中文名 | 城市軌道交通用初級(jí)永磁型直線電機(jī)及其控制系統(tǒng)研究 | 項(xiàng)目類別 | 青年科學(xué)基金項(xiàng)目 |
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項(xiàng)目負(fù)責(zé)人 | 趙文祥 | 依托單位 | 江蘇大學(xué) |
開展了城市軌道交通用新型永磁直線電機(jī)設(shè)計(jì)與控制策略研究。該類電機(jī)的繞組和永磁體均置于車輛側(cè)的初級(jí),而軌道側(cè)的次級(jí)僅由導(dǎo)磁性材料組成,集高效率和低成本于一身。提出了帶附加齒的初級(jí)永磁型直線電機(jī),通過在電機(jī)端部增加輔助齒,不僅可以補(bǔ)償其端部繞組的磁路,而且可以減小電機(jī)總的定位力;提出了磁路互補(bǔ)型、模塊化的初級(jí)永磁型直線電機(jī),其初級(jí)動(dòng)子由兩個(gè)在空間上互差180°的模塊組成,具有反電勢對(duì)稱、定位力小、易于加工等優(yōu)點(diǎn)。針對(duì)地鐵牽引試驗(yàn)的要求,設(shè)計(jì)了“雙逆變器——電機(jī)”結(jié)構(gòu)的地鐵牽引試驗(yàn)平臺(tái)。推導(dǎo)了電流諧波注入法補(bǔ)償定位力矩的控制策略,通過注入諧波電流,降低了電機(jī)的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)。設(shè)計(jì)了兩電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的解耦控制器,實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)的協(xié)調(diào)運(yùn)行。研究了單極性永磁磁鏈定子永磁型電機(jī)的容錯(cuò)控制策略,考慮其梯形波反電勢特性,實(shí)現(xiàn)了容錯(cuò)運(yùn)行;研究了雙極性永磁磁鏈定子永磁型電機(jī)的容錯(cuò)控制策略,建立了基于轉(zhuǎn)子坐標(biāo)系的電機(jī)數(shù)學(xué)模型,提出了基于定子磁場定向的容錯(cuò)矢量控制策略;分析了冗余式定子永磁型電機(jī)的繞組結(jié)構(gòu)特點(diǎn)以及電磁特性,基于諧波轉(zhuǎn)矩相互抵消的原則,提出了容錯(cuò)控制策略。建立了初級(jí)永磁型直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)的場路耦合仿真模型,為系統(tǒng)的精確分析提供了良好的仿真平臺(tái)。設(shè)計(jì)并制造了初級(jí)永磁型直線電機(jī)試驗(yàn)樣機(jī),基于DSP和dSPACE構(gòu)建了電機(jī)數(shù)字驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng),實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了電機(jī)在多種工況情況下的高性能運(yùn)行。共發(fā)表論文26篇,其中SCI收錄14篇(11篇論文發(fā)表于IEEE Transactions匯刊),累計(jì)SCI影響因子超過37;授權(quán)發(fā)明專利6項(xiàng);相關(guān)成果獲軍隊(duì)科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)、教育部技術(shù)發(fā)明一等獎(jiǎng)、全國優(yōu)秀博士學(xué)位論文提名獎(jiǎng)等6項(xiàng)獎(jiǎng)勵(lì)。 2100433B
直線電機(jī)城市軌道交通系統(tǒng)是新型的資源節(jié)約型軌道交通模式。直線感應(yīng)電機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡單、成本低的優(yōu)點(diǎn),但其效率和功率因數(shù)較永磁電機(jī)差;而傳統(tǒng)的永磁直線同步電機(jī),需將繞組或永磁體沿軌道全線鋪設(shè),增加工程造價(jià)。本項(xiàng)目提出一種新型永磁直線電機(jī),其繞組和永磁體均置于車輛側(cè)的初級(jí),而軌道側(cè)的次級(jí)僅由導(dǎo)磁性材料組成,集高效率和低成本于一身。本項(xiàng)目旨在開發(fā)出結(jié)構(gòu)新穎合理的初級(jí)永磁型直線電機(jī)結(jié)構(gòu);探索該類電機(jī)電磁參數(shù)計(jì)算、設(shè)計(jì)和分析的一般方法;構(gòu)建基于dSPACE的數(shù)字化驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)平臺(tái);研究電機(jī)優(yōu)化控制的一般性規(guī)律;建立容錯(cuò)控制策略,提高系統(tǒng)可靠性;嘗試總結(jié)出也同樣適用于其它類型直線電機(jī)的一般規(guī)律和方法。該初級(jí)永磁型直線電機(jī)及其控制系統(tǒng)的研制成功,將為城市軌道交通領(lǐng)域直線驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)提供新的解決方案。不僅具有重要的科學(xué)意義和學(xué)術(shù)價(jià)值,而且具有十分廣闊的應(yīng)用前景。
一、主要課程: 高等數(shù)學(xué)、大學(xué)英語、計(jì)算機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ)、電路基礎(chǔ)、電機(jī)與拖動(dòng)、傳感器與檢測技術(shù)、電氣控制與PLC技術(shù)、供配電與照明技術(shù)、電力系統(tǒng)概論、城市軌道交通信號(hào)與通信系統(tǒng)、車站行車工作等 二、主要實(shí)...
