淺談牽引電電機(jī)在城軌車輛的發(fā)展及應(yīng)用

目錄TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"緒論 6摘要 7\o"CurrentDocument"一、 直流牽引電機(jī)在城軌上的應(yīng)用 8\o"CurrentDocument"1、 認(rèn)識(shí)直流牽引電機(jī) 8直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu) 8\o"CurrentDocument"直流電動(dòng)機(jī)的工作原理 9直流電機(jī)的特點(diǎn) 9\o"CurrentDocument"2、 直流牽引電機(jī)在城軌上的應(yīng)用 10\o"CurrentDocument"二、 交流牽引電機(jī)在城軌上的應(yīng)用 11\o"CurrentDocument"1、 交流電機(jī)的結(jié)構(gòu) 112、 交流電動(dòng)機(jī)的工作原理 12三相異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)差率和轉(zhuǎn)速 12異步電動(dòng)機(jī)等效電路 13異步電動(dòng)機(jī)特性 14異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩-轉(zhuǎn)速曲線 15\o"CurrentDocument"3、 交流異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速控制 16異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速控制方法 16異步電動(dòng)機(jī)矢量控制調(diào)速 17直接轉(zhuǎn)矩控制調(diào)速 18\o"CurrentDocument"4、 交流電機(jī)在城軌交通的應(yīng)用實(shí)例 18城市軌道交通交流動(dòng)車1C4M工作原理 18“兩動(dòng)一拖(2M1T)”單元車電路原理 19廣州地鐵1號(hào)線車輛主牽引系統(tǒng)案例分析 19\o"CurrentDocument"三、 直線電機(jī)軌道交通 20\o"CurrentDocument"1、 直線電機(jī)的發(fā)展歷史 20\o"CurrentDocument"2、 直線電機(jī)的特點(diǎn) 20\o"CurrentDocument"3、 直線電機(jī)的基本原理 21\o"CurrentDocument"4、 直線電機(jī)在城市軌道交通的應(yīng)用 21直線電機(jī)的控制 21直線電機(jī)軌道交通的應(yīng)用情況 22\o"CurrentDocument"總結(jié) 23\o"CurrentDocument"參考文獻(xiàn) 24致謝 25緒論目前，城市交通日益緊張，出行難己經(jīng)成為城市的一大難題。進(jìn)入21世紀(jì),我國把“發(fā)展城市軌道交通”列入國民經(jīng)濟(jì)第十個(gè)五年計(jì)劃發(fā)展綱要，國務(wù)院辦公廳發(fā)出《關(guān)于加強(qiáng)城市快速軌道交通建設(shè)管理的通知》，把發(fā)展軌道交通做為解決大城市交通擁堵，改善城市工作、生活與投資環(huán)境，促進(jìn)城市可持續(xù)發(fā)展的途徑與手段，并以政府行為與重大戰(zhàn)略的形式提出來，給軌道交通帶來了新的發(fā)展機(jī)遇。城市軌道的出現(xiàn)給人們帶來極大的便利與快捷。而牽引電機(jī)做為機(jī)車動(dòng)車最基本和最重要的組成部分，它是城市軌道交通車輛得以實(shí)現(xiàn)牽引及電制動(dòng)的動(dòng)力機(jī)械。牽引電機(jī)將電能變?yōu)闄C(jī)械能，產(chǎn)生牽引力驅(qū)動(dòng)列車；又可將機(jī)械能變?yōu)殡娔?，?shí)現(xiàn)電制動(dòng)。所以牽引電機(jī)的性能和可靠性直接關(guān)系到城市軌道交通車輛的運(yùn)行。隨著城市化進(jìn)程的加快，城市人口、范圍急劇增加，城市交通越來越擁擠，城市軌道交通的出現(xiàn)成為必然。做為軌道交通車輛的動(dòng)力機(jī)械，牽引電機(jī)的使用與發(fā)展成為城市發(fā)展的重要一環(huán)。隨著經(jīng)濟(jì)與科學(xué)技術(shù)水平的逐漸提高，人們希望交通更加安全、舒適與便捷。雖然直流牽引電機(jī)具有優(yōu)良的牽引和制動(dòng)性能，但直流牽引電機(jī)的換向器結(jié)構(gòu)尚存在一系列缺點(diǎn)：電機(jī)換向困難和電位條件惡化、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、工作可靠性較差、制作成本高和維修麻煩。特別是在高電壓大功率時(shí)，換向器變的困難,電位條件惡化，使電機(jī)的工作可靠性降低。而交流電機(jī)沒有換向器，作為牽引電動(dòng)機(jī)就消除了由此引起的一連串問題，而且結(jié)構(gòu)簡單、維修方便、體積小、重量輕、轉(zhuǎn)速高、功率大、能自動(dòng)防滑等一系列優(yōu)點(diǎn)，是一種比較理想的牽引電動(dòng)機(jī)，在城市軌道交通領(lǐng)域中正迅速取代直流牽引電動(dòng)機(jī)。隨著社會(huì)的發(fā)展,人們要求城軌交通要更加經(jīng)濟(jì)，對(duì)路線的適應(yīng)性更強(qiáng)，并且車輛的維修更加簡單，于是直線牽引電機(jī)誕生了。摘要：隨著城市化的發(fā)展，軌道交通在現(xiàn)代大城市中越來越起著重要的作用。而牽引電機(jī)做為機(jī)車動(dòng)車最基本和最重要的組成部分，它是城市軌道交通車輛得以實(shí)現(xiàn)牽引及電制動(dòng)的動(dòng)力機(jī)械。本課題主要分析城軌交通車輛的牽引電機(jī)使用情況，介紹了直流電機(jī)、交流電機(jī)以及直線電機(jī)的結(jié)構(gòu)、工作原理以及各電機(jī)在城市軌道交通中的應(yīng)用。關(guān)鍵字：城軌交通、牽引電機(jī)、應(yīng)用與發(fā)展一、直流牽引電機(jī)在城軌上的應(yīng)用我國是一個(gè)人口大國，隨著城市化的發(fā)展，人口也越來越多，城市交通也變得越來越擁擠，國家的經(jīng)濟(jì)發(fā)展迫切需要改變這一現(xiàn)狀。