混合励磁式直线同步电动机及其驱动系统的研究

本文的研究对象是混合励磁式直线同步电动机。将稀土钕铁硼永磁材料引入磁悬浮列车用长定子直线同步电机的励磁系统,本文提出了一种新的混合励磁式直线同步电动机的概念,它既具有永磁电机推力大、质量轻、结构简单、高效节能等的优点,又有电励直线同步电机励磁灵活可调的优势。稳定运行时电励磁线圈不通电,只依靠永磁体产生的磁场提供电机运动所需的驱动力。电励磁线圈起调节作用、提供可变的磁通,在诸如起动、停车、突然的加减速等特殊情况下,电励磁绕组中通入电流,利用其便于调节的特点来改变电机气隙磁场,从而达到控制目的。 针对混合励磁是直线同步电动机,本文主要包括如下几方面内容: 1.说明了直线同步电机的基本运行原理,对稀土永磁直线电机的特点与应用作了介绍。在dq0坐标系下,分别讨论了电励磁式和永磁式直线同步电机的数学模型。 2.对混合励磁直线同步电机的磁场和力进行了分析。简要介绍了混合励磁式直线电机概念及其设计要点,然后利用磁路法和有限元法对该电机的气隙磁场进行了深入讨论,并且应用麦克斯韦应力张量法与虚位移法对直线电机一对极下的电磁推力作了一些计算,最后针对电励磁式和混合励磁式等几种不同型式的直线同步电动机进行试验测试和对比研究。 3.探讨了混合励磁式直线同步电机的数学模型和控制策略,设计了该电机的驱动控制系统,还进行了试验,测得到了电机稳态运行时的电流、电压波形。