永磁混合磁浮列车驱动电机及其控制研究

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1、国内图书分类号：TM359．4国际图书分类号：621．3西南交通大学研究生学位论文密级：公开丞磁混金磁淫到奎驱动电扭盈甚控圭Ⅱ研究年．级三Q=二级姓名蓥超垡申请学位级别工程亟±专业电氢工程指导老师王篷副教援二零一四年五月ClassifiedIndex：TM359．4U．D．C：621．3SouthwestJiaotongUniversityMasterDegreeThesisRESEARCH0NDRIⅧGMOTORANDCONTROLSTRATEGYOFPERMANENTMAGNETHYBIRDMAGLEVTR

2、AINGrade：2011Candidate：JiangChaohuaAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：ElectricalEngineeringSupervisor：Vice·Prof．WangYinMay,2014西南交通大学学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权西南交通大学可以将本论文的全部或部分内容编

3、入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复印手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于1．保密口，在年解密后适用本授权书；2．不保密嘣使用本授权书。(请在以上方框内打“√”)学位论文作者签名：鹊纽鲆日期：pI中．于．n指导老师签名：gt专。．”日期：zd职f．21西南交通大学硕士学位论文主要工作(贡献)声明本人在学位论文中所做的主要工作或贡献如下：I)对比研究几种常见的磁浮列车用驱动电机技术；对永磁混合磁浮列车所采用的长定子永磁直线同步电机工作原理和结构进行了详细研究；对驱动电机的水平推力特性进行了深入分

4、析。根据M3永磁磁浮列车的驱动电机结构参数，采用虚位移法对其水平推力进行解析计算，研究水平推力与驱动电机主要结构参数之间的关系。2)利用有限元分析软件AnsoftMaxwell对驱动电机内电磁场分布和水平推力进行有限元法计算。建立了驱动电机的二维模型，通过Maxwell2D瞬态场仿真得出了不同结构参数下驱动电机的水平推力波形，验证了解析计算的结论。3)详细研究了齿槽效应和纹波推力对电机水平推力波动造成的影响；基于分数槽理论，采用直线电机定子动子不等极距设计对M3磁浮列车驱动电机原有参数进行优化，并使用Ansof

5、tMaxwell有限元工具对优化后的效果进行了验证。4)建立了d-q坐标系下驱动电机的数学模型；选择了i。a=O转子磁场定向矢量控制作为驱动电机的控制策略；研究了电压前馈电流补偿技术和基于模型参考自适应(MRAS)的无速度传感器技术并将其应用到驱动电机的控制系统中；通过MA：兀AB／SimuliIll(仿真验证控制策略的有效性。本人郑重声明：所呈交的学位论文，是在导师指导下独立进行研究工作所得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人

6、和集体，均已在文中作了明确说明。本人完全了解违反上述声明所引起的一切法律责任将由本人承担。学位论文作者签名：喃躯冀日期：幻限f．1。西南交通大学硕士研究生学位论文第1页捅要在城市化进程不断推进和城市规模日益扩大的今天，面向城市轨道交通系统的中低速磁浮列车技术开始成为磁浮列车技术领域的一个新的发展方向。与传统电磁磁浮列车相比，永磁混合磁浮列车采用长定子永磁直线同步电机(PMLSM)做为驱动电机，电机动子磁极由永磁材料构成，使得系统电能消耗大幅减少，悬浮气隙增大，系统结构简化。在性能和成本方面的优势使其在中低速磁浮

7、列车领域内具有广阔的发展前景。直线电机驱动技术是磁浮列车的关键技术之一，因此对永磁混合磁浮列车的驱动电机进行研究有很高的现实意义。本文首先介绍了磁浮列车驱动电机的主要类型及区别，分析了M3永磁混合磁浮列车采用的PMLSM驱动电机的工作原理和特点；从解析计算和AnsoftMaxwell有限元分析两方面入手，对驱动电机水平推力与其主要结构参数的关系进行了详细分析。其次，对驱动电机推力波动的原因进行了详细研究，重点分析了齿槽效应和纹波推力对推力波动的影响；根据旋转电机下的分数槽理论，研究直线电机定子动子不等极距设计对

8、推力波动的抑制效果，并使用AnsoflMaxwell有限元工具对优化后的效果进行了验证。最后对驱动电机的控制策略进行了研究。建立了d-q坐标系下驱动电机的数学模型，比较了四种不同电流控制方法下的矢量控制各种的优缺点，根据磁浮列车的具体需求，选择幻=D转子磁场定向矢量控制作为驱动电机的控制策略。研究了电压前馈电流补偿技术和基于模型参考自适应(MRAS)的无速度传感器技术并将其应用到驱动电