為了改變這一現(xiàn)狀,發(fā)展城市軌道交通成為解決我國城市交通擁擠的根本途徑。于是在1967年，我國自主研制成功第一代地鐵車輛，它是以直流的方式來運(yùn)行的。以直流電機(jī)做為驅(qū)動(dòng)電機(jī)是最早應(yīng)用與城市軌道車輛的傳動(dòng)方式。1、認(rèn)識(shí)直流牽引電機(jī)直流電機(jī)是實(shí)現(xiàn)直流電能與機(jī)械能之間相互轉(zhuǎn)化的電力機(jī)械，它主要采用串激形式，通過改變電機(jī)端電壓或激磁電流調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速，具有良好的牽引性能，且技術(shù)可靠。由于直流電機(jī)具有良好的啟動(dòng)和調(diào)速性能，常應(yīng)用于對(duì)啟動(dòng)和調(diào)速有較高要求的場(chǎng)合，例如城市電車、地鐵列車。(1)直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)直流電動(dòng)機(jī)和直流發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)基本一樣。直流電機(jī)由靜止的定子和轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)子兩大部分組成，在定子和轉(zhuǎn)子之間存在一個(gè)間隙，稱作氣隙。定子的作用是產(chǎn)生磁場(chǎng)和支撐電機(jī)，它主要包括主磁極、換向磁極、機(jī)座、電刷裝置、端蓋等。轉(zhuǎn)子的作用是產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和電磁轉(zhuǎn)矩，實(shí)現(xiàn)機(jī)電能量的轉(zhuǎn)速，通常也被稱作電樞。它主要包括電樞鐵心、電樞繞組以及換向器、轉(zhuǎn)軸、風(fēng)扇等。主磁極主磁極的作用是產(chǎn)生主磁通，它由鐵心和勵(lì)磁繞組組成，鐵心一般用1mm?1.5mm的低碳鋼片疊壓而成，小電機(jī)也有用整塊鑄鋼磁極的。主磁極上的勵(lì)磁繞組是用絕緣銅錢繞制而成集中繞組，與鐵心絕緣，各主磁極上的線圈一般都是串聯(lián)起來的。主磁極總是成對(duì)的，并按N極和S極交替排列。換向磁極換向磁極的作用是產(chǎn)生附加磁場(chǎng)，用以改善電機(jī)的換向性能。通常鐵心由整塊鋼做成，換向磁極的繞組應(yīng)于電樞繞組串聯(lián)。換向磁極裝在兩個(gè)主磁極之間。其極性在作為發(fā)電機(jī)運(yùn)行時(shí)，應(yīng)與電樞導(dǎo)體將要進(jìn)入的主磁極極性相同；在作為電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)，則應(yīng)于電樞導(dǎo)體剛離開的主磁極極性相同。機(jī)座機(jī)座一方面用來固定主磁極、換向磁極和端蓋等，另一方面作為電機(jī)磁路的一部分稱為磁輾。機(jī)座一般用鑄鋼或者鋼板焊接而成。電刷裝置在直流電機(jī)中，為了使電樞繞組和外電路連接起來，必須裝設(shè)固定的電刷

裝置，它是由電刷、刷握和刷桿座組成的，電刷是用石墨等做成的導(dǎo)電塊，放在刷握內(nèi)，用彈簧壓指將它壓觸在換向器上。刷握用螺釘夾緊在刷桿上，用銅絞線將電刷和刷桿連接，刷桿裝在刷座上，彼此絕緣，刷桿座裝在端蓋上。電樞鐵心電樞鐵心的作用是通過磁通和安放電樞繞組。當(dāng)電樞在磁場(chǎng)中旋轉(zhuǎn)時(shí)，鐵心將產(chǎn)生渦流和磁滯耗損。為了減少耗損，提高效率，電樞鐵心一般用硅鋼片沖疊而成。電樞鐵心具有軸向冷卻通風(fēng)孔，鐵心外圓上均分布著糟，用以嵌放電樞繞組。電樞繞組電樞繞組的作用是產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和通過電流產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，實(shí)現(xiàn)機(jī)電能量轉(zhuǎn)換。繞組通過常用漆包線繞組制而成，嵌入電樞鐵心槽內(nèi)，并按一定的規(guī)則連接起來。為了防止電樞旋轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生的離心力使繞組飛出，繞組嵌入槽內(nèi)后,用槽鍥壓緊；線圈伸出槽外的端接部分用無線玻璃絲帶扎緊。(2)直流電動(dòng)機(jī)的工作原理如圖1.1：(a)電流方面a—d(b)(a)電流方面a—d(b)電流方向相反d—a圖1.1直流電機(jī)工作原理電樞不用外力驅(qū)動(dòng)，把電刷A、B接到直流電源上假定電流從電刷A流入線圈，沿a到b到c到d方向，從電刷B流出。載流線圈在磁場(chǎng)中將受到電磁力的作用，其方向按左手定則確定，ab邊受到向上的力，cd邊受到向下的力，形成電磁轉(zhuǎn)矩，結(jié)果使電樞逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)電樞轉(zhuǎn)到90°時(shí)，線圈雖無電流和力矩，但在慣性的作用下繼續(xù)旋轉(zhuǎn)。當(dāng)電樞轉(zhuǎn)過180。時(shí)，電流仍從電刷A流入線圈，沿d到c到b到a方向，從電刷B流出。由上可知：當(dāng)直流電動(dòng)機(jī)接入直流電源時(shí)，借助于電刷和換向器的作用，使直流電動(dòng)機(jī)電樞繞組中流過方向交變的電流，從而使電樞產(chǎn)生恒定方向的電磁轉(zhuǎn)矩，保證了直流電動(dòng)機(jī)朝一定方向連續(xù)旋轉(zhuǎn)。直流電機(jī)具有寬廣的調(diào)速范圍，平滑的無級(jí)的調(diào)速特性，可實(shí)現(xiàn)頻繁的無級(jí)快速啟動(dòng)、制動(dòng)和反轉(zhuǎn)；過載能力大，能承受頻繁的沖擊負(fù)載；能滿足自動(dòng)化生產(chǎn)系統(tǒng)中各種特殊運(yùn)行的要求。