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考慮電流振鈴特性的懸浮電磁鐵等效電路模型

2022-06-22 10:47張昆侖
西南交通大學(xué)學(xué)報 2022年3期
關(guān)鍵詞:等效電路導(dǎo)通電磁鐵

梁 達(dá) ,張昆侖 ,肖 嵩

(1.西南交通大學(xué)磁浮技術(shù)與磁浮列車教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,四川 成都 611756;2.西南交通大學(xué)電氣工程學(xué)院,四川 成都 611756)

磁懸浮列車具有低噪、環(huán)保、緊湊和輕量化等優(yōu)點(diǎn),是一種可以滿足人類對出行安全性、可靠性和快速性要求的新型載運(yùn)系統(tǒng).根據(jù)懸浮方式的不同,磁浮列車主要分為電磁懸浮和電動懸浮.電磁懸浮可以實(shí)現(xiàn)靜態(tài)懸浮,是目前商業(yè)運(yùn)營磁浮線中廣泛采用的技術(shù)方案[1].電磁懸浮系統(tǒng)主要由懸浮電磁鐵、懸浮斬波器和懸浮控制器組成[2].

懸浮電磁鐵電流在懸浮斬波器的開關(guān)動作時刻伴隨著嚴(yán)重的振鈴現(xiàn)象.電流振鈴的頻率遠(yuǎn)高于開關(guān)頻率,它會為電磁懸浮系統(tǒng)造成以下危害:

1) 增加懸浮電磁鐵和開關(guān)器件的電壓應(yīng)力.因?yàn)楦哳l電流振鈴經(jīng)過懸浮斬波器流入懸浮電磁鐵,快速變化的電流在功率環(huán)路(不包含懸浮電磁鐵)的等效電感(器件封裝寄生電感,引腳寄生電感以及印制電路板走線寄生電感)上感應(yīng)出較大電壓振鈴[3].由于直流側(cè)供電電壓恒定,最終導(dǎo)致懸浮電磁鐵端電壓和開關(guān)器件電壓發(fā)生振鈴.從而增大懸浮電磁鐵和開關(guān)器件的電壓應(yīng)力,加速懸浮電磁鐵和開關(guān)器件老化進(jìn)程.2) 增大開關(guān)損耗.因?yàn)楫?dāng)快速變化的電流通過MOSFET的共源極寄生電感時,其負(fù)反饋?zhàn)饔脮?dǎo)致開關(guān)管導(dǎo)通時間和關(guān)斷時間延長[4],從而增加開通損耗和關(guān)斷損耗.3) 造成電磁干擾(electromagnetic interference,EMI).因?yàn)殡娏髡疋忣l率遠(yuǎn)高于開關(guān)頻率,開關(guān)暫態(tài)過程中的較大的電壓變化率和電流變化率都是EMI干擾的根本來源[5].在電磁懸浮系統(tǒng)中,懸浮控制器、輔助電源以及網(wǎng)絡(luò)傳輸模塊均與懸浮斬波器集成在懸浮控制箱中,因此,電流振鈴引起的遠(yuǎn)場干擾可能影響這些電子電路的正常工作,從而使懸浮控制箱難以通過電磁兼容測評.4) 影響懸浮控制效果.因?yàn)楦哳l電流振鈴會被懸浮電磁鐵的等效電容旁路,對懸浮系統(tǒng)的主磁通和電磁力沒有貢獻(xiàn),然而該振鈴信號會被懸浮控制器的采樣系統(tǒng)收集,直接參與懸浮控制算法[6],從而影響懸浮控制器輸出.因此,為了能夠提出有效的懸浮電磁鐵電流振鈴抑制措施,首要任務(wù)是研究其產(chǎn)生機(jī)理.

目前,對電磁懸浮系統(tǒng)的研究主要集中在對不同懸浮控制算法[7]、懸浮斬波器拓?fù)鋄8]以及懸浮電磁鐵結(jié)構(gòu)優(yōu)化[9]等方面,沒有相關(guān)文獻(xiàn)對懸浮電磁鐵電流振鈴現(xiàn)象進(jìn)行專門研究.在電力電子變換器領(lǐng)域,普遍認(rèn)為開關(guān)振鈴現(xiàn)象是由于功率回路中的寄生電感和寄生電容形成LC振蕩腔,在開關(guān)動作時刻所產(chǎn)生的較大電壓變化率和電流變化率激勵作用下,電感中儲存的磁場能量和電容中儲存的電場能量發(fā)生交換而形成的[10].許多學(xué)者已經(jīng)從開關(guān)器件模型的角度出發(fā),對開關(guān)支路的振鈴進(jìn)行了深入研究,但研究過程中將感性負(fù)載理想化為恒流源,即認(rèn)為開關(guān)瞬間感性負(fù)載電流恒定[11],顯然,這種假設(shè)在電磁懸浮系統(tǒng)中并不合理.因此,上述研究中得到的結(jié)論不完全適用于電磁懸浮系統(tǒng).本文從懸浮電磁鐵等效電路的角度出發(fā),研究其電流振鈴的產(chǎn)生機(jī)理.

