽效应影响较明显。基于上述各效应的分析结果，得到了双馈直线电机的改进等值电路，为电机能量流动分析及控制奠定了基础。最后介绍了双馈直线电机定子电流定向矢量控制策略，在此基础上根据等值电路分析了电机电动和制动工况下能量流动情况，并进行了仿真验证。同时考虑双馈直线电机用于实现城轨列车无接触受流，采用双边控制策略通过控制定子频率对电机运行工况进行调整，保证动子侧储能满足车载设备用电要求。进一步结合成都地铁5号线某站间运营数据对控制策略进行仿真。结果表明通过对定子和动子的双边控制，可以灵活

5、调节电机的能量流动方向，不仅可以使动子侧储能满足车载设备用电要求，还可以避免出现能量饱和的情况。关键字：双馈直线电机；齿槽效应；定子电流定向矢量控制；双边控制；能量流动西南交通大学硕士研究生学位论文第II页AbstractInrecentyears，withthedevelopmentofeconomyandthechangingofurbanstructure,railtransithasbecameanindispensableinfrastructureoftransportation.Thetrainwithlinearmotorhasbecameanim

6、portantpartoftherailtransportationsystembecauseofitsadvantagesofhighclimbingabilityandsmallturningradius.Inthispaper,theDFLM(doubly-fedlinearmotor)istheresearchobject,themethodoftheoreticalanalysisandsimulationverificationisusedtoanalyzetheenergyflowbetweenthestatorsideandrotorsideinv

7、ariousoperationconditions,andthebilateralmodulationmethodofDFLMisintroduced.TheoperationdatabetweentwostationsofChengduMetroLine5isadoptedtosimulateandverifythefeasibilityandvalidityofthecontactlesspowerbaseonbilateralmodulationmethod.Atfirst,thespecialstructureoftheDFLMisintroduced,a

8、ndits