城市軌道交通(RailTransit)包括地鐵、輕軌、磁浮等運(yùn)輸方式,是城市公共交通模式的一種,具有快速、便捷、舒適、環(huán)保等特點(diǎn)。 城市軌道交通控制 一、主要課程: 高等數(shù)學(xué)、大學(xué)英語、計(jì)算機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ)...
城市軌道交通一般包括輕軌與地鐵。M是輕軌,metro的縮寫,R是地鐵,跟railway這個(gè)單詞掛鉤,underground railway是地下鐵路。
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評(píng)分: 4.4
介紹了我國城市快速發(fā)展及軌道交通規(guī)劃實(shí)施情況,論述了直線電機(jī)的發(fā)明、特點(diǎn)及分類。針對(duì)某城市軌道交通規(guī)劃及地面構(gòu)筑物特點(diǎn),選用直線電機(jī)地鐵系統(tǒng)得到較好效果。研究分析了直線電機(jī)地鐵的優(yōu)缺點(diǎn),并提出了建設(shè)性意見。
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評(píng)分: 4.7
對(duì)于各類的超高速和精密的機(jī)床而言,直線電機(jī)一直以來都是理想的傳動(dòng)方式,這主要是因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)簡單、動(dòng)態(tài)響應(yīng)快、速度和加速度大、精度高、振動(dòng)和噪聲小等是直線電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)所具有的優(yōu)點(diǎn)。該片文章簡單地介紹了直線電機(jī)的工作原理以及其在城市軌道交系統(tǒng)中的一些應(yīng)用情況,并對(duì)直線電機(jī)的未來發(fā)展趨勢進(jìn)行了闡述,了直線感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的應(yīng)用特點(diǎn)及在國內(nèi)外各行各業(yè)的應(yīng)用情況,介紹了直線電機(jī)的發(fā)展方向。在不久的將來,傳統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)模式必定會(huì)被即將在社會(huì)生活各個(gè)領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用直線電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)模式所代替將替,這是時(shí)代發(fā)展的趨勢所在。
直線電機(jī)城市軌道交通是新型的資源節(jié)約型技術(shù)方式。直線感應(yīng)電機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡單、成本低的優(yōu)點(diǎn),但其效率較永磁電機(jī)差;而傳統(tǒng)的永磁直線同步電機(jī),需將繞組或永磁體沿軌道全線鋪設(shè),增加工程造價(jià)。本項(xiàng)目提出一種新型永磁直線電機(jī),其繞組和永磁體均置于車輛側(cè)的初級(jí),而軌道側(cè)的次級(jí)僅由導(dǎo)磁性材料組成,兼具高效率、低成本、大推力和強(qiáng)容錯(cuò)。按照計(jì)劃,開展了電機(jī)結(jié)構(gòu)研究、電磁性能分析、優(yōu)化控制策略、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)等方面的工作,取得了創(chuàng)新性研究成果。提出了多種初級(jí)永磁型直線電機(jī)系統(tǒng),降低了電機(jī)制造成本和系統(tǒng)運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用,提升了推力密度、容錯(cuò)能力和動(dòng)靜態(tài)性能。研究永磁體陣列,提出優(yōu)化方案,實(shí)現(xiàn)了聚磁效應(yīng),提升了電機(jī)的氣隙磁密;運(yùn)用電樞電流引起的脈動(dòng)力與定位力互相抵消,抑制了電機(jī)推力波動(dòng)。設(shè)計(jì)了多種結(jié)構(gòu)磁場調(diào)制永磁直線電機(jī),提升了電機(jī)的推力密度,優(yōu)化設(shè)計(jì)雙動(dòng)子互補(bǔ)結(jié)構(gòu),合理采用導(dǎo)磁體隔開動(dòng)子,形成模塊化互補(bǔ)結(jié)構(gòu),在保證電機(jī)推力密度同時(shí),提高了電機(jī)的容錯(cuò)性能。建立了電機(jī)等效磁網(wǎng)絡(luò)模型、有限元模型、場路耦合電機(jī)系統(tǒng)仿真模型,精確計(jì)算電機(jī)的電磁特性,為先進(jìn)控制策略的實(shí)施提供保障。研制了電機(jī)數(shù)字控制器,實(shí)現(xiàn)了永磁直線電機(jī)的閉環(huán)控制、直接推力控制、開繞組控制等,綜合評(píng)估系統(tǒng)性能。相關(guān)成果發(fā)表SCI收錄論文22篇,授權(quán)發(fā)明專利11項(xiàng),獲國家技術(shù)發(fā)明二等獎(jiǎng);項(xiàng)目執(zhí)行期內(nèi),負(fù)責(zé)人獲批國家優(yōu)秀青年基金、江蘇省杰出青年基金。 2100433B