1 懸浮電磁鐵的LRC阻抗網(wǎng)絡(luò)

圖1給出了中低速磁浮列車電磁懸浮系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)原理及懸浮斬波器和懸浮電磁鐵結(jié)構(gòu).

圖1 中低速磁浮列車電磁懸浮系統(tǒng)組成Fig.1 Composition of the electromagnetic suspension system in medium-low speed maglev trains

圖1(a)中:i表示懸浮電磁鐵電流,z、v表示懸浮氣隙和氣隙加速度.在該電磁懸浮系統(tǒng)中,懸浮電磁鐵安裝在軌道下方,懸浮控制器收集i、z和v信號,并通過特定的算法對上述信號進(jìn)行處理,輸出脈寬調(diào)制(pulse width modulated,PWM)信號驅(qū)動懸浮斬波器工作,最終實(shí)現(xiàn)對懸浮力的調(diào)節(jié).圖1(b)中:Udc表示懸浮斬波器的供電電壓,S1、S2為全控型開關(guān)器件(如 IGBT、MOSFET或 SiC等),D1、D2為續(xù)流二極管.為了實(shí)現(xiàn)最快電流響應(yīng)速度,懸浮斬波器采用S1和S2同時通斷的工作模式.圖1(c)中:懸浮電磁鐵的鐵芯為實(shí)心導(dǎo)體,繞組為矩形截面鋁線,U型懸浮電磁鐵和F型軌道配合可實(shí)現(xiàn)自導(dǎo)向.

將懸浮電磁鐵的每匝繞組視為一個獨(dú)立的導(dǎo)體單元,則任意兩匝繞組間存在寄生電容效應(yīng).但考慮到相鄰繞組間(同層相鄰繞組間和非同層相鄰繞組間)的寄生電容遠(yuǎn)大于對角相鄰繞組間和非相鄰繞組間的互感和電容效應(yīng),在忽略后者的條件下,懸浮電磁鐵可以被抽象為圖2所示的單端口LRC無源阻抗網(wǎng)絡(luò).其中,紅色虛線框部分表示電磁鐵繞組,tnm(n=1,2,···,N;m=1,2,···,M) 為懸浮電磁鐵第n層的第m匝繞組,N為電磁鐵繞組層數(shù),M為電磁鐵每層繞組匝數(shù).Uc(s)和I(s)分別為懸浮電磁鐵電壓和電流的象函數(shù),s為象函數(shù)的自變量.Z(s)和Y(s)分別為懸浮電磁鐵的策動點(diǎn)阻抗和策動點(diǎn)導(dǎo)納.懸浮電磁鐵任意兩匝繞組之間通過電感、電阻、電容或其組合電路連通.假設(shè)懸浮電磁鐵LRC阻抗網(wǎng)絡(luò)的內(nèi)部支路數(shù)為B,Ub(s)和Ib(s)(b=1,2,···,B)分別為第b支路電壓和電流的象函數(shù),Lb、Rb和Cb分別為第b支路的電感、電阻和電容.

圖2 懸浮電磁鐵的LRC阻抗網(wǎng)絡(luò)Fig.2 LRC impedance network of a suspension electromagnet

1.1 策動點(diǎn)函數(shù)分析

圖2中,Z(s)可表示為

這里規(guī)定Uc(s)與I(s)方向相反,Ub(s)與Ib(s)方向相同.則由特勒根定理或復(fù)功率平衡得

將式(2)代入式(1)得懸浮電磁鐵的策動點(diǎn)阻抗為

由歐姆定律得第b支路的電壓為

將式(4)代入式(3),則Z(s)可表示為

定義式(6)所示的能量函數(shù):

式中:F0(s)、T0(s)和V0(s)分別為與LRC網(wǎng)絡(luò)中電阻、電感和電容相關(guān)的能量函數(shù).

