中高速磁浮列车两步法定子段换步控制技术研究

中高速磁浮列车在定子段换步过程中因供电区段的切换将会造成供电电流在定子段上的功率损失并降低乘客乘坐舒适度。为了减小换步过程定子段上的功率损失,文章在对定子段换步进行深入分析的基础上,对两步法定子段换步控制流程进行了详细设计,提出了列车理想换步距离公式并给出了软件实现方法。结合列车运行冲击率指标,在满足乘客乘坐舒适性要求的前提下,推导出换步时间最短的定子段电流变化速率限值公式。采用本文所提方法和相关计算结果在中高速磁浮列车半实物仿真试验台上进行试验,实现了对两步法定子段换步过程的控制,且列车运行冲击率满足乘客乘坐舒适性要求,实验结果证明了本文所提方法的可行性。

直线电机分段供电协同控制策略

针对多个变流器交替为长定子直线电机多个定子段分段供电存在的问题,该文提出一种电流协同控制策略来减小推力波动。首先,优化电机电路连接拓扑,将由同一变流器供电的定子段的中性点连接在一起,采用电流过零开通的切换策略,使得电流由一个定子段切换至另一个定子段的过程中,变流器的电流连续无畸变。然后,建立电机单个定子段(简称单元电机)的电压和推力方程。根据单元电机的状态方程,得出2个单元电机的电流之和、电流之差对应的状态方程及推力表达式,设计相应的电流协同控制器。通过2个单元电机的电流之和来控制系统输出推力、2个单元电机的电流之差来控制推力波动。该电流控制策略减少了动子过分段时产生的推力波动,实现推力与电流偏差导致的推力波动之间的解耦控制。仿真和实验结果验证了所提电流协同控制策略的有效性。

中速磁悬浮列车分段式长定子永磁直线同步电机牵引控制策略

采用分段式长定子永磁直线同步电机牵引的中速磁悬浮列车在定子段换步时,相邻定子段绕组交链的永磁磁链的改变会导致牵引力损失,除此以外,在牵引过程中,馈电电缆长度的增加使得电机漏阻抗增大,在变流器供电容量的限制下,列车无法在试验线中完成全速度运行。该文首先建立含有定子段换步的长定子永磁直线同步电机数学模型,在此基础上,提出全速度运行的换步控制策略,以及适用于该电机的弱磁控制策略。该策略对q轴电流实时分配,保证在换步区间相邻定子段的q轴电流均跟随参考值;利用电机端电压计算得到d轴电流参考值,使电机在id=0控制和弱磁控制两种工况之间平滑切换。通过硬件在环实验,验证了采用所提策略可在线路长度和变流器容量限制下,实现列车全速度运行,并消除电机在定子段换步时的牵引力损失。

高速磁浮列车供电分区及定子段设计方法研究

区别于传统的轮轨列车,高速磁浮列车在运行过程中其牵引变流器设备放置于轨道沿线的变电所中,且根据牵引要求不同进行不等距布置从而形成牵引供电分区;在每个牵引供电分区内,为减小损耗,牵引电机定子采用分段布置。基于上述特点,本文在对高速磁浮列车运行特性和列车牵引电机特性分析的基础上,提出一种高速磁浮列车牵引供电分区及定子段设计方法。通过设定列车顶层指标,结合高速磁浮列车的牵引特性,实现对高速磁浮列车牵引供电分区和定子段长度计算。以京沪线路为例,利用本文所提出的设计方法对供电分区及定子段长度进行计算,验证了设计方法的可行性,以期为高速磁浮列车未来应用提供设计依据。