城市轨道交通用初级永磁型直线电机及其控制系统研究

批准号:
50907031
项目类别:
青年科学基金项目
资助金额:
20.0 万元
负责人:
赵文祥
依托单位:
学科分类:
E0703.电机及其系统
结题年份:
2012
批准年份:
2009
项目状态:
已结题
项目参与者:
花为、吉敬华、杜怿、王伟、张淦
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中文摘要
直线电机城市轨道交通系统是新型的资源节约型轨道交通模式。直线感应电机具有结构简单、成本低的优点,但其效率和功率因数较永磁电机差;而传统的永磁直线同步电机,需将绕组或永磁体沿轨道全线铺设,增加工程造价。本项目提出一种新型永磁直线电机,其绕组和永磁体均置于车辆侧的初级,而轨道侧的次级仅由导磁性材料组成,集高效率和低成本于一身。本项目旨在开发出结构新颖合理的初级永磁型直线电机结构;探索该类电机电磁参数计算、设计和分析的一般方法;构建基于dSPACE的数字化驱动控制系统实验平台;研究电机优化控制的一般性规律;建立容错控制策略,提高系统可靠性;尝试总结出也同样适用于其它类型直线电机的一般规律和方法。该初级永磁型直线电机及其控制系统的研制成功,将为城市轨道交通领域直线驱动系统提供新的解决方案。不仅具有重要的科学意义和学术价值,而且具有十分广阔的应用前景。
英文摘要
开展了城市轨道交通用新型永磁直线电机设计与控制策略研究。该类电机的绕组和永磁体均置于车辆侧的初级,而轨道侧的次级仅由导磁性材料组成,集高效率和低成本于一身。提出了带附加齿的初级永磁型直线电机,通过在电机端部增加辅助齿,不仅可以补偿其端部绕组的磁路,而且可以减小电机总的定位力;提出了磁路互补型、模块化的初级永磁型直线电机,其初级动子由两个在空间上互差180°的模块组成,具有反电势对称、定位力小、易于加工等优点。针对地铁牵引试验的要求,设计了“双逆变器——电机”结构的地铁牵引试验平台。推导了电流谐波注入法补偿定位力矩的控制策略,通过注入谐波电流,降低了电机的转矩脉动。设计了两电机调速系统的解耦控制器,实现了系统的协调运行。研究了单极性永磁磁链定子永磁型电机的容错控制策略,考虑其梯形波反电势特性,实现了容错运行;研究了双极性永磁磁链定子永磁型电机的容错控制策略,建立了基于转子坐标系的电机数学模型,提出了基于定子磁场定向的容错矢量控制策略;分析了冗余式定子永磁型电机的绕组结构特点以及电磁特性,基于谐波转矩相互抵消的原则,提出了容错控制策略。建立了初级永磁型直线电机驱动控制系统的场路耦合仿真模型,为系统的精确分析提供了良好的仿真平台。设计并制造了初级永磁型直线电机试验样机,基于DSP和dSPACE构建了电机数字驱动控制系统,实验验证了电机在多种工况情况下的高性能运行。共发表论文26篇,其中SCI收录14篇(11篇论文发表于IEEE Transactions汇刊),累计SCI影响因子超过37;授权发明专利6项;相关成果获军队科技进步一等奖、教育部技术发明一等奖、全国优秀博士学位论文提名奖等6项奖励。
期刊论文列表
专著列表
科研奖励列表
会议论文列表
专利列表
DOI:10.1109/tasc.2012.2185209
发表时间:2012-03
期刊:IEEE Transactions on Applied Superconductivity
影响因子:1.8
作者:Wenxiang Zhao;M. Cheng;J. Ji;R. Cao;Yi Du-;Fuhua Li
通讯作者:Wenxiang Zhao;M. Cheng;J. Ji;R. Cao;Yi Du-;Fuhua Li
DOI:10.1109/tmag.2011.2160554
发表时间:2011-06
期刊:IEEE Transactions on Magnetics
影响因子:2.1
作者:R. Cao;M. Cheng;C. Mi;W. Hua;Wenxiang Zhao
通讯作者:R. Cao;M. Cheng;C. Mi;W. Hua;Wenxiang Zhao
A Linear Stator Permanent Magnet Vernier HTS Machine for Wave Energy Conversion
用于波浪能转换的线性定子永磁游标高温超导机
DOI:10.1109/tasc.2012.2185473
发表时间:2012-03
期刊:IEEE Transactions on Applied Superconductivity
影响因子:1.8
作者:Du, Yi;Chau, K. T.;Cheng, Ming;Fan, Ying;Zhao, Wenxiang;Li, Fuhua
通讯作者:Li, Fuhua
DOI:--
发表时间:--
期刊:电工技术学报
影响因子:--
作者:贾红云;程明;花为;朱瑛;赵文祥
通讯作者:赵文祥
DOI:10.1109/tmag.2011.2157106
发表时间:2011-09
期刊:IEEE Transactions on Magnetics
影响因子:2.1
作者:Wenxiang Zhao;M. Cheng;K. Chau;W. Hua;H. Jia;J. Ji;Wenlong Li
通讯作者:Wenxiang Zhao;M. Cheng;K. Chau;W. Hua;H. Jia;J. Ji;Wenlong Li
高品质伺服电机系统多因素耦合分析方法
- 批准号:--
- 项目类别:重大项目
- 资助金额:360万元
- 批准年份:2019
- 负责人:赵文祥
- 依托单位:
增强型磁场调制初级永磁直线电机及其高性能控制
- 批准号:51777090
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:63.0万元
- 批准年份:2017
- 负责人:赵文祥
- 依托单位:
高推力密度容错式轨道交通永磁直线电机及其协调控制
- 批准号:51277194
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:86.0万元
- 批准年份:2012
- 负责人:赵文祥
- 依托单位:
国内基金
海外基金