在正弦穩(wěn)態(tài)條件下,即當(dāng)s=jω時(ω為角頻率),式(6)中F0(s)、T0(s)和V0(s)可以表示為

式中:P、Wm和We分別為懸浮電磁鐵LRC阻抗網(wǎng)絡(luò)的有功功率、平均磁場儲能和平均電場儲能.

對于無源LRC網(wǎng)絡(luò),在整個復(fù)平面上能量函數(shù)不小于0,即

Z(s)和Y(s)可分別用能量函數(shù)表示為

Z(s)和Y(s)統(tǒng)稱為懸浮電磁鐵的導(dǎo)抗函數(shù),后文用G(s)統(tǒng)一表示.

1.2 導(dǎo)抗函數(shù)零極點(diǎn)分布規(guī)律

將s=σ 代入式(9),得

將s=σ+jω代入式(9),兩端取實(shí)部得

由式(11)可知,當(dāng)自變量s為實(shí)數(shù)時,Z(s)也為實(shí)數(shù),即s面的實(shí)軸變換為Z(s)面的實(shí)軸.由式(12)可知,當(dāng) Res=σ≥ 0 時,ReZ(s) ≥ 0,即s的右半閉面變換到Z(s)的右半閉面.因此,根據(jù)復(fù)變函數(shù)知識可知Z(s)為正實(shí)函數(shù),具有以下性質(zhì)[12]:1)Z(s) 的右半平面是解析的,即Z(s)的極點(diǎn)不可能落在右半平面;2)Z(s)在右半平面不存在零點(diǎn);3)Z(s)在虛軸上若有極點(diǎn)或零點(diǎn),只能是一階;4) 設(shè)Z(s) =N(s)/D(s),N(s)和D(s)分別為Z(s)的分子多項(xiàng)式和分母多項(xiàng)式,則N(s)和D(s)的最高次冪之差和最低次冪之差均不超過1;5)Z(s)在虛軸上的實(shí)部為非負(fù)數(shù),即 R eZ(jω)≥ 0.則Z(s)的一般形式為

式中:az和bp分別為分子多項(xiàng)式和分母多項(xiàng)式的系數(shù),均為正實(shí)常數(shù);NZ為分子多項(xiàng)式的最高次數(shù);P為分母多項(xiàng)式的最高次數(shù).

根據(jù)式(9)可知,Z(s)的零點(diǎn)滿足

因此,Z(s)的零點(diǎn)可以表示為

式中:T0、F0和V0即T0(s)、F0(s)和V0(s).

式中:K為比例因子; σ0z2為G(s)的第z2個實(shí)數(shù)零點(diǎn);sz1和為G(s)的第z1對共軛復(fù)數(shù)零點(diǎn); σ0p2為G(s)的第p2個實(shí)數(shù)極點(diǎn);sp1和為G(s)的第p1對共軛復(fù)數(shù)極點(diǎn);nz1為G(s)的共軛復(fù)數(shù)零點(diǎn)的對數(shù);nz2為G(s)的實(shí)數(shù)零點(diǎn)個數(shù);np1為G(s)的共軛復(fù)數(shù)極點(diǎn)的對數(shù);np2為G(s)的實(shí)數(shù)極點(diǎn)個數(shù).

復(fù)數(shù)極點(diǎn)和零點(diǎn)可以展開為

式中: σz1和 jωz1分別為sz1的實(shí)部和虛部; σp1和jωp1分別為sp1的實(shí)部和虛部.

根據(jù)正實(shí)函數(shù)的性質(zhì),有

2 懸浮電磁鐵等效電路

懸浮電磁鐵電流的零狀態(tài)響應(yīng)等于導(dǎo)納Y(s)乘以激勵,因此,I(s)的單位階越響應(yīng)可以表示為式(19).

零狀態(tài)的懸浮電磁鐵在單位階躍電壓激勵條件下,繞組的初始電流為0,電壓突變瞬間產(chǎn)生電流振鈴,且電流振鈴逐漸衰減,電流終值為1/Rdc,Rdc為懸浮電磁鐵的直流電阻.由初值定理得

式中:t為時間.

因此,Y(s)的分母多項(xiàng)式的次數(shù)高于分子多項(xiàng)式次數(shù).則對于Y(s)有

Istep可以展開為

式中:K0、Ap1、Bp1和Cp2均為常系數(shù).

對式(22)進(jìn)行Laplace反變換得

式中:istep為電流單位階躍響應(yīng)的時域函數(shù);Dp1為常系數(shù); φp1為相位.

