单边直线感应电机(single-sided linear induction motor,SLIM)应用于中低速磁悬浮牵引系统时,因常导电磁悬浮气隙的波动而导致电机的实际机械气隙波动,从而引起电机动态等效电路相关控制参数的时变不稳定。对此该文分别将初级电流的d/q轴分量和考虑动态端部效应影响的等效互感、电阻参数作为状态观测量,进行了以内部状态互联的双观测器为基础的数学建模,同时根据观测器内部参数波动受限于局部有界的条件,从非周期和周期性时间波动两个方面进行了状态偏差的李雅普诺夫稳定性论证。另一方面,考虑到SLIM在初级电流场穿越横向铁心端部时出现的谐波扩散现象,对互联观测器内部的状态滤波器进行了改进设计,使得SLIM能直接穿越畸变电流扩散区运行而不影响电机控制系统的稳定性。实验部分对所提算法的有效性进行了验证。
论文提出一种针对单边直线感应电机(single-sided linear induction motors,SLIMs)的基于非线性负载扰动观测器的预测电流补偿控制策略。首先考虑到SLIM特有的动态端部效应的影响,通过跟踪补偿M-轴电流分量来维持次级磁链T-轴分量的恒定,而后在一次线性条件下,引入一阶离散泰勒级数对速度状态进行预测。另一方面将电机气隙变化与各类边端效应对电机推力输出的影响统一为系统受到负载扰动的影响,而应对此扰动,通过非线性扰动观测器,在预测前向控制通路增加了实时补偿控制量,借此提升整个预测控制系统的鲁棒特性。最后实验对所提算法的有效性进行了验证。
单边直线感应电机(Single-sided Linear Induction Motors,SLIMs)作为中低速磁悬浮列车的驱动装置,其推力和法向力的优良控制特性以及抗干扰能力,对于列车的牵引及悬浮系统稳定高效运行极为重要。通过建立SLIM的最大加速度变电流跟踪控制模型,在加/减速区,控制SLIM以恒定最大加速度运行;在稳速区,为充分利用电机的容量,控制SLIM恒功率运行。实验验证了所提控制算法的有效性,不仅能有效研究SLIM推力特性,还能为探索磁悬浮的高效动态控制方法提供参考。
