【摘要】 本文在分析直线感应电机原理的基础上，设计能量互馈式双直线感应电机试验系统，对双电机进行合理控制，使其中一台电机工作在电动状态，另一台工作在发电状态，系统用于模拟电动机负载特性，并能将电动机运动产生的机械能转变成电能，回馈到电网。 【关键词】 双电机 试验系统 能量 流动 随之工业的飞速发展，工业生产和人民生活中越来越离不开电气设备。直线感应电机作为电气设备的重要组成部分，广泛应用于机床、汽车、矿上、医疗等多个关系国计民生的领域。本文在研究直线感应电机原理和数学模型基础上，设计了双直线感应电机试验系统。 一、直线电机 直线电机按工作原理分，一般较常使用的种类包括直线直流电机、直线感应电机、直线同步电机以及直线步进电机。其中直线感应电机是由普通旋转感应电机演变而来的。把鼠笼式感应电机沿径向刨开并将它，则是由普通旋转感应电机直接演变而来的。定子演变而来的一边称为初级，转子演变而来的一边称为次级。当直线感应电机进入到一个新的磁场区域时，空气气隙磁场强度增加拉直；电机离开时，次级磁场会消失。电机进入和离开时次级磁场的变化会在次级区域里产生涡流，这个涡流会产生一个磁场去削弱本区域内气隙磁场的变化，这种效应称为动态边端效应。 二、试验系统 为了便于说明互馈系统的具体调节过程，这里规定LIM-1为被试（牵引）电机，初级定子频率为fs1，输出电磁推力Fe1；LIM-2为陪试电机，初级定子频率为Fe2，输出电磁推力为Fe2；两台直线电机同轴相联速度为v，折算后电频率为fR，能量互馈式双直线感应电机机构系统的原理图如图1所示。同时规定与直线电机速度v方向相同的推力为“+”，相反的为“-”。直线电机LIM-1的转差频率： 当 fs11=fs1-fR （1） 直线电机LIM2的转差频率为： fs12=fs2-fR （2） 三、系统能量流动 双直线电机试验系统最主要的特点是能量互馈流动，即在“双逆变器一电机”的内部之间实现互馈，并且还能经过四象限变流器反馈到电网。下边以直线电机LIM1和LIM2分别工作在电动和发电工况为例，对试验系统的能量流动关系进行说明，如图2所示。图2中Ps为电网输入功率；PR，P11，P12分别为四象限变流器REC、逆变器INV1和逆变器INV2的开关损耗，Pin1、Pem1和Pout1分别为直线电机1的输入电功率、电磁功率和输出机械功率；Pin2、Pem2和Pout2分 别为直线电机2的输出电功率，电磁功率和输入机械功率； PFe1和PFe2分别为直线电机1和2的铁芯损耗；Pcul2和Pcul2分别为直线电机I和2的初级定子铜耗；Pcu21和Pcu22分别为直线电机1和2的次级转子铜耗；Pz1和Pz2分别为直线电机1和2的机械损耗和附加损耗之和。直线电机1的输入电功率Pin1经过一系列损耗后传递到联接轴端输出机械功率 Pout1，由于两电机同轴联接，因此Pout1=Pout2，实现了能量从直线电机1到直线电机2的传递，而Pout2又经过一系列损耗后流回到公共直流母线侧，完成了能量回馈。（图2） 四、结论 节能环保是经济发展的方向。本文设计的能量互馈是双直线感应电机试验系统，双直线感应电机分别工作在发电和电动状态，可以实现对电机负载特性的测试，同时电动机旋转产生的机械能通过发电机反馈到电网，实现了能量的循环利用。 参考文献 [1] 周扬忠，胡育文.交流电动机直接转矩控制.北京：机械工业出版社，2009.1～4 [2] 王成元，夏加宽，孙宜标.现代电机控制技术.北京：机械工业出版社，2010.56～59 [3] 杨祖泉，姚绪梁，舒小芳.异步电动机直接转矩控制系统的仿真研究[J].电机与控制学报，2004，8（4）：329―332
