高温超导直线感应电动机及其控制系统的研究

论文摘要

目前,能源紧缺问题已经成为世界各国关注的重点,所以各种节约能源的方式将不断被开发,而高温超导技术正是解决这一世界性问题的最有前途的手段之一。以直线感应电机驱动的运载系统已经成为城市轨道交通发展的新模式,同时,伴随着高温超导新材料的不断发现以及产业化发展,使得高温超导技术与直线感应电机技术相结合,必将对未来的轨道交通事业带来新的革命,也为解决将来可能出现的能源危机带来新的思路。本论文主要分成三个主要部分,包括高温超导直线感应电动机的设计、高温超导直线感应电动机的有限元分析、以及高温超导直线感应电动机控制系统的研究。其中第一部分,介绍了直线感应电机的理论和发展,并依据直线感应电机电磁设计理论编制完成电机设计程序;然后根据高温超导带材的特点和冷却系统的要求计算出一套直线感应电机参数,并对高温超导直线电动机进行结构设计:第二部分,利用大型有限元分析软件ANSYS对高温超导直线感应电动机和普通直线感应电动机进行电磁仿真,通过磁感应强度、电磁推力等对比,体现出高温超导直线感应电动机的具有较大的优越性;最后,为了验证高温超导直线感应电动机的设计思路的正确性,依据设计参数制作了具有高温超导线圈结构的试验样机,同时为了测试高温直线感应电动机的性能,对控制系统进行了研究,初步完成了软、硬件系统的设计。

论文目录

• 致谢
• 中文摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 本课题研究的背景和意义
• 1.2 直线电机国内外发展及现状
• 1.3 高温超导技术发展及国内外现状
• 1.3.1 超导技术发展
• 1.3.2 超导体的基本电特性
• 1.3.3 超导技术应用
• 1.3.4 高温超导带材研究现状及应用
• 1.4 本论文的主要工作
• 2 高温超导直线感应电动机设计
• 2.1 直线感应电机原理
• 2.2 直线感应电机特性
• 2.3 直线感应电动机电磁设计
• 2.3.1 基本电磁场方程式
• 2.3.2 直线感应电动机设计公式
• 2.3.3 直线感应电动机设计流程图
• 2.3.4 直线感应电动机设计程序
• 2.3.5 直线感应电动机参数清单
• 2.4 高温超导直线感应电动机结构设计
• 2.4.1 高温超导直线感应电动机设计思路
• 2.4.2 高温超导直线感应电动机设计加工
• 3 高温超导直线感应电动机的有限元分析
• 3.1 有限元理论
• 3.2 ANSYS软件简介及相关理论
• 3.2.1 ANSYS软件简介
• 3.2.2 ANSYS有限元分析所基于相关理论
• 3.3 高温超导直线感应电动机有限元分析
• 3.3.1 仿真说明
• 3.3.2 有限元分析过程
• 3.3.3 磁力线分析对比
• 3.3.4 磁场感应强度分析对比
• 3.3.5 次级感应铜板电流密度对比分析
• 3.3.6 初级铁心受力对比分析
• 3.3.7 本章结论
• 4 高温超导直线感应电动机控制系统设计
• 4.1 设计思路
• 4.2 高温超导直线感应电动机硬件系统设计
• 4.3 高温超导直线感应电动机软件系统设计
• 5 总结与展望
• 参考文献
• 附录A
• 附录B
• 作者简历
• 学位论文数据集