但它也有顯著地缺點(diǎn)：一是制造工藝復(fù)雜，消耗有色金屬較多，生產(chǎn)成本高：二是運(yùn)行時(shí)由于電刷與轉(zhuǎn)換器之間容易產(chǎn)生火花，因而可靠性較差，維護(hù)比較困難。所以在一些對(duì)調(diào)速型能要求不高的領(lǐng)域中己被交流變頻調(diào)速系統(tǒng)所取代。但是在某些要求調(diào)速范圍大'快速性高、精密度好、控制性能優(yōu)異的場(chǎng)合，直流電動(dòng)機(jī)的應(yīng)用目前占有較大的比重。直流電機(jī)的特性與勵(lì)磁方式有關(guān)，直流電機(jī)的勵(lì)磁方式有:圖1.2直流電動(dòng)機(jī)按勵(lì)磁方式分類a）他勵(lì)b）并勵(lì)c）串勵(lì)d）復(fù)勵(lì)直流電機(jī)的勵(lì)磁特點(diǎn)：串勵(lì)電動(dòng)機(jī)機(jī)械穩(wěn)定性較好、他勵(lì)電動(dòng)機(jī)機(jī)械穩(wěn)定性較差、部分差復(fù)勵(lì)電機(jī)無機(jī)械穩(wěn)定性；負(fù)載分配不均對(duì)串勵(lì)電機(jī)的影響遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于他勵(lì)電機(jī)；電壓波動(dòng)對(duì)串勵(lì)電機(jī)的影響遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于他勵(lì)電機(jī)；串勵(lì)電機(jī)的功率利用優(yōu)于他勵(lì)電機(jī)；他勵(lì)電機(jī)的防空轉(zhuǎn)能力優(yōu)于串勵(lì)電機(jī)；他勵(lì)電機(jī)的制動(dòng)能力優(yōu)于串勵(lì)電機(jī).2、直流牽引電機(jī)在城軌上的應(yīng)用直流電機(jī)中的串勵(lì)電機(jī)的軟特性（近似雙曲線）有利于在較大范圍內(nèi)調(diào)節(jié)電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速，公率近似恒定使電網(wǎng)功率波動(dòng)較小，以及其他一系列的優(yōu)點(diǎn)，在直流傳動(dòng)系統(tǒng)得到了廣泛的應(yīng)用。隨著電力電子技術(shù)和自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展，通過對(duì)電機(jī)磁場(chǎng)的連續(xù)控制，使電機(jī)可具有各種特性，他勵(lì)和復(fù)勵(lì)電機(jī)也得到了應(yīng)用。當(dāng)幾臺(tái)電機(jī)并聯(lián)時(shí)負(fù)載分配，可采用對(duì)每臺(tái)電機(jī)的電樞2獨(dú)立供電或?qū)γ颗_(tái)電機(jī)的磁場(chǎng)獨(dú)立控制，使各電機(jī)的負(fù)載電流相同；當(dāng)動(dòng)輪發(fā)生空轉(zhuǎn)時(shí)，維持原勵(lì)磁電流不變，恢復(fù)原有他勵(lì)電機(jī)的特性；當(dāng)電樞電壓突然變化時(shí)，由于他勵(lì)電機(jī)的原勵(lì)磁電流跟蹤電樞電流的速度較慢（且有磁慣性），表現(xiàn)為瞬時(shí)的他勵(lì)電機(jī)特性，往往形成較大的沖擊電流；而用復(fù)勵(lì)電機(jī)，其串勵(lì)繞組所表現(xiàn)的串勵(lì)特性有利于減輕電流沖擊，且可緩和幾臺(tái)電機(jī)并聯(lián)運(yùn)行時(shí)負(fù)載電流分配問題，其他勵(lì)繞組所表現(xiàn)的他勵(lì)特性有利于防空轉(zhuǎn)。直流電機(jī)在運(yùn)行時(shí)通過變阻控制（調(diào)節(jié)串入電樞回路的電阻值，改變牽引電機(jī)的端電壓）和斬波調(diào)壓（通過接在電網(wǎng)與牽引電機(jī)之間的斬波器的導(dǎo)通與關(guān)斷來改變牽引電機(jī)的端電壓）來控制電機(jī)的速度。二、交流牽引電機(jī)在城軌上的應(yīng)用直流牽引電機(jī)具有優(yōu)良的牽引和制動(dòng)性能，調(diào)節(jié)端電壓和勵(lì)磁，就可以方便的進(jìn)行調(diào)速。但是，直流牽引電機(jī)的換向器結(jié)構(gòu)尚存在一系列缺點(diǎn)：電機(jī)換向困難和電位條件惡化、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、工作可靠性較差、制作成本高和維修麻煩。特別是在高電壓大功率時(shí)，換向器變的困難，電位條件惡化，使電機(jī)的工作可靠性降低。交流電機(jī)沒有換向器，作為牽引電動(dòng)機(jī)就消除了由此引起的一連串問題，而且結(jié)構(gòu)簡單、維修方便、體積小、重量輕、轉(zhuǎn)速高、功率大、能自動(dòng)防滑等一系列優(yōu)點(diǎn)所以是一種比較理想的牽引電動(dòng)機(jī)，在城市軌道交通領(lǐng)域中正迅速取代直流牽引電動(dòng)機(jī)。下面我以南京地鐵的三相異步電機(jī)為例談?wù)劷涣麟姍C(jī)在城軌方面的應(yīng)用。1、交流電機(jī)的結(jié)構(gòu)交流電動(dòng)機(jī)由定子和轉(zhuǎn)子組成，在模型中，定子是靜止不動(dòng)的部分，轉(zhuǎn)子是旋轉(zhuǎn)部分，在定子與轉(zhuǎn)子之間有一定的氣隙。定子由鐵心、繞組與機(jī)座三部分組成。轉(zhuǎn)子由鐵心與繞組組成，轉(zhuǎn)子繞組有鼠籠式和線繞式。鼠籠式轉(zhuǎn)子是在轉(zhuǎn)子鐵心槽里插入銅條，再將全部銅條兩端焊在兩個(gè)銅端環(huán)上而組成；線繞式轉(zhuǎn)子繞組與定子繞組一樣，由線圈組成繞組放入轉(zhuǎn)子鐵心槽里。鼠籠式與線繞式兩種電動(dòng)機(jī)雖然結(jié)構(gòu)不一樣，但工作原理是一樣的。電機(jī)結(jié)構(gòu)組成如圖：接線盒圖2.1交流電機(jī)結(jié)構(gòu)2、交流電動(dòng)機(jī)的工作原理目前城市軌道交通車輛普遍采用交流異步牽引電機(jī)，這是因?yàn)橥诫姍C(jī)需要集電環(huán)和電刷，或者在轉(zhuǎn)子上安裝旋轉(zhuǎn)整流器，不適于頻繁起動(dòng)和停止的工作需要，也不能在輪徑不同或牽引電機(jī)轉(zhuǎn)速有差別時(shí)，由一臺(tái)逆變器驅(qū)動(dòng)多臺(tái)電機(jī)并聯(lián)工作。