開展了城市軌道交通用新型永磁直線電機(jī)設(shè)計(jì)與容錯(cuò)控制研究。該類電機(jī)的繞組和永磁體均置于車輛側(cè)的初級(jí),而軌道側(cè)的次級(jí)僅由導(dǎo)磁性材料組成,集高效率和低成本于一身。運(yùn)用附加齒,減小電機(jī)的邊端效應(yīng);提出模塊化結(jié)構(gòu),降低齒槽力;引入容錯(cuò)齒,增強(qiáng)相間獨(dú)立性;研究容錯(cuò)控制策略,實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)帶故障運(yùn)行。相關(guān)成果發(fā)表(含錄用)論文29篇,其中SCI收錄13篇(11篇為IEEE Transactions期刊),累計(jì)SCI影響因子超過27;授權(quán)發(fā)明專利6項(xiàng)。. 擬開展高推力密度容錯(cuò)式多初級(jí)永磁直線電機(jī)及其協(xié)調(diào)控制研究。兼顧推力密度和容錯(cuò)性能,探尋電機(jī)優(yōu)化的邊界條件,滿足軌道交通領(lǐng)域?qū)﹄姍C(jī)系統(tǒng)可靠性和力能指標(biāo)的一致性要求;基于軌道交通直線電機(jī)的“多初級(jí)、單次級(jí)”特性,提出多初級(jí)直線電機(jī)協(xié)調(diào)運(yùn)行的控制策略,提高直線式軌道交通系統(tǒng)的牽引性能,并探索多初級(jí)直線電機(jī)協(xié)調(diào)容錯(cuò)運(yùn)行控制的一般性規(guī)律。
序號(hào) |
標(biāo)題 |
類型 |
作者 |
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科研獎(jiǎng)勵(lì) |
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3 |
基于非線性自適應(yīng)解耦策略感應(yīng)電機(jī)控制系統(tǒng)研究 |
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4 |
永磁同步電機(jī)的非線性自適應(yīng)解耦控制 |
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5 |
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科研獎(jiǎng)勵(lì) |
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6 |
小麥硬度聲學(xué)測定技術(shù) |
科研獎(jiǎng)勵(lì) |
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7 |
永磁同步電機(jī)非線性自適應(yīng)解耦控制系統(tǒng)研究 |
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8 |
空間混沌及其在圖像加密中的應(yīng)用研究 |
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9 |
小麥硬度聲學(xué)測定技術(shù) |
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10 |
小麥硬度聲學(xué)測定技術(shù) |
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永磁同步電機(jī)非線性自適應(yīng)解耦控制 |
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13 |
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14 |
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Upper Semicontinuity of Pullback Attractors for the 3D Nonautonomous Benjamin-Bona-Mahony Equations |
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糧倉通風(fēng)CFD技術(shù)研究 |
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永磁同步電機(jī)的魯棒逆解耦控制系統(tǒng)研究 |
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基于NIOSII的電能表現(xiàn)場校驗(yàn)儀系統(tǒng)設(shè)計(jì) |
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車載自組網(wǎng)節(jié)點(diǎn)軌跡隱私攻防博弈模型 |
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永磁同步電動(dòng)機(jī)的魯棒逆解耦控制系統(tǒng)研究 |
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