【摘要】 本文在分析直线感应电机原理的基础上，设计能量互馈式双直线感应电机试验系统，对双电机进行合理控制，使其中一台电机工作在电动状态，另一台工作在发电状态，系统用于模拟电动机负载特性，并能将电动机运动产生的机械能转变成电能，回馈到电网。 【关键词】 双电机 试验系统 能量 流动 随之工业的飞速发展，工业生产和人民生活中越来越离不开电气设备。直线感应电机作为电气设备的重要组成部分，广泛应用于机床、汽车、矿上、医疗等多个关系国计民生的领域。本文在研究直线感应电机原理和数学模型基础上，设计了双直线感应电机试验系统。 一、直线电机 直线电机按工作原理分，一般较常使用的种类包括直线直流电机、直线感应电机、直线同步电机以及直线步进电机。其中直线感应电机是由普通旋转感应电机演变而来的。把鼠笼式感应电机沿径向刨开并将它，则是由普通旋转感应电机直接演变而来的。定子演变而来的一边称为初级，转子演变而来的一边称为次级。当直线感应电机进入到一个新的磁场区域时，空气气隙磁场强度增加拉直；电机离开时，次级磁场会消失。电机进入和离开时次级磁场的变化会在次级区域里产生涡流，这个涡流会产生一个磁场去削弱本区域内气隙磁场的变化，这种效应称为动态边端效应。 二、试验系统 为了便于说明互馈系统的具体调节过程，这里规定LIM-1为被试（牵引）电机，初级定子频率为fs1，输出电磁推力Fe1；LIM-2为陪试电机，初级定子频率为Fe2，输出电磁推力为Fe2；两台直线电机同轴相联速度为v，折算后电频率为fR，能量互馈式双直线感应电机机构系统的原理图如图1所示。同时规定与直线电机速度v方向相同的推力为“+”，相反的为“-”。直线电机LIM-1的转差频率： 当 fs11=fs1-fR （1） 直线电机LIM2的转差频率为： fs12=fs2-fR （2） 三、系统能量流动 双直线电机试验系统最主要的特点是能量互馈流动，即在“双逆变器一电机”的内部之间实现互馈，并且还能经过四象限变流器反馈到电网。下边以直线电机LIM1和LIM2分别工作在电动和发电工况为例，对试验系统的能量流动关系进行说明，如图2所示。图2中Ps为电网输入功率；PR，P11，P12分别为四象限变流器REC、逆变器INV1和逆变器INV2的开关损耗，Pin1、Pem1和Pout1分别为直线电机1的输入电功率、电磁功率和输出机械功率；Pin2、Pem2和Pout2分 别为直线电机2的输出电功率，电磁功率和输入机械功率； PFe1和PFe2分别为直线电机1和2的铁芯损耗；Pcul2和Pcul2分别为直线电机I和2的初级定子铜耗；Pcu21和Pcu22分别为直线电机1和2的次级转子铜耗；Pz1和Pz2分别为直线电机1和2的机械损耗和附加损耗之和。直线电机1的输入电功率Pin1经过一系列损耗后传递到联接轴端输出机械功率 Pout1，由于两电机同轴联接，因此Pout1=Pout2，实现了能量从直线电机1到直线电机2的传递，而Pout2又经过一系列损耗后流回到公共直流母线侧，完成了能量回馈。（图2） 四、结论 节能环保是经济发展的方向。本文设计的能量互馈是双直线感应电机试验系统，双直线感应电机分别工作在发电和电动状态，可以实现对电机负载特性的测试，同时电动机旋转产生的机械能通过发电机反馈到电网，实现了能量的循环利用。 参考文献 [1] 周扬忠，胡育文.交流电动机直接转矩控制.北京：机械工业出版社，2009.1～4 [2] 王成元，夏加宽，孙宜标.现代电机控制技术.北京：机械工业出版社，2010.56～59 [3] 杨祖泉，姚绪梁，舒小芳.异步电动机直接转矩控制系统的仿真研究[J].电机与控制学报，2004，8（4）：329―332