交流牽引電機(jī)在空間利用和重量上都優(yōu)于同步電機(jī)，尤其是籠型異步電動(dòng)機(jī)，在工業(yè)上是最長用的。這種電動(dòng)機(jī)非常經(jīng)濟(jì)、耐用、可靠。異步電動(dòng)機(jī)采用VWF控制，即直流電通過逆變器變?yōu)槿嘟涣麟?，用電壓和頻率的變化來控制異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，獲得最佳的調(diào)速性能，并實(shí)現(xiàn)再生制動(dòng)。三相異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)差率和轉(zhuǎn)速三相異步電機(jī)最基本的工作原理之一是在氣隙中建立旋轉(zhuǎn)和正弦分布的磁場(chǎng)。若忽略槽的影響，則三相繞組分布對(duì)稱。正弦三相對(duì)稱電源加到三相定子繞組上會(huì)建立一個(gè)同步旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。若初始時(shí)轉(zhuǎn)子處于靜止?fàn)顟B(tài)，磁場(chǎng)將從轉(zhuǎn)子導(dǎo)條上掃過，在短路的轉(zhuǎn)子電路中感應(yīng)出相同頻率的電流。氣隙磁鏈和轉(zhuǎn)子磁勢(shì)相互作用產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩。只有當(dāng)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速與磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速(同步轉(zhuǎn)速)出現(xiàn)轉(zhuǎn)速差，才會(huì)感應(yīng)轉(zhuǎn)子電流，從而產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩。旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的同步轉(zhuǎn)速n,與電機(jī)轉(zhuǎn)子實(shí)際轉(zhuǎn)速n之差與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的同步轉(zhuǎn)速之比稱為轉(zhuǎn)差率?_ns~n異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速為P式中為定子頻率，單位Hz；’為電動(dòng)機(jī)對(duì)數(shù)；s為轉(zhuǎn)差率。（2） 異步電動(dòng)機(jī)等效電路三相籠型異步電動(dòng)機(jī)，其轉(zhuǎn)子是一個(gè)籠型結(jié)構(gòu)，兩端具有兩個(gè)短路環(huán)。異步電機(jī)本質(zhì)上可被看成一個(gè)具有旋轉(zhuǎn)和短路的二次繞組的三相變壓器，定子鐵心和轉(zhuǎn)子鐵心都是由鐵磁鋼薄片疊成的，電動(dòng)機(jī)中的氣隙實(shí)際上是均勻的。所以異步電動(dòng)機(jī)也可以用類似于變壓器電路的異步電動(dòng)機(jī)每相等效電路（見圖2.2）來表示。圖中定子繞組的電阻、漏抗電阻分別為玉，轉(zhuǎn)子繞組的內(nèi)阻、漏抗內(nèi)阻分別為弓、x2o定子繞組的電壓、電動(dòng)勢(shì)、電流相量分別為U】、如、lx,轉(zhuǎn)子繞組的電動(dòng)勢(shì)、電流相量分別為屈、L，勵(lì)磁支路的電阻、電抗、電流相量分別為弁、工0、I0OC）圖2.2交流異步電動(dòng)機(jī)等效電路旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)以同步轉(zhuǎn)速化旋轉(zhuǎn)。如果轉(zhuǎn)子靜止不動(dòng)（s=l）,轉(zhuǎn)子與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的相對(duì)轉(zhuǎn)速就是4,在轉(zhuǎn)子中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)底的頻率等于旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的頻率f°若果轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)差率為S,則轉(zhuǎn)子與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的相對(duì)轉(zhuǎn)速為在轉(zhuǎn)子中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為S&2,頻率為礦，二次漏抗為SX2。由圖a可知，二次電流匕為

［廠sE‘22據(jù)+"卜+（士頊+"圖4-a也可用圖4-b來表示，電動(dòng)機(jī)帶負(fù)載相當(dāng)于在變壓器的二次側(cè)接入負(fù)載電阻（r/s-r2）o和變壓器計(jì)算一樣，將二次側(cè)以1：1的變化換算到一次側(cè)；并考慮到勵(lì)磁電流了。比較小，可以將勵(lì)磁電路移到電源側(cè)，得到簡化的等效電路圖4-c所示。（3）異步電動(dòng)機(jī)特性根據(jù)圖4-c所示每相等效電路，可以求出感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的各項(xiàng)特性。a.電流一次負(fù)載電流匕（等于二次電流到一次電流的換算值）：" UiJ(^±^)2+(m+x2)2一次電流人:；=A+/q式中4為勵(lì)磁電流。尸=色' (E)2+(m)2功率由定子向轉(zhuǎn)子輸入電磁功率烏，即消耗在負(fù)載（弓/s-弓）上的功率為:叩尸=色' (E)2+(m)2轉(zhuǎn)子銅損％2為,2%2=L弓轉(zhuǎn)子輸出的機(jī)械功率烏為叩If)弓R=P〔_Pcu1=I宜2= , ~( )2+(%j+X2)2C.轉(zhuǎn)矩一般電動(dòng)機(jī)的輸出機(jī)械功率可表示為:烏=時(shí)轉(zhuǎn)差率為S的異步電動(dòng)機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩T為T=4=6°孔= s一ty一2初°一2沏$（寸1）2+（也+電2

