永磁直线同步电动机特性及控制

前言

上篇 线性理论

第1章 绪论

1.1 直线电机的发展

1.2 直线同步电动机的研究现状

1.3 低速直线电机的研究现状

1.4 低速永磁直线电机的发展

1.5 本书研究重点及目标

第2章 永磁直线同步电动机概念

2.1 永磁直线同步电动机垂直运输系统的基本原理构想

2.2 稀土永磁材料及稀土永磁直线电动机的特点

2.2.1 稀土永磁材料的发展

2.2.2 钕铁硼永磁材料的性能

2.2.3 稀土永磁直线电机的特点

2.3 永磁直线同步电动机结构特点

第3章 永磁直线同步电动机磁场特性分析

3.1 永磁直线同步电动机物理模型及磁场分析模型

3.1.1 假设条件

3.1.2 初级电流层

3.1.3 动子永磁体的等效代换

3.1.4 齿槽区等效磁导率

3.1.5 磁场分析模型

3.2 永磁直线同步电动机磁场分析

3.2.1 统一磁场方程及其解

3.2.2 各区磁场强度及电场强度表达式

3.2.3 磁密及磁位表达式

3.2.4 电枢、励磁磁场及其合成

3.3 线性分析法与有限元分析法比较

3.3.1 永磁直线同步电动机磁场有限元法简介

3.3.2 两种方法的比较

第4章 永磁直线同步电动机电磁参数及性能计算

4.1 等效电路及电磁参数的计算式

4.1.1 励磁电势

4.1.2 电枢反应电抗X的物理意义及其计算

4.1.3 槽漏电抗Xn计算式

4.1.4 端部漏抗分析及计算

4.1.5 电枢绕组每相电阻

4.2 向量图及性能计算

第5章 永磁直线同步电动机结构参数对电磁参数及性能的影响

5.1 结构参数对电磁参数的影响

5.1.1 槽高对无载平均磁密的影响

5.1.2 永磁体高对无载磁密的影响

5.1.3 永磁体高及槽高对电枢反应磁场(平均磁密)的影响

5.1.4 电枢槽高、永磁体高度及气隙对电机电枢电抗及槽漏电抗的影响

5.1.5 电枢槽高、永磁体高对端漏电抗Z分量的影响

5.1.6 电枢槽高、永磁体宽对端漏电抗x分量的影响

5.2 结构参数对性能的影响

5.2.1 永磁体高对励磁电势的影响

5.2.2 槽高及槽宽、槽距比对励磁电势的影响

5.2.3 永磁体高、槽高、槽宽槽距比及气隙对电负荷及电磁推力的影响

第6章 永磁直线凸极同步电动机分析

6.1 磁极区等效磁导率

6.2 电枢、励磁磁势作用下各区磁密表达式

6.2.1 电枢磁势单独作用时各区磁密表达式

6.2.2 励磁磁势单独作用时各区磁密表达式

6.3 永磁直线凸极同步电动机等效电路参数

6.3.1 励磁电势Eop

6.3.2 电枢反应电抗Xsp

6.3.3 槽漏电抗XL1p

6.3.4 端部电抗

6.4 磁路饱和的影响

第7章 垂直运动永磁直线同步电动机运行特性分析

7.1 力角特性

7.2 电源电压和频率变化对最大电磁功率和推力的影响

7.3 动力制动特性

7.4 发电制动特性

7.5 发电反馈制动特性

7.6 加速度特性

7.7 恒流供电对电动机运行特性的影响

第8章 试验研究

8.1 试验装置介绍

8.2 试验测试系统

8.3 试验测试的原理

8.4 试验用永磁直线同步电动机

8.4.1 电机等值电路参数计算值

8.4.2 电机的性能数据

8.4.3 试验电机参数评价

8.4.4 试验电机工作在50Hz电压源时性能分析

8.4.5 试验电机的恒流源运行特性

8.4.6 试验电机发电制动特性

8.5 试验分析

8.5.1 空载与荷载行走试验

8.5.2 等效电路参数试验验证

8.5.3 最大推力试验

第9章 直线同步电动机驱动垂直运输系统出入端效应分析

9.1 引言

9.2 垂直提升系统机械设计的要求

9.3 出入端效应分析

第10章 上篇结语

10.1 垂直运动永磁直线同步电动机基础理论体系要点

10.2 进一步的研究工作

上篇参考文献

下篇 控制策略

第11章 基于能量的永磁直线同步电机控制

11.1 概述

11.2 端口受控哈密顿系统数学基础

11.3 端口受控耗散哈密顿系统

11.4 端口受控哈密顿(PCH)系统基本形式

11.5 永磁直线同步电动机的数学建模型

11.5.1 电机的基本方程

11.5.2 模型参数的确定

11.6 永磁直线同步电机矢量坐标变换及变换矩阵

11.6.1 永磁直线同步电机坐标系与空间矢量

11.6.2 空间矢量

11.6.3 变换矩阵确定原则

11.6.4 永磁直线同步电机矢量变换

11.7 永磁直线同步电动机的数学(才q轴控制)模型

11.8 系统控制器设计与稳定性分析

11.9 系统仿真

第12章 其他控制方式

12.1 永磁直线同步电动机伺服系统的非线性控制

12.1.1 引言

12.1.2 直接反馈线性化原理

12.1.3 永磁直线同步电动机的数学建模型

12.1.4 坐标变化

12.1.5 系统仿真

12.2 永磁直线同步电动机逆系统控制——模型参考逆方法控制

12.2.1 引言

12.2.2 永磁直线同步电动机的数学模型

12.2.3 模型参考逆方法基本原理

12.2.4 永磁直线同步电动机参考模型逆方法

12.2.5 仿真结果

12.2.6 小结

下篇参考文献

附录 永磁直线同步电机电磁场求解的有限元方法

A.1 麦克斯韦方程组

A.2 位函数的微分方程

A.3 位函数的边界条件

A.4 边值问题

A.5 有限元方程

A.5.1 变分原理

A.5.2 单元剖分

A.5.3 有限元方程组的形成

A.6 用波阵法求解有限元方程组

A.7 磁场计算结果及应用

A.7.1 画磁力线

A.7.2 求电机产生的拉力和压力

A.7.3 求气隙磁密

《永磁直线同步电动机特性及控制》分上下两篇。上篇提出了用于研究永磁直线同步电动机的“四层线性分析模型”，系统地推导了应用于垂直运输系统的永磁直线同步电动机电磁参数及运行特性的解析表达式，并进行了深入分析。下篇对永磁直线同步电动机控制策略进行了初步研究。
　　《永磁直线同步电动机特性及控制》适合电气工程专业高年级本科生、研究生的选修课程，也可作为相关研究及工程技术人员的参考资料。