单边直线感应电机转子磁场定向矢量控制方法研究

单边直线感应电机运行中因次级板产生涡流而存在第二类纵向边缘效应,造成气隙有效磁通和牵引力系数降低.建立了电机d-q轴等效电路,通过d轴互感和电阻变化来反应边缘效应的影响.采用转子磁链、速度和电流3个调节器,对uds,uqs,iqs进行在线解耦补偿控制.结果表明,该方法在电机速度突变时减小了力矩脉动,定子电流过渡平滑,速度平稳,较好地改善了电机的运行性能,对实际分析提供了理论依据.     

单相整流变压器场路耦合分析

为精确地计算单相整流变压器参数及不同工况下铁心损耗、绕组铜耗,提出一种基于变压器有限元模型与整流器电路场路耦合联合仿真的方法.该方法既可考虑变压器磁路饱和、集肤效应、端部效应的影响,又可考虑整流器脉宽调制(pulse width modulation,PWM)波带来的高次谐波影响.通过仿真与实验对比分析,场路耦合联合仿真结果与50 kVA单相PWM整流器实验结果的偏差在5％左右.在机车大功率牵引变压器优化设计中,场路耦合联合仿真的应用可以缩减开发时间和研发成本.     

75kVA三电平背靠背变流器的散热分析及优化

以75kVA三电平背靠背变流器为对象,先对包括功率母线在内的热源进行分析计算,而后给出了系统的等效热阻网络,并根据热阻网络为变流器设计了基于强迫风冷的散热系统。接着在建立该变流器三维几何模型的基础上用计算流体动力学有限元软件对其进行模拟仿真,分析了母线功耗、器件功耗和风机风量对变流器内热分布的影响规律,并提出了通过配置进风口开孔率和活动挡风板改进散热的措施。最后结合变流器实验装置,利用红外测温仪对带载稳定运行的变流器测试,进行实验验证。实验结果和仿真结果的对比表明,所设计的散热系统可以满足变流器的散热要求,同时各半导体器件散热均匀。所提出的散热设计方法和优化措施,对其他变流器的散热设计有一定的借鉴意义。     

直线异步电动机的损耗模型与效率优化控制

直线异步电动机具有良好的直接驱动特性,但与旋转电动机相比,其效率较低.本文建立了包含铁损电阻的电动机同步坐标模型,铁损电阻并联在初级励磁回路旁,而不是并联在互感支路旁,因此包含了初级漏感对电动机铁心损耗的影响,推导损耗方程并提出了基于模型法的效率优化控制算法.通过仿真和实验验证,结果表明本文提出的效率优化控制方法能够提高直线异步电动机轻载时的运行效率,而且优化算法对电动机动态特性没有产生明显的影响.     

动态电压恢复器的复合数字多变量状态空间反馈控制

在三相三线制系统中，动态电压恢复器面临的主要控制问题是不平衡暂降下对系统三相不平衡的补偿问题。通过正负序分量分解并在正负序坐标下进行建模和控制的方法虽能较好地抑制三相不平衡，但由于正负序分解带来的延迟具有较慢的动态响应速度。为此，文中提出了一种复合数字多变量状态空间反馈控制的方法。在检测到暂降发生并在之后的一段时间内采用单数字多变量状态空间反馈法进行控制，进入稳态时通过控制量的分解无缝地切换到双数字多变量状态空间反馈法，检测到暂降结束时再无缝地切换到单数字多变量状态空间反馈法。该方法同时实现了较快的动态响应速度和较高的稳态精度。实验结果证明了该控制方法的有效性和可行性。     

动态边端效应补偿的直线感应电机磁场定向控制

研究直线感应电动机动态边端效应特性可知,电机次级涡流是产生动态边端效应的主要原因.建立包含电机动态边端效应的同步坐标模型,实现直线感应电机间接磁场定向控制.为消除边端效应对推力和动态过程的影响,随着电机速度增加,对励磁电流分量进行动态补偿,获得了较快的动态响应速度,稳态精度高、超调量小.试验结果表明,进行励磁电流补偿的间接磁场定向控制能够实现高性能的直线感应电动机控制.     

特定谐波消除及优化脉宽调制单相整流器的研究

特定谐波消除(SHEPWM)及优化脉宽调制(OPTPWM)通过开关时刻的优化选择,具有输出波形谐波含量小、效率高、直流电压利用率高等优点。本文提出了在单相电压型PWM整流器中采用SHEPWM或OPTPWM调制策略,并与SPWM调制进行比较。首先对单相整流器SHEPWM、OPTPWM调制策略的原理及控制策略进行了分析,并通过50k V·A单相整流器进行仿真分析和实验验证。仿真和实验结果表明,采用SHEPWM或OPTPWM调制策略网侧输入电流总谐波畸变率、整流变压器绕组谐波损耗及铁心损耗都要低于SPWM调制策略。     

交通用大功率直线异步电动机牵引特性

从直线异步电动机二维电磁场角度入手,采用虚拟电动势法求出相电流和励磁电压表达式,接着把Maxwell电磁场方程、复功率法、保角变换法结合起来,充分考虑端部半填充槽、铁轭磁饱和、次级背铁电阻的影响,对气隙磁链方程进行推导.利用场路复量功率相等关系,本文分别求解出励磁电抗xm0、次级等效电阻、次级漏抗x2、纵向边缘效应校正系数Kr(s)和Kx(s)、横向边端效应校正系数Cr(s)和Cx(s)、集肤效应校正系数Kf.在旋转异步电机T型模型基础上,利用叠加原理,本文提出一种改进的直线电动机T型等效模型.用该模型对日本12000型直线异步电动机牵引特性进行了详细分析,将其中推力、相电流、功率因数、效率变化量与日本著名学者Nonaka的空间谐波法和电机特性试验数据进行比较.结果表明,该模型真实可信,较好地满足工程应用要求,对交通用大功率直线异步电动机的设计和优化奠定了基础,具有较好的参考价值.     

短初级单边直线感应电机新型等效电路

基于直线感应电机一维电磁场分析,考虑直线电机端部效应、初级端部半填充槽、磁路饱和、次级背铁电阻等影响,认为端部效应将影响电机的互感和次级电阻,对此采用系数K￠x(s)和C￠x(s)、Kr(s)和Cr(s)进行修正,给出计入修正系数的直线电机单相T型等效电路模型。根据功率守恒原则,对电机三相电压、磁链和电流进行派克变换,得到两相同步坐标系下的数学方程和等值电路,其形式与旋转电机相统一,有利于此类电机运行控制的实现。对电机起动点的4个校正系数、互感和次级电阻进行分析计算,并对不同工况下的推力分别进行理论研究和实验测试。测试结果与理论分析吻合较好,表明所得模型可行,具有一定的工程应用价值。     

动态电压恢复器的复合数字多变量状态空间反馈控制

在三相三线制系统中,动态电压恢复器面临的主要控制问题是不平衡暂降下对系统三相不平衡的补偿问题。通过正负序分量分解并在正负序坐标下进行建模和控制的方法虽能较好地抑制三相不平衡,但由于正负序分解带来的延迟具有较慢的动态响应速度。为此,文中提出了一种复合数字多变量状态空间反馈控制的方法。在检测到暂降发生并在之后的一段时间内采用单数字多变量状态空间反馈法进行控制,进入稳态时通过控制量的分解无缝地切换到双数字多变量状态空间反馈法,检测到暂降结束时再无缝地切换到单数字多变量状态空间反馈法。该方法同时实现了较快的动态响应速度和较高的稳态精度。实验结果证明了该控制方法的有效性和可行性。