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直线感应功电机的电磁设计与控制策略研究

作　者: 胡珍珍
导　师: 王冰峰
学　校: 电子科技大学
专　业: 检测技术与自动化装置
关键词: 直线感应电机伺服控制 SVPWM Maxwell 2D Matlab/Simulink 模糊控制
分类号: TM346
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 43次
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内容摘要

直线感应电机是一种将电能直接转化为电机直线运动机械能的一种电力传动装置。它结构简单,功率密度大,环境污染小,无需中间传动装置等。正因如此,直线电机在很多领域得到了广泛的应用,如交通、军事、航空等。获得良好的电机性能,使其更能适应时代的要求,已变得非常必要。本论文针对所设计的传输用的直线感应功电机,提出了将电机设计,电磁仿真和控制策略研究融合为一体进行整体开发。在进行数学建模仿真时,考虑了直线感应功电机的边端效应,引入补偿参数。在控制策略上提出了基于模糊控制的转子磁场定向矢量闭环控制系统。本文具体设计了一台5kW直线感应功电机,包括初次级具体尺寸,等效电路参数等,得出最后设计结果。并在电磁仿真软件Maxwell 2D中进行几何建模,对其进行了瞬态电磁仿真和特性分析,总结结构参数对电机性能影响的一般规律。磁场定向控制使直线感应电机具有类似直流电机的控制性能,易于控制。因此,本文采用SVPWM(空间矢量脉宽调制)技术,配合矢量控制,作为基本的伺服控制策略。并在Matlab/Simulink中分别建立了LIM和SVPWM的仿真模型,构成开环控制系统,分析其控制特性。为了获得更好的控制性能,本文将模糊控制算法引入矢量闭环控制中。由于模糊控制不依靠被控对象精确的数学模型,特别适合于直线感应电机这类数学模型不易准确获取,参数也随速度不断变化的控制对象。最后构成了电流内环,速度外环的双闭环控制系统。并通过外加阶跃参考信号,比较开环和矢量闭环控制下的磁链和推力特性,分析系统的动静态特性,验证了模糊闭环控制的优越性。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-8
第一章绪论  8-16
  1.1 直线电机的发展与现状  8-11
  1.2 直线感应电机的控制方法与策略  11-13
  1.3 课题研究的背景和意义  13-14
  1.4 本论文的研究内容及技术路线  14-16
第二章直线感应电机设计  16-27
  2.1 本文所设计的直线感应功电机的设计特点和要求  16-17
  2.2 本文所设计的直线感应功电机电磁和参数计算  17-24
  2.3 直线感应电机设计的具体尺寸  24-25
  2.4 本章小结  25-27
第三章直线感应功电机的电磁仿真和分析  27-35
  3.1 直线感应功电机的Maxwell 2D 几何建模  27-29
  3.2 直线感应功电机的瞬态磁场仿真  29-31
  3.3 直线感应功电机的性能仿真  31-34
  3.4 本章小结  34-35
第四章直线感应功电机的数学建模和特性分析  35-46
  4.1 直线感应功电机的数学建模  35-41
  4.2 直线感应功电机的特性分析  41-45
  4.3 本章小结  45-46
第五章直线感应功电机的控制策略及仿真分析  46-65
  5.1 坐标变换理论与建模  46-50
  5.2 SVPWM 仿真模型的建立  50-61
    5.2.1 判断扇区子系统的建立  54-55
    5.2.2 相邻矢量作用时间子系统的建立  55-56
    5.2.3 SVPWM 波形发生子系统的建立  56-59
    5.2.4 SVPWM 的仿真模型  59-61
  5.3 直线感应电机开环控制及分析  61-63
    5.3.1 PWM 波周期对开环控制性能的影响  61-62
    5.3.2 极距对开环控制性能的影响  62-63
  5.4 本章小节  63-65
第六章基于模糊控制的闭环控制系统仿真研究  65-78
  6.1 本文设计的模糊闭环控制系统原理  65-68
  6.2 模糊控制器的建立  68-73
    6.2.1 模糊控制器建模过程  68-71
    6.2.2 各参数对控制性能的影响  71-72
    6.2.3 仿真结果  72-73
  6.3 基于模糊控制的闭环控制系统仿真  73-77
  6.4 本章小结  77-78
第七章全文总结与展望  78-80
  7.1 全文总结  78
  7.2 工作展望  78-80
致谢  80-81
参考文献  81-84
攻硕期间取得的研究成果  84-85

直线感应功电机的电磁设计与控制策略研究

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