直线感应电机在线参数辨识

直线感应电机存在动态边端效应,励磁电感等参数随电机运行速度变化,离线参数辨识方法无法准确掌握电机参数,导致控制电机动态性能变差。本文采用模型参考自适应系统进行直线感应在线参数辨识,推导了直线感应电机状态空间方程,提出一种直线感应电机励磁电感在线辨识的算法。本文建立的电机状态观测器能够准确计算初级电流与次级磁链,参数辨识算法收敛性较好,实验和仿真结果表明电机励磁电感参数计算准确,能够正确反映动态边端效应对电机励磁参数影响的物理特性,即电机励磁电感随速度增加而减小。     

次级边缘漏感对高速直线感应电机性能的影响

由电磁场的基本理论并结合磁场能量法,导出了高速直线感应电机次级的边缘等效气隙和边缘漏感的解析公式。通过考虑次级边缘漏感集总参数模型,分析得到该漏感对电机特性的影响规律。利用Maxwell3D软件建立三维有限元分析模型,得到了电机的电磁推力曲线。设计试验用原型样机进行试验,验证了所求次级边缘漏感参数计算公式的有效性和实用性。     

次级断续时直线感应牵引电机的等效电路

直线感应电机作为轨道交通车辆的牵引电机,在道岔、转弯等路段会出现次级感应板缺失的情况,次级连续时的等效电路不再适用.针对此特殊工况,提出一种基于气隙磁通密度的分布模型,考虑次级断续的等效电路.首先,建立直线感应电机次级断续时的分析模型,根据初、次级耦合情况把断续工况分成三个阶段.然后,利用线性近似化法修正随耦合区域长度变化的初级漏感、励磁电感等参数.结合气隙磁通密度分布模型与次级断续工况,考虑纵向端部效应的影响,修正励磁支路上的励磁电感和表征端部效应涡流损耗的等效电阻,推导出三个阶段的等效电路来表示初级通过次级感应板断续区域这一动态过程.最后,根据等效电路求出电机推力和效率的动态变化曲线,并与实验台的测量结果对比,验证了所提等效电路的正确性.     

一种基于静态特性的直线感应电机参数辨识方法

直线感应电机(LIM)具有机械间隙大、定转子漏感差别明显、边缘效应影响等特点,准确测量电机参数难度较大.通常的电机空载试验参数测量方法在直线轨道上难于实施,特别是用于地铁和磁浮列车牵引的直线电机,由于运动位置重复性差,在线辨识实现困难.本文提出一种新的基于变频器驱动的直线感应电机等效电路参数辨识方法,利用不同频率时的电机推力、变频器输出电压和电流等静态堵转特性,结合最小二乘法推算出适合控制用的直线感应电机等效电路中的初级电阻、漏感、次级等效电阻和漏感参数.测量设备即为实际驱动电机的变频器.对一台基于直线感应电机牵引系统的测试结果表明了该方法的有效性.     

双向交链横向磁通平板型永磁直线同步电机

提出双向交链横向磁通平板型永磁直线同步电机的方案,克服了传统横向磁通永磁电机初级空间利用率不高的缺陷.初级铁心单元加工方便,能够充分利用次级永磁体,有效减小次级永磁体的极间漏磁,增加与绕组相交链的磁链,提高电机的空载感应电动势.文章介绍了电机的结构并阐述了其工作原理,利用磁路法建立了电机的三维等效磁网络模型,推导出了电机的空载主磁通和空载感应电动势表达式,将次级永磁体等效成面电流,获得了推力表达式,通过三维有限元方法计算电机磁场和推力.研制了一台实验样机,测得了空载感应电动势和静态推力.理论分析与实验结果基本吻合,验证了理论分析的有效性.     

圆筒型直线感应电动机复合次级涡流损耗的有限元分析

为了准确计算电机次级参数和电机温升,根据圆筒型直线感应电机的特点,利用有限元软件对大功率圆筒型直线感应电机复合次级进行涡流损耗分析,得出复合次级不同厚度值时的涡流损耗功率.通过有限元分析法和通用解析法计算结果的比较,说明了有限元分析的正确性.计算结果对大功率圆筒型直线感应电机的参数计算与制造有一定的实用价值.     

