初级永磁型直线电机控制策略研究

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随着中国经济的飞速发展,中国的交通需求也进入一个高速膨胀的阶段。轨道交通系统作为一种优质交通系统解决方案受到了广泛的关注,其中作为运载体的电机更得到了深入的研究。相对于旋转电机,直线电机在轨道交通领域有着显著的优势,如结构简单、动力性能强、环境污染小等。直线感应电机已被广泛应用于地铁、轻轨等场合,技术成熟,但是效率偏低;永磁直线同步电机功率密度大,但是由于其永磁体或者绕组需要沿轨道铺设,成本较高,维护不便;而初级永磁型直线电机将永磁体和绕组全放置在初级上,次级仅由导磁铁心构成,结构简单且效率较高,因此在轨道交通领域有着广阔的应用前景。  本文将从以下几个方面进行研究:  1.针对初级永磁型直线电机推力脉动较大的问题,结合电流滞环PWM矢量控制提出一种基于谐波电流注入方法的推力脉动抑制控制策略,并进行仿真验证,结果证明在不影响输出推力的前提下能显著抑制推力脉动。  2.对一种新型初级永磁型直线电机——永磁直线游标电机的基本工作原理和静态特性如磁场分布、电感、反电动势、定位力等进行分析研究,同时推导并建立出该新型电机的完整数学模型。设计基于电压空间矢量PWM矢量控制的永磁直线游标电机调速系统,建立基于Matlab/Simulink的直线电机驱动系统模型并进行仿真研究。  3.针对永磁直线游标电机调速系统这一多变量、强耦合的非线性系统,将支持向量回归机与广义逆系统理论相结合,设计内模控制附加控制器以提高驱动系统鲁棒性,实现对电机调速系统d轴电流和初级速度的动态解耦控制,并通过仿真进行验证。针对支持向量回归机训练过程中存在的误差,通过改进训练算法提高了算法准确度和训练效率,通过仿真验证表明优化后的辨识结果具有良好的逼近效果。  4.搭建基于TMS320F2812芯片的永磁直线游标电机驱动控制实验平台,设计控制系统软件,并利用该实验平台进行相关实验研究,验证了实验平台的可靠性和控制算法的有效性。
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