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不同磁场定向控制方式下高速磁悬浮列车牵引特性的分析

作　者: 韩继文
导　师: 李耀华
学　校: 中国科学院研究生院（电工研究所）
专　业: 电力电子与电力传动
关键词: 高速磁悬浮列车牵引控制系统长定子直线同步电机磁场定向控制
分类号: U266.4
类　型: 博士论文
年　份: 2006年
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内容摘要

牵引控制系统是高速磁悬浮列车四大子系统之一,基于磁场定向控制理论的牵引力控制又是牵引控制系统的核心技术,本文深入研究和分析了在不同磁场定向控制方式下高速磁悬浮列车的牵引特性。本文首先分析了高速磁悬浮列车牵引控制系统的功能和结构,针对长定子直线同步电机的工作特点,依据同步旋转电机的磁场定向控制理论,深入研究和分析了长定子直线同步电机的磁场定向控制理论,推导出了定子、气隙和转子磁场定向控制理论用于长定子直线同步电机时的数学模型。本文还建立了基于转子磁场定向控制的长定子直线同步电机、变流系统、控制系统、运行阻力特性和机械系统的数学模型,计算了仿真参数,研究了仿真计算方法。对上海线进行了仿真计算,并与测试结果做了比较,证明了所建立模型的正确性。本文分析和建立了三种磁场定向控制方式下长定子直线同步电机的稳态和动态数学模型,计算与分析了电机参数变化(定子长度、编组数)、运行速度变化和考虑馈电电缆阻抗影响等情况下三种磁场定向控制下的高速磁悬浮列车的稳态和动态牵引性能,比较分析了三种磁场定向控制方式对高速磁悬浮列车牵引特性的影响。

全文目录

摘要  2-3
ABSTRACT  3-7
第一章绪论  7-14
  1.1 高速磁悬浮列车牵引控制系统的特点  7-8
  1.2 国内外研究现状及存在问题  8-11
  1.3 长定子直线同步电机的磁场定向控制方式的国内外研究现状  11-12
  1.4 本论文的主要研究内容  12-14
第二章高速磁悬浮列车牵引控制系统的基本理论分析  14-33
  2.1 高速磁悬浮列车牵引控制系统的结构和功能  14-15
  2.2 已有磁悬浮列车牵引控制系统的简介  15-22
    2.2.1 日本超导高速磁悬浮列车牵引控制系统  15-18
    2.2.2 德国常导高速磁悬浮列车牵引控制系统  18-22
      2.2.2.1 长定子直线同步电机  19-21
      2.2.2.2 换步模式  21
      2.2.2.3 单端和双端供电模式  21-22
  2.3 长定子直线同步电机的磁场定向控制理论分析  22-32
    2.3.1 旋转同步电机的磁场定向控制  22-26
    2.3.2 长定子直线同步电机的磁场定向控制  26-32
      2.3.2.1 长定子直线同步电机的定子磁场定向控制  26-28
      2.3.2.2 长定子直线同步电机的气隙磁场定向控制  28-30
      2.3.2.3 长定子直线同步电机的转子磁场定向控制  30-32
  2.4 小结  32-33
第三章常导高速磁悬浮列车牵引特性的仿真与实测结果的对比分析  33-48
  3.1 上海线常导高速磁悬浮列车牵引供电系统的数学模型  33-42
    3.1.1 长定子直线同步电机的数学模型和参数  33-36
    3.1.2 变流系统的数学模型和参数  36-37
    3.1.3 转子磁场定向控制下的控制系统的数学模型  37-39
    3.1.4 运行阻力特性和机械系统的数学模型及参数  39-41
    3.1.5 牵引控制系统的数学模型和仿真计算方法  41-42
  3.2 仿真软件包结构及编程思想  42-43
  3.3 上海线常导高速磁悬浮列车牵引特性的仿真与实测结果比较分析  43-47
    3.3.1 仿真计算结果  44-45
    3.3.2 测试结果  45-47
  3.4 小结  47-48
第四章不同磁场定向控制方式下高速磁悬浮列车牵引性能的稳态分析  48-90
  4.1 不同磁场定向控制方式下长定子直线同步电机的稳态模型和参数  49-56
    4.1.1 定子磁场定向控制方式下的稳态模型  49-51
    4.1.2 气隙磁场定向控制方式下的稳态模型  51-54
    4.1.3 转子磁场定向控制方式下的稳态模型  54-56
    4.1.4 仿真用电机参数和功率的计算  56
  4.2 不考虑馈电电缆阻抗时牵引性能的稳态分析  56-82
    4.2.1 相同节数、不同运行速度时的稳态计算与分析  57-70
      4.2.1.1 2 节车辆编组数时的稳态计算与分析  57-62
      4.2.1.2 5 节车辆编组数时的稳态计算与分析  62-66
      4.2.1.3 10 节车辆编组数时的稳态计算与分析  66-70
    4.2.2 相同速度、不同节数时的稳态计算与分析  70-79
      4.2.2.1 300km/h 时的稳态计算与分析  71-75
      4.2.2.2 500km/h 时的稳态计算与分析  75-79
    4.2.3 相同节数、相同速度、不同定子段长度时的稳态计算与分析  79-82
  4.3 磁极覆盖的电机端部、开关站馈电点、变流器输出端牵引性能的比较分析  82-87
  4.4 三种磁场定向控制方式下稳态牵引特性的比较  87-89
  4.5 小结  89-90
第五章不同磁场定向控制方式下高速磁悬浮列车牵引性能的动态分析  90-120
  5.1 不同磁场定向控制方式下的最大运行加速度限制  90-92
  5.2 不同磁场定向控制方式下长定子直线同步电机的动态模型  92-94
    5.2.1 定子磁场定向控制方式下的动态模型  92-93
    5.2.2 气隙磁场定向控制方式下的动态模型  93-94
    5.2.3 转子磁场定向控制方式下的动态模型  94
  5.3 考虑馈电电缆阻抗时三种磁场定向控制方式下的动态分析  94-106
    5.3.1 速度给定曲线的设计  94-95
    5.3.2 2 节编组时三种磁场定向控制方式下的动态分析  95-99
    5.3.3 5 节编组时三种磁场定向控制方式下的动态分析  99-102
    5.3.4 10 节编组时三种磁场定向控制方式下的动态分析  102-106
  5.4 三种磁场定向控制方式下不同牵引力时牵引特性的比较分析  106-118
    5.4.1 2 节编组牵引特性的计算  106-112
      5.4.1.1 速度为150km/h  108-110
      5.4.1.2 速度为500km/h  110-112
    5.4.2 10 节编组牵引特性的计算  112-118
      5.4.2.1 速度为150km/h  113-115
      5.4.2.2 速度为500km/h  115-118
  5.5 小结  118-120
第六章总结  120-121
参考文献  121-126
攻读博士期间发表的主要论文  126-127
致谢  127-128
论文答辩说明  128
关于论文使用授权的说明  128

不同磁场定向控制方式下高速磁悬浮列车牵引特性的分析

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