城轨交通中直线感应牵引电机的效率最优控制

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1、第13卷第4期电机与控制学报Vol113No142009年7月ELECTRICMACHINESANDCONTROLJuly2009城轨交通中直线感应牵引电机的效率最优控制1,323吕刚,孙守光,马云双(1.北京交通大学电气工程学院,北京100044;2.北京交通大学,机械与电子控制工程学院,北京100044;3.南车四方机车车辆股份有限公司技术中心,山东青岛266111)摘要:针对城市轨道交通中直线感应牵引电机效率较低问题,从控制角度研究电机的效率最优控制策略。建立直线感应牵引电机的数学模型,考虑边缘效应的影响将推力与磁通进行解

2、耦,在分析法向力组成与特性的基础上,得出以初级电流为变量的数学表达式,结合最优化理论,考虑多个优化目标建立损耗最小函数,实现在满足水平推力的条件下对电机铜耗与法向力造成损耗的最优控制。仿真研究对比了采用普通矢量控制与本文所提方案的运行状况。仿真结果表明,直线感应牵引电机行程中恒速区段时间越长,损耗减少得越大,效率提高得越高。关键词:感应电机;直线感应牵引电机;推力;边缘效应;法向力;最优控制中图分类号:TM351;TP273文献标志码:A文章编号:1007-449X(2009)04-0490-06Efficiencyoptima

3、lcontroloflinearinductionmotorforurbanrailtransitLVGang,SUNShou2guang,MAYun2shuang(1.SchoolofElectricalEngineering,BeijingJiaotongUniversity,Beijing100044,China;2.SchoolofMechanics&ElectricControlEngineering,BeijingJiaotongUniversity,Beijing100044,China;3.CSRSifangLo

4、comotiveandRollingStockCo.,Ltd.,Qingdao266111,China)Abstract:Lowefficiencyoflinearinductionmotorhasbeenstudiedinthepaper,andanefficiencyopti2mailcontrolstrateryisproposed.Consideringendeffect,amathmodeloflinearinductionmotorwasmade.Decouplingcontroloftheforceandfluxw

5、asdesigned,aimingtonolinearandtime2variantionoftheflux,forceandcurrentforlinearinductionmotor.Basedontheanalysesofthenormalforce,aprima2ry2currentmathmodelwasdeveloped.Usingoptimaltheory,wegottheleastlossfunctionandoptimalcontrol.Computersimulationsresultshavebeencon

6、ductedtovalidatetheeffectivenessoftheproposedcontrolschemeunderdifferentreferencetrajec2tories.Themeritsoftheproposedcontrolsystemwerein2dicatedincomparisonwithatraditionalcontrolsystem,andsimulationresultssupportthattheproposedschemedecreasedthepowerlossoftheLIMinth

7、ecruiseperiod.Keywords:inductionmotors;linearinductionmotors;thrust;endeffect;normalforce;optimalcontrol实耐用和造价低廉等特点,其在日本HSST中低速0引言磁悬浮列车,以及加拿大的SkyTrain、我国的广州地直线感应牵引电机具有结构简单、单边激磁、结铁四号线、首都机场轻轨线等直线电机城轨车辆的收稿日期:2008-04-20基金项目:国家自然科学基金(50807004);教育部博士点基金(200800041040);北京交通大

8、学科技基金(2007RC096)作者简介:吕刚(1976—),男,博士,讲师,研究方向为直线电机分析与控制、机车电力传动;孙守光(1962—),男,教授,博士生导师,研究方向为运载工具运用;马云双(1971—),男,高级工程师,研究方向为电力牵引控制与网络控制。