基于PWM逆变器的直线感应电机参数辨识方法

针对直线感应电机初级漏感和次级漏感不相等的特性,提出了一种基于PWM逆变器的直线感应电机参数辨识方法,将堵转试验的等效电路改进后得到方程组计算电机的参数。将此方法应用于一额定电压30V的直线感应电机参数辨识中,试验结果与传统方法得到的试验结果比较,证明了所提出的方法提高了辨识精度。     

考虑动态边端效应的六相直线感应电机数学模型及矢量控制

针对直线电机动态边端效应导致参数时变、推力下降的问题,以短初级双边六相直线感应电机为研究对象,考虑动态边端效应,详细分析初级运动速度、次级漏感对感应涡流变化和等效激磁电感下降的影响规律。通过涡流损耗计算推导次级等效电阻表达式并利用广义Clack变换解耦,建立六相直线感应电机考虑动态边端效应的数学模型。基于该模型提出一种动态边端效应修正系数在线计算的矢量控制策略,该策略通过直接修正滑差频率和转矩电流,能够补偿动态边端效应造成的推力下降,提高系统的控制精度。通过搭建仿真模型和实验平台,验证了所述理论及所采用控制策略的正确性。     

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.     

非磁性次级直线感应电机力特性及涡流损耗分析

针对用于磁悬浮车辆的非磁性次级直线感应电机的力特性和涡流损耗进行研究。该电机初级绕组通入三相对称交流电产生行波磁场,与地面非磁性次级导体中感应的涡流磁场相互作用,可同时产生悬浮力和驱动力。针对非磁性次级直线感应电机力特性及涡流损耗求解问题,以麦克斯韦电磁方程为基础,建立了非磁性次级直线感电机的简化二维电磁模型,对其磁场进行解析分析,得到该类电机的推进力、悬浮力、总机械功率、涡流损耗的解析表达式;研究了涡流损耗与输入电流幅值、频率、转差率之间的关系;找出了合适的工作区间。利用有限元计算软件,计算分析了推进力、悬浮力及涡流损耗特性曲线。实验结果验证了理论计算的正确性。     

Field-oriented control of an induction motor with robust on-linetuning of its parameters

This paper proposes new torque control of an induction motor, which is robust against primary resistance and adaptable to leakage inductance, magnetizing inductance, and secondary time constant. The control is based on flux feedback with a flux simulator. Since the simulator is based on a rotor current model, it is independent of the primary resistance, but uses the magnetizing inductance and secondary time constant values to estimate the flux. Parameter mismatch in the simulator detrimentally affects flux and torque responses. In order to compensate for degradation of the responses, an identifier for the magnetizing inductance and the secondary time constant is introduced. The identifier is insensitive to the primary resistance because it is based on instantaneous reactive power of the motor. Also, a leakage inductance identifier is introduced to achieve perfect compensation, which is robust against other parameters owing to instantaneous harmonic reactive power. To verify feasibility of the proposed technique, digital simulations and experimental tests have been conducted. The results have proven excellent characteristics of the drive system, which confirms validity of the scheme     

Investigation of equivalent circuit quantities and equations for calculation of characteristics of single-sided linear induction motors (LIM)

We wish to derive an improved analytic method and performance equations for estimation of the characteristics and the design of a reasonable LIM. An approximation that simplifies the estimation of the performance of the single-sided linear induction motor is presented. The original equations were derived from the two-dimensional electromagnetic analysis and the equivalent circuit quantities, such as the magnetizing reactance, the secondary resistance and reactance, and are given in combination with hyperbolic and trigonometric functions of complex number. In this paper, these functions are approximated by the MacLaurin's expansion, and the equivalent circuit quantities are expressed by polynomial approximations. The computed thrust, primary current, power factor and efficiency-slip curves for the test of urban-transit SLIM at Kyushu University, calculated from the original equation and the new approximation, show a close agreement. The magnetizing reactance plays an important role in the LIM performance and the larger it is, the better. The ratio of air gap length to pole pitch is the key to the performance of the LIM.     