當(dāng)頻率和電源電壓恒定式，即異步電動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩T是轉(zhuǎn)差率s的函數(shù)。（4）異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩-轉(zhuǎn)速曲線電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩由定子氣隙和轉(zhuǎn)子電流決定，轉(zhuǎn)子電流與轉(zhuǎn)子導(dǎo)體切割磁通的次數(shù)即轉(zhuǎn)差率成正比。所以，當(dāng)電源的頻率、轉(zhuǎn)差和加在電動(dòng)機(jī)上的電壓變化時(shí)，轉(zhuǎn)矩相應(yīng)變化。轉(zhuǎn)差率由1到0,即轉(zhuǎn)子由靜止到同步轉(zhuǎn)速時(shí)異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩、負(fù)載電流和一次電流變化如圖2.3所示。圖2.3異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩、電流和轉(zhuǎn)差率關(guān)系曲線電源的頻率、電壓變化時(shí)，電動(dòng)機(jī)的電流和轉(zhuǎn)矩相應(yīng)變化曲線如圖6所示。不同的定子電壓下的轉(zhuǎn)矩-轉(zhuǎn)速曲線如圖2.4-c所示。由于在電源電壓降低時(shí)，氣隙磁鏈減小，所以在低轉(zhuǎn)速時(shí)，定子電流往往非常大，從而造成高銅損耗。若增加定子頻率而電壓保持恒定，轉(zhuǎn)矩-轉(zhuǎn)速曲線如圖2.4-b所示。隨著頻率的增加，氣隙磁鏈和轉(zhuǎn)子電流減小，轉(zhuǎn)矩相應(yīng)減小。在低頻區(qū)域成比例地同時(shí)降低定子電壓，即電壓/頻率=常數(shù)時(shí)，轉(zhuǎn)矩-轉(zhuǎn)速曲線如圖2.4-d所示，轉(zhuǎn)矩對(duì)定子電流的靈敏度很高，控制定子電流可具有快速的瞬態(tài)響應(yīng)。當(dāng)電源的電壓與頻率之比保持恒定時(shí)改變頻率，電動(dòng)機(jī)的電流和轉(zhuǎn)矩相應(yīng)變化曲線如圖所示。在轉(zhuǎn)矩恒定區(qū)域，電機(jī)的氣隙磁鏈保持恒定，在變頻運(yùn)行時(shí)電動(dòng)機(jī)可以以比較大轉(zhuǎn)矩起動(dòng)，電動(dòng)機(jī)效率高。圖2.4異步電動(dòng)機(jī)基本特性曲線的變化九一轉(zhuǎn)差頻率根據(jù)分析可知，電機(jī)只有具有轉(zhuǎn)速增加時(shí)轉(zhuǎn)矩減小、轉(zhuǎn)速減小時(shí)轉(zhuǎn)矩增大的特性，穩(wěn)定狀態(tài)下的轉(zhuǎn)速要比最大轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速稍大。3、交流異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速控制異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速控制方法為了得到與直流串勵(lì)電動(dòng)機(jī)類似的牽引特性,異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速控制有以下幾種方法：U//?恒定控制、恒轉(zhuǎn)差頻率控制、恒功率控制和恒電壓控制。a.U//■恒定控制可以在較大的速度范圍內(nèi)輸出恒定轉(zhuǎn)矩，特性與直流串勵(lì)電動(dòng)機(jī)保持勵(lì)磁電流恒定、調(diào)節(jié)電壓改變速度的控制方法相同。由異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩公式可知，保持電源的電壓與頻率之比U//■及轉(zhuǎn)差頻率人恒定可以得到這一特性；另外，從車輛的速度與電源頻率基本成正比，而車輛的速度與電動(dòng)機(jī)的反電勢(shì)也是正比關(guān)系來看，電源電壓應(yīng)當(dāng)與車輛的速度即電源頻率成正比，也就是保持u//?恒定。但是，逆變電路輸出電壓的最大值受電網(wǎng)電壓限制，采用這種控制方法得到的速度范圍不是無限的。它相當(dāng)于應(yīng)用直流串勵(lì)電動(dòng)機(jī)的車輛用調(diào)節(jié)電阻來控制主電動(dòng)機(jī)的端電壓得到的速度范圍。U//?保持恒定時(shí)，如果忽略定子的漏阻抗，則氣隙磁通和轉(zhuǎn)矩也不變。但是，當(dāng)定子頻率f降低至一定數(shù)值以下時(shí)，雖然定子漏抗數(shù)值也相應(yīng)減小，但定子電阻卻與頻率無關(guān)，此時(shí)定子電阻壓降影響大大增加，因而造成氣隙磁通迅速減小，轉(zhuǎn)矩隨之減小，所以用恒U//?運(yùn)行時(shí)，低頻率特性不夠滿意，為此,在低頻率時(shí)要適應(yīng)加大電壓，即增大■值以保持氣隙磁通不變。恒轉(zhuǎn)差頻率控制這是逆變電路的輸出電壓達(dá)到最大值后，僅僅改變逆變電路輸出頻率的控制方法。恒功率控制恒轉(zhuǎn)差率控制時(shí)，隨著速度增加，轉(zhuǎn)矩急劇下降；如果設(shè)計(jì)時(shí)轉(zhuǎn)差頻率對(duì)于最大值留有余地，則在速度增加的同時(shí)增加轉(zhuǎn)差頻率，可以防止轉(zhuǎn)矩下降過多。恒電壓控制U/，恒定控制時(shí)，即使逆變電路輸出電壓為最大，如果輸出電流、轉(zhuǎn)差頻率到最大轉(zhuǎn)矩對(duì)應(yīng)點(diǎn)還有裕量，可以用恒轉(zhuǎn)矩控制擴(kuò)大速度范圍。以上的方法只是用于開環(huán)控制系統(tǒng)。如果采用閉環(huán)系統(tǒng)，則可使Ulf為常數(shù)，這樣在包括低頻在內(nèi)的整個(gè)頻率范圍內(nèi)都可得到恒磁通運(yùn)行。