高推力密度容錯式軌道交通永磁直線電機及其協調控制

《高推力密度容錯式軌道交通永磁直線電機及其協調控制》是依託江蘇大學，由趙文祥擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：高推力密度容錯式軌道交通永磁直線電機及其協調控制
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：趙文祥
• 依託單位：江蘇大學

項目摘要

開展了城市軌道交通用新型永磁直線電機設計與容錯控制研究。該類電機的繞組和永磁體均置於車輛側的初級，而軌道側的次級僅由導磁性材料組成，集高效率和低成本於一身。運用附加齒，減小電機的邊端效應；提出模組化結構，降低齒槽力；引入容錯齒，增強相間獨立性；研究容錯控制策略，實現系統帶故障運行。相關成果發表（含錄用）論文29篇，其中SCI收錄13篇（11篇為IEEE Transactions期刊），累計SCI影響因子超過27；授權發明專利6項。. 擬開展高推力密度容錯式多初級永磁直線電機及其協調控制研究。兼顧推力密度和容錯性能，探尋電機最佳化的邊界條件，滿足軌道交通領域對電機系統可靠性和力能指標的一致性要求；基於軌道交通直線電機的“多初級、單次級”特性，提出多初級直線電機協調運行的控制策略，提高直線式軌道交通系統的牽引性能，並探索多初級直線電機協調容錯運行控制的一般性規律。

結題摘要

直線電機城市軌道交通是新型的資源節約型技術方式。直線感應電機具有結構簡單、成本低的優點，但其效率較永磁電機差；而傳統的永磁直線同步電機，需將繞組或永磁體沿軌道全線鋪設，增加工程造價。本項目提出一種新型永磁直線電機，其繞組和永磁體均置於車輛側的初級，而軌道側的次級僅由導磁性材料組成，兼具高效率、低成本、大推力和強容錯。按照計畫，開展了電機結構研究、電磁性能分析、最佳化控制策略、驅動系統等方面的工作，取得了創新性研究成果。提出了多種初級永磁型直線電機系統，降低了電機製造成本和系統運行維護費用，提升了推力密度、容錯能力和動靜態性能。研究永磁體陣列，提出最佳化方案，實現了聚磁效應，提升了電機的氣隙磁密；運用電樞電流引起的脈動力與定位力互相抵消，抑制了電機推力波動。設計了多種結構磁場調製永磁直線電機，提升了電機的推力密度，最佳化設計雙動子互補結構，合理採用導磁體隔開動子，形成模組化互補結構，在保證電機推力密度同時，提高了電機的容錯性能。建立了電機等效磁網路模型、有限元模型、場路耦合電機系統仿真模型，精確計算電機的電磁特性，為先進控制策略的實施提供保障。研製了電機數字控制器，實現了永磁直線電機的閉環控制、直接推力控制、開繞組控制等，綜合評估系統性能。相關成果發表SCI收錄論文22篇，授權發明專利11項，獲國家技術發明二等獎；項目執行期內，負責人獲批國家優秀青年基金、江蘇省傑出青年基金。