基于等效瞬时电感判别变压器励磁涌流的新算法

基于变压器铁心磁导率在励磁涌流与内部故障时变化情况的不同,应用瞬时励磁电感和等效瞬时电感的概念,可有效判别变压器励磁涌流.但是,现有的等效瞬时电感计算方法存在较大的误差,对准确判别变压器励磁涌流构成了威胁.为此,提出了改进型的等效瞬时电感计算方法,有效考虑了等效电阻的影响,极大地改善了计算精度.以此为基础,给出了2种判别励磁涌流方案,即时域法和频域法.通过动模实验,对改进型算法和现有的近似算法进行了对比研究.结果表明,应用改进型算法求取的等效瞬时电感更为准确,使时域法和频域法的判别精度得到了极大的改善,有力证实了文中所提出的新算法正确、可行、有效.     

一种推挽式变换器的漏感影响研究

根据磁势平衡原理,研究了一种带桥式整流输出的推挽式变换器的工作波形及性能影响因素,主要结合变压器激磁电感和漏感效应,建立了变换器等效电路模型和数学解析模型,详细讨论了激磁电感跨接在变压器原边两绕组之间时,推挽变换器无漏感和漏感等效于副边侧时的物理关系和理论波形。深入分析了漏感对开关管端电压、电路输出电压和能量回馈等方面造成的影响及消除方法。通过Matlab仿真验证了有关模型及理论分析结果的正确性。     

无槽永磁直线同步电动机的稳态分析

建立无槽式永磁直线同步电动机分层解析模型,由于电机等效气隙较长、漏磁较大,采用磁化电流法等效永磁体电流密度,电枢电流按实际情况考虑。以矢量磁位作为求解变量得到励磁磁场和电枢反应磁场的二维解。在此基础上求电机的电磁参数:气隙磁密、电磁推力、电感和电势等。进一步分析气隙长度对电机磁场的影响,用有限元法验证解析结果,两种方法所得结果吻合较好,表明该解析法行之有效。     

基于非饱和区等效瞬时电感的变压器励磁涌流鉴别方法

变压器的等效瞬时电感能够反映其饱和程度的变化,按照差流大小将变压器的运行状态划分为饱和区与非饱和区．分析了变压器经历励磁涌流和短路故障过程中,其等效瞬时电感值在饱和区与非饱和区内的变化范围及特点．根据非饱和区内等效瞬时电感大小区分励磁涌流和短路故障的方法。该方法原理清晰、整定简单、裕度大。试验结果证明,在区内短路故障以及带故障合闸时,该方法能够快速开放差动保护：在励磁涌流时,能够可靠闭锁差动保护,并有良好的抗电流互感器饱和特性．具有工程实际应用价值。     

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.     

基于等效瞬时漏电感的变压器保护新原理

在变压器模型回路方程的基础上,应用等效瞬时漏电感,提出了一种新型变压器保护原理。在内部故障的情况下,绕组变形将会导致漏电感参数发生变化;而在正常运行、外部故障和励磁涌流情况下,变压器漏电感等内部结构参数不会发生改变。因此,通过计算等效瞬时漏感参数,可有效地识别变压器的运行状态。2组动模试验分析结果表明,该原理不受励磁涌流的影响,能够迅速、可靠地切除变压器内部故障,对轻微故障也有足够的灵敏度。     

漏电感参数辨识技术在线监测变压器绕组变形

电力变压器运行过程中发生绕组变形将会导致绕组漏感参数发生变化,为了实现变压器绕组的在线监测和预知性维修,以变压器回路方程作为参数辨识模型,提出了一种利用最小二乘算法进行绕组漏电感参数实时辨识从而实现绕组变形在线监测方法,推导了用于变压器漏电感参数辨识的方程,分析了辨识结果产生误差的原因,并对忽略励磁电流带来的误差进行了补偿。动模试验数据及仿真数据验证了参数辨识结果具有较高的精度,且不受负荷变化及功率因数变化的影响,同时利用绕组模拟变形数据验证了绕组变形在线监测实现的可行性。