目前，用于城市軌道交通車輛的閉環(huán)控制系統(tǒng)有轉(zhuǎn)差-電流控制（如上海地鐵2號(hào)線地鐵車輛牽引電動(dòng)機(jī)控制）、矢量控制（如廣州地鐵1號(hào)線地鐵車輛牽引電動(dòng)機(jī)控制）及直線轉(zhuǎn)矩控制（如深圳地鐵1號(hào)線地鐵增購車車輛牽引電動(dòng)機(jī)控制）等。（2）異步電動(dòng)機(jī)矢量控制調(diào)速為了改善異步電動(dòng)機(jī)的動(dòng)態(tài)性能，產(chǎn)生了矢量控制理論，矢量控制主要以產(chǎn)生同樣的旋轉(zhuǎn)磁勢(shì)為準(zhǔn)則，把三項(xiàng)定子電流變換為等效的二相定子電流，也就是把三相異步電動(dòng)機(jī)等效為二相異步電動(dòng)機(jī)。若將互相垂直的兩繞組分別通以直流電流，產(chǎn)生合成磁勢(shì)F,并讓包含兩繞組在內(nèi)的整個(gè)鐵心旋轉(zhuǎn)，這樣合成磁勢(shì)F也旋轉(zhuǎn)，若此旋轉(zhuǎn)磁勢(shì)大小和轉(zhuǎn)速與二相固定交流繞組產(chǎn)生的磁勢(shì)相同，則交流兩相異步電動(dòng)機(jī)等效為直流電動(dòng)機(jī)，這個(gè)等效變換為旋轉(zhuǎn)變換。矢量控制調(diào)速系統(tǒng)主要是對(duì)轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)子磁通的控制，轉(zhuǎn)矩給定值由轉(zhuǎn)差決定,磁通給定值根據(jù)速度給定，在基速以下磁通恒定，超過基速，則進(jìn)行磁場(chǎng)消弱。矢量控制逆變器分為電流型和電壓型，電流型逆變器通過轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)器輸出給定旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系中電樞繞組電流給定值，通過磁通調(diào)節(jié)器輸出給定旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系中勵(lì)磁繞組電流給定值，對(duì)上述兩變量進(jìn)行旋轉(zhuǎn)逆變變換，得到在靜止坐標(biāo)系中對(duì)應(yīng)的給定值，再經(jīng)過坐標(biāo)變換，等效為三相異步電動(dòng)機(jī)定子電流的給定值，把給定電流作為可控制電流逆變器的三相電流控制信號(hào)，由逆變器驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)，在城市軌道交通車傳動(dòng)控制中，多采用電壓逆變器。直接轉(zhuǎn)矩控制調(diào)速感應(yīng)電動(dòng)機(jī)控制的本質(zhì)是控制電磁轉(zhuǎn)矩。感應(yīng)電動(dòng)機(jī)高性能的轉(zhuǎn)矩控制方法主要有兩種有直接轉(zhuǎn)矩控制和矢量控制方式，這兩種方式都可以使電動(dòng)機(jī)保持快速動(dòng)態(tài)響應(yīng)以及良好的穩(wěn)態(tài)性能，其區(qū)別僅在于直接轉(zhuǎn)矩控制建立在定子磁場(chǎng)旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系中，矢量控制建立在轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系中，采用高性能的直接轉(zhuǎn)矩控制技術(shù)，感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的控制性能可與他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)相媲美。直接轉(zhuǎn)矩控制通過定子磁鏈定向，直接對(duì)轉(zhuǎn)矩進(jìn)行控制，省去了繁雜的解耦過程，使得系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、控制方便。改方式在每個(gè)采樣周期所選用的電壓矢量，總是保證轉(zhuǎn)矩在t=0時(shí)刻能最快地向著正確方向變化。這種方法選擇的電壓矢量，在控制周期的開始時(shí)刻控制效果最佳，但是整個(gè)控制周期內(nèi)的效果卻未必最好。通過研究分析，采用預(yù)期電壓法選擇電壓矢量可以改善這種情況,減小轉(zhuǎn)矩的脈動(dòng)。預(yù)期電壓法的操作方式如下：首先根據(jù)轉(zhuǎn)矩偏差、磁鏈偏差和轉(zhuǎn)速計(jì)算出一個(gè)能達(dá)到最佳控制的預(yù)期電壓，然后用電壓型逆變器的6個(gè)工作電壓中與之相鄰的兩個(gè)電壓矢量來合成它，計(jì)算出各自的工作時(shí)間，然后用零電壓補(bǔ)足采樣周期。采用該類型的直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)，通過電壓合成，沒個(gè)周期內(nèi)一般有兩個(gè)非零電壓和一個(gè)零電壓以最佳的時(shí)間搭配，交替作用，從而相當(dāng)于控制頻率增到了兩倍或兩倍以上，使控制更加準(zhǔn)確，性能在整個(gè)周期內(nèi)趨向最佳。一般認(rèn)為，傳統(tǒng)的直接轉(zhuǎn)矩控制采用兩個(gè)滯環(huán)比較器,通過bang-bang控制實(shí)現(xiàn)對(duì)磁鏈和轉(zhuǎn)矩的解耦控制，而矢量控制的主要目標(biāo)是采用坐標(biāo)變換方法對(duì)定子電流進(jìn)行解耦控制，并間接地實(shí)現(xiàn)對(duì)轉(zhuǎn)矩和磁鏈的解耦控制。兩者的主要區(qū)別在于：矢量控制一般具有PWM逆變器和定子電流閉環(huán)，而直接轉(zhuǎn)矩控制沒有。實(shí)際上，目前的直接轉(zhuǎn)矩控制和矢量控制正在不斷地融合，取長補(bǔ)短,構(gòu)成更加優(yōu)良的控制系統(tǒng)，將是未來的發(fā)展方向。4、交流電機(jī)在城軌交通的應(yīng)用實(shí)例城市軌道交通交流動(dòng)車1C4M工作原理1C4M是指一臺(tái)VVVF逆變器給同一輛車四臺(tái)相互并聯(lián)的異步電動(dòng)機(jī)供電的方式，也叫“車控”方式。