绕组分段永磁直线同步电机提升系统稳定运行控制

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1、博士学位论文绕组分段永磁直线同步电机提升系统稳定运行控制申请人姓名：张宏伟指导教师：余发山教授学位类别：工学博士专业名称：矿业工程研究方向：矿山电气与控制工程河南理工大学电气工程与自动化学院二○一四年十月万方数据中图分类号：TD63+3TM359.4密级：公开UDC：622,621.3单位代码：10460绕组分段永磁直线同步电机提升系统稳定运行控制StableOperationControlofHoistingSystemDrivenbySegmentWindingPermanentMagnetLinearSynchronousMoto

2、r申请人姓名张宏伟学位类别工学博士专业名称矿业工程研究方向矿山电气与控制工程导师余发山职称教授提交日期2014.10.16答辩日期2014.12.07河南理工大学万方数据河南理工大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文绕组分段永磁直线同步电机提升系统稳定运行控制，是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。论文中除了特别加以标注和致谢的地方外，不包含任何其他个人或集体已经公开发表或撰写过的研究成果。其他同志对本研究的启发和所做的贡献均已在论文中作了明确的声明并表示了谢意。本人学位论文与资料若有不实，愿意承担一切相关的

3、法律责任。学位论文作者签名:年月日河南理工大学学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解河南理工大学有权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。本人授权河南理工大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索和传播，可以采用影印、缩印或扫描等手段保存、汇编、出版本学位论文。保密的学位论文在解密后适用本授权书。学位论文作者签名：指导教师签名：年月日年月日万方数据致谢时光飞逝，转眼间已到了博士毕业的时间。在河南理工大学的培养和教育下，终于完成了博士论文。衷心感谢这五年时间里帮助过我的每一个人！首

4、先感谢我的导师余发山教授。求学期间，余老师在学习、工作、生活、科研等各个方面给予了我无微不至的关怀。在论文的选题、理论研究、实验研究到论文撰写的整个过程中，都得到了导师的悉心指导和谆谆教诲。他要求理论研究要科学创新，实验分析要一丝不苟，论文撰写要字斟句酌。导师渊博的知识、严谨治学的态度、执着创新的科学精神、勤恳务实的工作作风使我受益匪浅，成为我永远学习的楷模。在此，谨向余老师表示最崇高的敬意和最衷心的感谢！衷心感谢付子义教授、王福忠教授、汪旭东教授、杜庆楠教授、董爱华教授、上官璇峰教授、郑征教授、宋运忠教授等在论文构思、试验方案制定以及

5、研究生学习期间给予的悉心指导与大力帮助！感谢卜旭辉老师、封海潮老师、许宝玉老师、许孝卓老师和朱军老师在仿真分析和试验过程中给予的帮助和支持！感谢李盼盼、韩超超等研究生在试验中给予的帮助！感谢河南理工大学09级博士研究生同学在学习中给予的帮助！感谢王新教授以及交通信息工程与控制系老师在工作中给予的帮助和支持！感谢国家自然科学基金（61240049）、河南省杰出人才支持计划（104200510021）对本论文研究提供的资助和支持！感谢论文中所有参考文献的作者！感谢妻子王新环女士、儿子张家华以及家人一直以来对我的理解和支持，他们默默的支持和无

6、私付出使我能够安心顺利毕业。衷心感谢河南理工大学的培养和教育！感谢电气学院、研究生处各位领导和老师在学习、工作和生活中给予的帮助和支持。衷心感谢在百忙之中评阅论文和参加答辩的各位专家、教授！最后，向所有关心、支持和帮助我的领导、老师、同学、朋友和家人表示诚挚的谢意！祝愿他们身体健康，万事如意！张宏伟2014年10月于河南理工大学万方数据摘要永磁直线同步电机（Permanentmagnetlinearsynchronousmotor，PMLSM）具有永磁电机和直线电机的优点，成为无绳提升系统的理想驱动源，在超深矿井提升、超高层建筑和舰载升

7、降机等领域具有突出的优越性，已成为国内外研究的热点。为方便安装，节约能耗，长行程PMLSM通常采用绕组分段式结构。对于垂直运动的绕组分段PMLSM（SegmentwindingPMLSM，SW-PMLSM）来说，绕组切换使得电机参数变化较大，引起推力波动；位置传感器信号丢失或绕组切换执行机构故障可能导致电机工作在不稳定区域，引起电机失步，直接影响提升机的稳定运行。本文主要开展SW-PMLSM提升系统的稳定运行控制研究。利用电磁场理论和分层等效模型，建立了U型PMLSM有限元模型，并进行了相关仿真研究，得到了U型PMLSM的气隙磁场、磁密

8、分布、反电势、磁阻力以及推力功角特性。将电机模型分为有动子区域和无动子区域，得到了动子在不同位置时气隙磁密的表达式，进一步推导了U型PMLSM的绕组自感和互感，得到动子位置变化对电感的影响规律。基于反电势机