随着经济的快速发展,直驱电梯在高层楼宇的应用优势越来越明显,由于永磁同步直线电机具有精度高,速度快,以及响应迅速等优点成,成为直驱电梯首选的驱动源。传统永磁直线电机结构为长初级短次级,在电机运行过程中,需要给整个初级绕组全段通电,导致有效出力的初级绕组过长,会造成很大损耗,使直驱电梯的使用成本大大增加。针对以上问题,本文对永磁直线电机进行绕组分段和绕组切换控制的研究;本文以分段永磁同步直线电机SW-PMSLM(Segment winding permanent magnet synchronous linear motor)为研究对象,根据电机初级绕组不连续的特点,对分段PMSLM段间区域电磁参数的变化进行分析和建模。并搭建了分段PMSLM的数学模型,通过矢量控制的方法初步实现了绕组切换,达到了分段供电的目的。论文主要从以下几个方面展开研究。1.建立SW-PMSLM变参数数学模型。首先针对SW-PMSLM电磁参数在段间表现出非周期的特性,采用数学理论分析和有限元仿真分析的方法研究动子在段间区域时电感和磁链参数随动子的位置的变化规律,并根据此规律建立SW-PMSLM的变参数数学模型。针对在段间区域时如何保证动子平稳过渡的问题,提出电流同步控制策略并对初级绕组分段供电策略进行了研究,建立SW-PMSLM的矢量控制系统。2.设计SW-PMSLM绕组切换方案。论文首先设计了基于接触器开关的绕组切换方案,并分析了这种方案在绕组切换过程中,接触器开关容易发生故障最终导致绕组切换失败;然后在此基础上设计了滑模锁相环SMC-PLL(sliding model control based on phase locked loop)无速度传感器控制,通过仿真验证了了基于SMC-PLL具有很高的速度响应和速度估算精度高,但是对参数变化敏感,在负载发生突变时出现较大的抖振;然后又进一步设计了基于模型参考自适应MRAS(model reference adaptive system)算法的绕组切换方案,相对SMC-PLL算法速度估算误差较小,对电机参数变化不敏感,在负载发生变化时,抖振较小,算法也相对简单。由于在电机的正常运行中电机的各项参数有较大的变动,该控制算法有较高的控制精度,更适合分段永磁PMSLM的位置估算。3.实验验证。在理论和有限元分析的基础上,在MATALAB中搭建初级绕组分段直线电机的控制模型,通过Links-RT半实物仿真实验平台验证所提出绕组切换策略的正确性和有效性,最终达到分段供电的目的。本文图55幅,表7张,参考文献60篇。
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