如廣州地鐵采用的就是車控供電方式。也有一種配置是一臺(tái)逆變器給同一轉(zhuǎn)向架上的兩臺(tái)并聯(lián)的牽引電機(jī)供電，稱為“架控”方式，即“1C2M”，如天津?yàn)I海地鐵。供電方式的選擇取決于牽引、制動(dòng)特性要求,以及逆變器與電機(jī)的容量。如果一臺(tái)逆變器僅給一臺(tái)牽引電機(jī)供電，稱為“軸控”方式，即“1C1M”。在城軌動(dòng)車中由于牽引電機(jī)功率較小，沒必要采用軸控的方式。VVF逆變器其作用是在牽引工況將直流電能變換為電壓和頻率可調(diào)的交流電能供給牽引電機(jī)。在電制動(dòng)工況時(shí)，逆變器以整流的方式將電能反饋給電網(wǎng)（再生制動(dòng)）或消耗在電阻上（電阻制動(dòng)）。（2） “兩動(dòng)一拖（2M1T）"單元車電路原理圖7為兩動(dòng)一拖單元車主電路結(jié)構(gòu)框圖。電網(wǎng)經(jīng)受電弓后分別經(jīng)兩臺(tái)動(dòng)車（B車和C車）的高速開關(guān)給逆變器供電，每節(jié)動(dòng)車由一臺(tái)主牽引逆變器控制兩個(gè)轉(zhuǎn)向架的四臺(tái)交流牽引電機(jī)，四臺(tái)交流牽引電機(jī)采用并聯(lián)形式運(yùn)行；而在拖車（A車）上的輔助逆變器的供電是由受電弓受流后經(jīng)過隔離二極管進(jìn)行的。圖2.5兩動(dòng)一拖單元車主電路結(jié)構(gòu)框圖（3）廣州地鐵1號(hào)線車輛主牽引系統(tǒng)案例分析廣州地鐵1號(hào)線車輛牽引和電制動(dòng)系統(tǒng)由德國Adtranz公司提供，是國內(nèi)首家采用交流傳動(dòng)和動(dòng)力分散型控制技術(shù)的地鐵車輛項(xiàng)目。整個(gè)系統(tǒng)由受電弓、高速斷路器HSCB、VWF牽引逆變器、DCUXUNAS（牽引控制單元）、牽引電動(dòng)機(jī)、制動(dòng)電阻等組成，列車受電弓從接觸網(wǎng)受流，通過高速斷路器后，將DC1500V電壓送到VWF牽引逆變器。VWF牽引逆變器采用PWM模式，將DC1500V逆變成頻率、電壓可調(diào)的三相交流電，平行供給車輛四臺(tái)交流籠型異步牽引電動(dòng)機(jī)，對(duì)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行調(diào)速，實(shí)現(xiàn)列車的牽引、制動(dòng)功能。每臺(tái)牽引電機(jī)軸上裝設(shè)一個(gè)速度傳感器，兩個(gè)輸出通道。每個(gè)通道相差為90°的方波，通過判斷相差確定轉(zhuǎn)向。每個(gè)牽引控制單元連接3個(gè)速度傳感器。正常情況下，該數(shù)值直接送入牽引控制單元進(jìn)行牽引控制，在進(jìn)行速度測(cè)量的時(shí)候，如果出現(xiàn)各速度值不相等的情況（例如空轉(zhuǎn)/滑行時(shí)），甚至在極端情況下，一臺(tái)電動(dòng)機(jī)的速度信息對(duì)于牽引控制也是足夠的。電動(dòng)機(jī)的控制采用空間矢量控制，電動(dòng)機(jī)的磁通大小和方向（空間矢量）通過逆變器輸出電壓、相電流和電動(dòng)機(jī)速度的參數(shù)可近似得到。而繞組中的電流和電動(dòng)機(jī)電壓做為空間矢量與磁通量有關(guān)，該解耦過程可實(shí)現(xiàn)單獨(dú)控制磁通和轉(zhuǎn)矩（磁場(chǎng)定向控制）電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩電流的產(chǎn)生取決于勵(lì)磁磁場(chǎng)和轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)的交互作用。如果是異步電動(dòng)機(jī)，勵(lì)磁磁場(chǎng)和轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)均由定子電流產(chǎn)生。當(dāng)高速度時(shí)，電動(dòng)機(jī)達(dá)到控制的限制點(diǎn)。電動(dòng)機(jī)過渡到弱磁模式，在該模式下，脈沖的控制優(yōu)先于逆變器設(shè)定轉(zhuǎn)矩的輸入控制。三、直線電機(jī)軌道交通1、 直線電機(jī)的發(fā)展歷史一般電動(dòng)機(jī)工作時(shí)都是轉(zhuǎn)動(dòng)的.但是用旋轉(zhuǎn)的電機(jī)驅(qū)動(dòng)的交通工具（比如電動(dòng)機(jī)車和城市中的電車等）需要做直線運(yùn)動(dòng)，用旋轉(zhuǎn)的電機(jī)驅(qū)動(dòng)的機(jī)器的一些部件也要做直線運(yùn)動(dòng)，這就需要增加把旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)變?yōu)橹本€運(yùn)動(dòng)的一套裝置，能不能直接運(yùn)用直線運(yùn)動(dòng)的電機(jī)來驅(qū)動(dòng)，從而省去這套裝置，人們就提出了這個(gè)問題，現(xiàn)在已制成了直線運(yùn)動(dòng)的電動(dòng)機(jī)，即直線電機(jī)。直線電機(jī)結(jié)構(gòu)可以根據(jù)需要制成扁平型、圓筒型或盤型等各種型式。2、 直線電機(jī)的特點(diǎn)直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)的裝置相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)：?采用直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)的傳動(dòng)裝置，不需要任何轉(zhuǎn)換裝置而直接產(chǎn)生推力。?它可以省去中間轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)，簡化了整個(gè)裝置或系統(tǒng)，而且運(yùn)行可靠、效率提高、易于維護(hù)、降低成本。普通旋轉(zhuǎn)電機(jī)由于受離心力的作用，其圓周速度受到限制，而直線電機(jī)運(yùn)行時(shí)，它的直線速度可以不受限制。?