Istep的極點(diǎn)類型決定了其時域波形,每個負(fù)實(shí)數(shù)極點(diǎn)對應(yīng)一項(xiàng)指數(shù)衰減波形,每對共軛復(fù)數(shù)極點(diǎn)對應(yīng)一項(xiàng)衰減振蕩波形.istep開關(guān)動作瞬間的電流振鈴說明Istep至少含有一對共軛復(fù)數(shù)極點(diǎn);進(jìn)一步考慮到istep由初值按指數(shù)規(guī)律變化至終值,則Istep的分母多項(xiàng)式中至少含有一個實(shí)數(shù)極點(diǎn).綜上所述,Y(s)的最簡表達(dá)式中包含3個極點(diǎn)(一對共軛復(fù)數(shù)極點(diǎn)和一個實(shí)數(shù)極點(diǎn))和兩個零點(diǎn).則Y(s)的最簡表達(dá)式為

式(24)可以通過圖3所示的電路結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn).因此可以推斷,圖3所示電路即為懸浮電磁鐵的等效電路模型.

圖3 懸浮電磁鐵等效電路Fig.3 Equivalent circuit of a suspension electromagnet

圖3中:Ceq為懸浮電磁鐵的等效電容;Rac為由絕緣介質(zhì)損耗引起的高頻等效電阻;Lm為被Ceq旁路的電感;Ls為未被Ceq旁路的電感.其中:Ls、Lm和Rdc構(gòu)成懸浮電磁鐵的低頻通路,供低頻電流流通;Ls、Ceq和Rac構(gòu)成懸浮電磁鐵的高頻通路,供高頻振鈴電流流通.Ls和Ceq形成了LC諧振腔,開關(guān)動作時刻儲存Ls中的磁場能量和Ceq中的電場能量交換,形成電流鈴,Rac為高頻通路提供阻尼,使Ls和Ceq在能量交換交換過程中損耗衰減.iL和ic分別表示流過懸浮電磁鐵低頻通路和高頻通路的電流.懸浮電磁鐵等效電路中若沒有Ls和Ceq,則不滿足電流振鈴形成條件;若沒有Rac,則電流振鈴幅值不會衰減,因此圖3為包含了電流振鈴特性的懸浮電磁鐵等效電路的最簡配置.式(24)中的系數(shù)可以用圖3中電路參數(shù)表示為式(25).

3 不同參數(shù)對電流振鈴的影響

根據(jù)圖3,懸浮電磁鐵電流振鈴的單位階躍響應(yīng)可以用式(26)表示.

3.1 判別式法分析

由式(26)可知,Icstep(s)的特征方程為

式(27)根值分布的盛金判別式[13]為

當(dāng)A=C= 0 時,式(27)有一個 3重實(shí)根;當(dāng)Δ<0時,式(27)有3個不相等的實(shí)根;當(dāng) Δ =0 時,式(27)有3個實(shí)根,其中有1個兩重根;當(dāng)Δ>0時,式(27)有1個實(shí)根和1對共軛復(fù)根,此時懸浮電磁鐵在S1和S2動作瞬間存在振鈴現(xiàn)象.圖4給出了Δ隨不同參數(shù)變化的曲線.

圖4 不同電路參數(shù)對Δ的影響Fig.4 Influence of different circuit parameters on Δ

由圖4 可知:在Lm、Rdc、Ls和Rac一定的條件下,Δ隨著Ceq增大而增大;在Lm、Rdc、Ceq和Rac一定的條件下,Δ隨著Ls增大而增大;在Lm、Rdc、Ceq和Ls一定的條件下,Δ隨著Rac增大而減小;在Ls、Rdc、Ceq和Rac一定的條件下,Δ隨著Lm增大而增大;在Ls、Rac、Ceq和Lm一定的條件下,Δ隨著Rdc增大而減小.說明Δ與Ls、Ceq和Lm正相關(guān),與Rac和Rdc負(fù)相關(guān).而且,只有在Rac增大過程中,Δ出現(xiàn)負(fù)值,即只有在Rac足夠大的條件下,懸浮電磁鐵不存在電流振鈴現(xiàn)象.

3.2 仿真法分析

懸浮電磁鐵電流振鈴仿真模型如圖5所示.其中Iref為目標(biāo)電流.設(shè)計(jì)PI電流控制器,使懸浮電磁鐵電流追蹤目標(biāo)電流.仿真模型中 S1、S2和 D1、D2為理想元件,導(dǎo)通管壓降為0,Iref= 2 A,Udc= 50 V.

