城市軌道交通是解決城市交通堵塞的重要舉措~([1-3])。傳統(tǒng)的軌道交通驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)大多用旋轉(zhuǎn)電機(jī),成本較高。本文的控制對(duì)象永磁游標(biāo)直線(Linear vernier permanent-magnet,LVPM)電機(jī)成本低、效率高、推力大,適合采用直接推力控制(Direct Thrust Force Control,DTFC)應(yīng)用于軌道交通。但直線電機(jī)加裝位置傳感器成本巨大,需采用無位置控制,由此產(chǎn)生的位置誤差會(huì)影響磁鏈計(jì)算精度,因此需要一種精度高、穩(wěn)定性好、無延遲的磁鏈估計(jì)方法。本文提出了一種改進(jìn)式磁鏈觀測(cè)器用于估測(cè)磁鏈,精度高、魯棒性強(qiáng)。將改進(jìn)式磁鏈觀測(cè)器與DTFC結(jié)合,提出了基于改進(jìn)式磁鏈觀測(cè)器的LVPM電機(jī)DTFC無位置控制系統(tǒng)。新的控制系統(tǒng)用改進(jìn)式磁鏈觀測(cè)器替代了傳統(tǒng)的磁鏈計(jì)算,用無位置算法代替了位置傳感器。結(jié)合改進(jìn)式磁鏈觀測(cè)器的優(yōu)點(diǎn),保證了在無位置運(yùn)行下的磁鏈估算精度。本文的主要研究?jī)?nèi)容如下:1.研究了三相LVPM電機(jī)的結(jié)構(gòu)與電磁特性。基于Ansoft有限元仿真軟件,研究了磁場(chǎng)分布、定位力等特性,建立了LVPM電機(jī)的數(shù)學(xué)模型,推導(dǎo)了電壓、磁鏈、推力等方程。2.研究了LVPM電機(jī)DTFC基本原理,包括電機(jī)電磁推力的計(jì)算和定子磁鏈的控制。針對(duì)傳統(tǒng)磁鏈計(jì)算方法精度低、抗擾性差等問題,提出了一種改進(jìn)式磁鏈觀測(cè)器。通過公式推導(dǎo)與穩(wěn)定性分析驗(yàn)證了觀測(cè)器的正確性,并通過建立仿真模型對(duì)基于改進(jìn)式磁鏈觀測(cè)器的DTFC系統(tǒng)進(jìn)行仿真分析,驗(yàn)證了觀測(cè)器的可行性。3.構(gòu)建了由反電勢(shì)觀測(cè)器和鎖相環(huán)(Phase Locked Loop,PLL)模塊組成的位置估計(jì)模塊。將改進(jìn)式磁鏈觀測(cè)器和無位置算法結(jié)合起來,保證了在無位置運(yùn)行下的磁鏈估算精度。通過仿真對(duì)LVPM電機(jī)改進(jìn)式磁鏈觀測(cè)器無位置DTFC系統(tǒng)進(jìn)行了驗(yàn)證。4.構(gòu)建了基于DSP2812的LVPM電機(jī)實(shí)驗(yàn)平臺(tái),包括硬件系統(tǒng)和軟件的設(shè)計(jì),通過實(shí)驗(yàn)研究驗(yàn)證本文提出的LVPM電機(jī)改進(jìn)式磁鏈觀測(cè)器無位置DTFC系統(tǒng)的可行性。并通過與傳統(tǒng)方法的對(duì)比實(shí)驗(yàn),驗(yàn)證了在存在擾動(dòng)時(shí)的精度和抗擾性。
【學(xué)位單位】：江蘇大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：TM351
【部分圖文】：

磨損和噪聲污染，提升列車運(yùn)行的可靠性和安全性，列車的維護(hù)成本也可以大大降低。早在 1985 年，加拿大就首次成功將直線電機(jī)牽引驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)運(yùn)用在地鐵上，而后美國(guó)、日本、馬來西亞也相繼開通了直線電機(jī)路線。目前，我國(guó)的地鐵也相繼采用了直線電機(jī)牽引驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，如圖 1.1 所示為使用直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)的廣州地鐵 4 號(hào)線和北京地鐵機(jī)場(chǎng)線[4-7]。

江 蘇 大 學(xué) 碩 士 學(xué) 位 論 文環(huán)境因素影響，有些環(huán)境下甚至無法使用；位置傳感要配備位置傳感器，如磁柵尺、光柵尺等。其中，磁柵體積相對(duì)較小的光電編碼器、旋轉(zhuǎn)變壓器等位置傳感軌道鋪設(shè)。因此，在長(zhǎng)行程的軌道交通應(yīng)用中，帶來控制對(duì)象初級(jí)永磁型直線電機(jī)降低軌道側(cè)成本的設(shè)計(jì)

圖 5.3 智能功率模塊Fig. 5.3 Intelligent power module適合電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)。常通過位置檢測(cè)獲取電機(jī)的速度及動(dòng)子位置置信號(hào)十分重要。雖然本文采取的控制系統(tǒng)證無位置運(yùn)行效果，依然需要位置傳感器。M 電機(jī)位置信號(hào)進(jìn)行精確檢測(cè)。感應(yīng)讀數(shù)頭和，如圖 5.4(a)所示。磁條的具體結(jié)構(gòu)如圖 5.4將外部磁場(chǎng)和磁條隔離，從而增強(qiáng)電磁抗擾替變化的 N 極、S 極磁場(chǎng)，是整個(gè)磁條最核頭沿著磁性帶運(yùn)動(dòng)，讀數(shù)頭會(huì)輸出類似旋轉(zhuǎn)

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2818402