直線電機(jī)是通過電能直接產(chǎn)生電磁推力的，其運(yùn)動(dòng)可以無機(jī)械接觸，大大減小了機(jī)械耗損。?旋轉(zhuǎn)電機(jī)通過鋼繩、齒條、傳動(dòng)帶等轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)換直線運(yùn)動(dòng)，噪聲是不可避免的，而直線電機(jī)是靠電磁力驅(qū)動(dòng)裝置運(yùn)行的，噪聲很小或無噪聲。?直線電機(jī)結(jié)構(gòu)簡單，初級(jí)鐵心在嵌線后可用環(huán)氧樹脂等密封成整體,可在潮濕、腐蝕或有害和高低溫環(huán)境中使用。?直線電機(jī)散熱效果好，特別是常用的扁平型短初級(jí)直線電機(jī)，初級(jí)的鐵心和繞組端部，直接暴露在空氣中，同時(shí)次級(jí)很長，熱量容易散發(fā)，熱負(fù)荷可取較高值，不需要附加冷卻裝置。直線電機(jī)主要有兩方面不足：?與同容量旋轉(zhuǎn)電機(jī)相比，直線電機(jī)的效率和功率要素要低，尤其是在低速時(shí)比較明顯。主要原因：一是直線電機(jī)初、次級(jí)氣隙一般比旋轉(zhuǎn)電機(jī)的氣隙要不，因此所需的磁化電流較大，使損耗增加；二是由于直線電機(jī)初級(jí)鐵心兩端開斷，產(chǎn)生了所謂的邊端效應(yīng)，從而引起波形畸變等問題，也導(dǎo)致?lián)p耗增加，但從整個(gè)系統(tǒng)來看，直線電機(jī)省去中間傳動(dòng)傳動(dòng)裝置系統(tǒng)的效率有時(shí)還會(huì)比旋轉(zhuǎn)電機(jī)的系統(tǒng)高。?直線電機(jī)特別是直線感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)推力，受電源電壓的影響較大，故需采取有關(guān)措施保證電源燈的穩(wěn)定或改變電機(jī)的有關(guān)特性來減少或消除這種影響。3、直線電機(jī)的基本原理直線電機(jī)一般分為直線同步電機(jī)和直線感應(yīng)電機(jī)二種類型，城市軌道交通中一般使用直線感應(yīng)電機(jī)（LIM）,簡稱直線電機(jī)。直線電機(jī)是從旋轉(zhuǎn)電機(jī)演變而來的。它的基本構(gòu)成和作用原理與普通旋轉(zhuǎn)電機(jī)類似，就如同將旋轉(zhuǎn)電機(jī)沿半徑方向切開展平而成。于是，其傳動(dòng)方式也就由旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)變?yōu)橹本€運(yùn)動(dòng)。直線感應(yīng)電機(jī)的工作原理類似于傳統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)感應(yīng)電機(jī)，可以理解為旋轉(zhuǎn)感應(yīng)電機(jī)的漸近線是線型的。即將旋轉(zhuǎn)感應(yīng)電機(jī)靜止的定子（電磁鐵和線圈）安裝在車輛的轉(zhuǎn)向架上、將旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子（感應(yīng)板）平鋪設(shè)置在線路軌道的中間，當(dāng)電流通過直線電機(jī)的電磁鐵線圈時(shí)，會(huì)產(chǎn)生向前方向的磁場(chǎng)、通過與軌道感應(yīng)板的相互作用產(chǎn)生牽引力，推動(dòng)列車前進(jìn)；改變磁場(chǎng)方向。則使列車后退。4、直線電機(jī)在城市軌道交通的應(yīng)用（1）直線電機(jī)的控制工業(yè)領(lǐng)域廣泛應(yīng)用于交流異步牽引電動(dòng)機(jī)的矢量控制具有快速的動(dòng)態(tài)響應(yīng)和穩(wěn)態(tài)性能，但不能直接應(yīng)用在城軌車輛的直線牽引電機(jī)。直線牽引電機(jī)必須考慮到:a.因軌道上鋪設(shè)的感應(yīng)板結(jié)構(gòu)、材料質(zhì)量及間隙寬度等的改變引起的直線牽引電機(jī)參數(shù)的變化;b.在車站、車輛段等位置附近有一個(gè)感應(yīng)板作用減弱區(qū)域，在該區(qū)域內(nèi)的直線牽引電機(jī)性能會(huì)發(fā)生較大的變化。由此可知，直線電機(jī)的等效電路（如圖3.1所示）互感Lm和二次側(cè)電阻Rr變化比較大，要實(shí)現(xiàn)對(duì)直線牽引電機(jī)的有效的矢量控制，必須根據(jù)空氣間隙變化和感應(yīng)板材料質(zhì)量變化等進(jìn)行補(bǔ)償控制。Rs,一次側(cè)耳電阻;Rr二次側(cè)耳電阻*;Lis一次側(cè)耳磁漏電感;L2s二次側(cè)耳磁漏電感*;Lm互感;S轉(zhuǎn)差率;*

已換算到一次側(cè)圖3.1 直線牽引電機(jī)等效模矢量控制方法矢量控制的基本原理是將電機(jī)的模型方程參考系轉(zhuǎn)換成同步旋轉(zhuǎn)d-q軸,成90°分割相并以同步速度旋轉(zhuǎn)。磁通量位于d軸，一次側(cè)電流矢量可以分解為二次有功電流矢量Iq和磁通電流矢量Id。將磁通量和牽引力分離，對(duì)磁通電流Id單獨(dú)控制，直到電流Iq和Id并分別與參考電流Iqref和Idref相等。氣隙變化補(bǔ)償控制激勵(lì)電感隨空氣隙的變化而波動(dòng),結(jié)果磁通也引起波動(dòng)。激勵(lì)電感的波動(dòng)隨勵(lì)磁電流的波動(dòng)而決定，因而磁通的波動(dòng)可由勵(lì)磁電流變化的補(bǔ)償來控制。感應(yīng)板質(zhì)量變化補(bǔ)償控制感應(yīng)板質(zhì)量的變化引起次級(jí)電阻等電機(jī)性能的變化,通過轉(zhuǎn)差頻率的補(bǔ)償使轉(zhuǎn)矩的波動(dòng)得到有效的控制（2）直線電機(jī)軌道交通的應(yīng)用情況?磁懸浮系統(tǒng)也是直線電機(jī)牽引系統(tǒng)之一，但由于該系統(tǒng)除了應(yīng)用直線電機(jī)牽引的功能外，還應(yīng)用它的懸浮和導(dǎo)向功能，因此它的原理、結(jié)構(gòu)和其它配套系統(tǒng)方面與傳統(tǒng)的輪軌系統(tǒng)有著比較大的差別，而且從發(fā)展的觀點(diǎn)看,磁懸浮系統(tǒng)除了