圖5 懸浮電磁鐵電流振鈴仿真模型Fig.5 Current ringing simulation model of a suspension electromagnet

為了研究 Ceq、Ls、Rac、Lm和Rdc對電流振鈴的影響,通過控制變量法進(jìn)行模型仿真.仿真參數(shù)設(shè)置如表1所示.各種條件下所得懸浮電磁鐵電流振鈴波形(S1、S2導(dǎo)通時刻)分別如圖6所示.其中:p0表示S1、S2動作前電流的穩(wěn)態(tài)值;p1~p4分別表示不同仿真條件下,變化參數(shù)不同取值時瞬態(tài)電流的最大峰值.

表1 仿真參數(shù)設(shè)置Tab.1 Sinulation parameter setting

由圖6(a)可知:在仿真條件 1下,Ceq為 0.5、1.0、2.0 nF和4.0 nF時對應(yīng)的懸浮電磁鐵電流振鈴峰值分別為0.90、1.20、1.90 A和2.50 A,振鈴頻率分別為 3.175、2.222、1.587 MHz和 1.111 MHz.因此,當(dāng)Lm、Rdc、Ls和Rac一定時,隨著Ceq增大,電流振鈴峰值增加,振鈴頻率減小.此外,Ceq變化對振鈴衰減速度的影響較小.由圖6(b)可知:在仿真條件2下,Ls為 5.0、10.0、20.0 μH 和 40.0 μH 時對應(yīng)的懸浮電磁鐵電流振鈴峰值分別為1.60、0.95、0.70 A和0.50 A,振鈴頻率分別為 2.222、1.587、1.111 MHz和0.794 MHz.因此,當(dāng)Lm、Rdc、Ceq和Rac一定時,隨著Ls增大,電流振鈴的峰值減小,振鈴頻率減小;此外,隨Ls增大,振鈴衰減速度減緩.由圖6(c)可知:在仿真條件 3下,Rac為 5.0、20.0 Ω和 50.0 Ω時對應(yīng)的懸浮電磁鐵電流振鈴峰值分別為1.40、1.20 A和 0.90 A,振鈴頻率均為 2.222 MHz;Rac為 200 Ω時,電流暫態(tài)波形為電流脈沖,峰值為0.40 A.這是由于當(dāng)Rac為 200 Ω 時,判別式Δ< 0.此外,當(dāng)Lm、Rdc、Ls和Ceq一定時,隨著Rac的增大,電流振鈴幅值減小,振鈴衰減時間縮短.由圖6(d)~(e)可知:電感Lm和電阻Rdc對懸浮電磁鐵電流振鈴峰值、頻率及衰減時間的影響很小.綜上可知:懸浮電磁鐵的電流振鈴特性主要由Ls、Ceq和Rac決定.盡管仿真中所用電路參數(shù)可能與實(shí)際電路參數(shù)不一致,仿真結(jié)果仍然可以說明不同參數(shù)對電流振鈴的影響.

圖6 不同參數(shù)條件下懸浮電磁鐵的電流振鈴波形Fig.6 Current ringing waveforms of suspension electromagnet with different parameters

4 小電磁鐵電流振鈴仿真和實(shí)驗(yàn)

懸浮電磁鐵電流振鈴測試系統(tǒng)如圖7所示.用LCR阻抗測量儀測量計(jì)算得到懸浮電磁鐵的參數(shù)為Lm=6.8 mH,Ceq=308.0 pF,Rdc=1.0 Ω,Ls=3.8 μH,Rac=20.0 Ω.示波器 RTM2032和TSD3054B分別用于觀測懸浮電磁鐵的電壓和電流波形,TCP303和TCPA300分別為電流探頭和電流探頭放大器.懸浮斬波器的 S1、S2采用 IRFP250N 場效應(yīng)管,D1、D2采用D92-03肖特基二極管,控制器為TMS320 F28335 DSP,PWM驅(qū)動器為KA962F模塊.直流母線電壓Udc=50.0 V,目標(biāo)電流Iref=2.00 A,開關(guān)頻率為10 kHz.

圖7 懸浮電磁鐵電流振鈴測試系統(tǒng)Fig.7 Current ringing test system for suspension electromagnet

首先,將上述懸浮電磁鐵的參數(shù)代入圖5所示的仿真模型,得到懸浮電磁鐵電流和電壓仿真波形分別如圖8(a)和圖8(b)所示.圖8(a)中:ton為 S1、S2導(dǎo)通時刻;toff為 S1、S2關(guān)斷時刻.由圖8(a)可知:仿真所得懸浮電磁鐵電流紋波幅值為0.37 A,S1、S2導(dǎo)通和關(guān)斷時刻產(chǎn)生電流振鈴的峰峰值為1.40 A,振鈴頻率約為4.500 MHz.S1、S2導(dǎo)通和關(guān)斷時刻所產(chǎn)生電流振鈴的幅值和衰減速度相同,方向相反.由圖8(b)可知:仿真所得懸浮電磁鐵電壓uc為理想的 PWM 波形,S1、S2導(dǎo)通階段,uc= 50.0 V,S1、S2關(guān)斷階段,uc= -50.0 V.

圖8 懸浮電磁鐵電流和電壓的仿真波形Fig.8 Simulated current and voltage waveforms of suspension electromagnet

相同條件下,懸浮電磁鐵電流和電壓實(shí)驗(yàn)波形分別如圖9(a)和圖9(b)所示.由圖9(a)可知:實(shí)驗(yàn)所得懸浮電磁鐵電流紋波幅值為0.33 A,S1、S2導(dǎo)通和關(guān)斷時刻產(chǎn)生電流振鈴的峰峰值為1.12 A,振鈴頻率約為4.000 MHz,S1、S2導(dǎo)通和關(guān)斷所產(chǎn)生電流振鈴方向相反.由圖9(b)可知:實(shí)驗(yàn)所得懸浮電磁鐵電壓波形在S1、S2導(dǎo)通和關(guān)斷時刻存在20.0 V的電壓過沖.此外,S1、S2導(dǎo)通階段,uc的平均值為44.0 V,說明S1和S2的導(dǎo)通管壓降為3.0 V;S1、S2關(guān)斷階段,uc的平均值為-47.0 V,說明D1和D2的導(dǎo)通管壓降為1.5 V.

圖9 懸浮電磁鐵電流和電壓的實(shí)驗(yàn)波形Fig.9 Experimental current and voltage waveforms of suspension electromagnet

對比圖9(a)和圖8(a)可知:實(shí)驗(yàn)所得懸浮電磁鐵電流紋波的幅值比仿真結(jié)果低9.7%,實(shí)驗(yàn)所得懸浮電磁鐵電流振鈴峰峰值比仿真結(jié)果小20%,實(shí)驗(yàn)所得懸浮電磁鐵電流振鈴的頻率比仿真結(jié)果低11%.對比圖9(b)和圖8(b)可知:實(shí)驗(yàn)所得懸浮電磁鐵電壓波形在S1、S2動作時刻存在電壓過沖,而仿真結(jié)果不存在電壓過沖.這是由于仿真模型忽略了S1、S2和D1、D2的導(dǎo)通壓降、導(dǎo)通等效電阻、封裝寄生電感以及印制電路板電路寄生電感的影響[14].此外,S1、S2的寄生電容(門極-漏極寄生電容、門極-源極寄生電容和漏極-源極寄生電容)和D1、D2的結(jié)電容也會對高頻振鈴信號產(chǎn)生影響[15].

5 結(jié) 論

本文用策動點(diǎn)函數(shù)法推導(dǎo)了懸浮電磁鐵導(dǎo)抗函數(shù)的一般形式,并提出了一種考慮電流振鈴特性的懸浮電磁鐵等效電路模型.

所提等效電路模型包含低頻和高頻兩種電流通路.流振鈴分量主要從高頻通路流通,振鈴的幅值特性、頻率特性和衰減特性由高頻通路的等效電感、等效電阻和等效電容決定.

所提懸浮電磁鐵等效電路模型可用于仿真和分析懸浮斬波器的暫態(tài)特性,也能為懸浮電磁鐵電流振鈴抑制方案設(shè)計(jì)提供指導(dǎo).

由于開關(guān)器件寄生電感、寄生電容以及印制電路板線路寄生電感等未建模因素的影響,所提等效電路與實(shí)際電路之間存在一定偏差.因此,為了提高模型的準(zhǔn)確性,應(yīng)進(jìn)一步建立包含上述參數(shù)的等效電路模型.此外,可進(jìn)一步根據(jù)所提等效電路設(shè)計(jì)適用于電磁懸浮系統(tǒng)的電流振鈴抑制裝置.

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