考虑悬浮导向间隙变化的长定子直线同步电机力性能分析

常导高速磁浮列车长定子直线同步电机由于特殊的分离结构,气隙由悬浮与导向系统决定,导致牵引力与悬浮力容易受到悬浮与导向系统性能的影响。研究了一个长定子段下垂、悬浮磁极模块纵向倾斜和横向偏移三种工况对气隙的影响,基于有限元软件建立了2D与3D有限元模型,计算分析了长定子直线同步电机的牵引力和悬浮力,揭示了气隙变化对力的影响规律。分析结果可以为高速磁浮列车的牵引系统设计与控制提供参考。

计及牵引负荷不确定性的同相供电系统随机优化运行策略

为克服列车高速行驶中取流波动性而加剧的同相供电系统安全高效运行的不确定性,建立包括牵引变压器、潮流控制器、储能元件的同相供电系统数学模型。以牵引负荷功率为随机变量,形成刻画运行不确定性的潮流机会约束条件;以电压不平衡补偿、系统安全运行边界为确定性约束,计及混合储能服役性能退化影响,以牵引变电所电费成本和储能元件老化成本组成的日运行成本最小为优化目标,以潮流控制器控制方案和混合储能充放电策略为决策变量,建立同相供电系统随机优化运行模型,并将该模型转化为混合整数线性规划模型进行求解。算例分析结果表明:提出的优化运行策略在不确定性条件下可有效降低运行成本约13%,且混合储能循环寿命提高了约3 a。

600 km/h高速磁浮牵引系统的配置及其关键参数的选择

目的:目前上海磁浮列车示范运营线设计的最高运行速度为505 km/h,为适应600 km/h的高速运行,须对既有常导高速磁浮牵引系统的配置进行分析和优化设计。方法:站在牵引供电系统的角度,从直线电机稳态数学模型出发,在不改变直线电机基本结构和参数的前提下,提出了600 km/h高速磁浮牵引系统的优化方向:提高变流器的输出电压及容量,以及适当缩短牵引分区和定子段长度。基于以往工程可行性研究,对既有磁浮系统中牵引供电系统的相关边界条件进行了分析,认为馈电电缆和定子电缆限制了既有电机的输入电压和电流,而列车长度和定子开关站的数量又限制了定子段的长度,进一步明确了600 km/高速磁浮牵引系统关键参数的选取原则,并给出了建议的参数。以一条平直轨道的线路为例设计了牵引系统,并以此为基础进行了牵引仿真计算。结果及结论:对于5节编组的常导高速磁浮列车,适当缩短分区长度至20 km,定子段长度至800 m,采用32 MVA的变流器,则列车可在加速运行35 km后达到600 km/h的运行速度。

直线电机车辆技术现状与应用发展

阐述直线电机车辆具有爬坡能力强、转弯半径小等优点,介绍国内外直线电机车辆的技术特点和现状,对直线电机车辆转向架设计、电气牵引系统、辅助系统、制动系统等方面进行详细介绍,指出直线电机车辆在国内的未来应用和发展趋势。

直线电机地铁系统技术经济分析研究

简要介绍直线电机地铁系统的原理及应用, 从建设、运营及社会经济效益3个方面进行详细论述, 将该系统的技术经济性能与其他城市轨道交通系统进行全面的比较,认为该系统具有较好的技术经济特性, 推荐在我国城市轨道交通建设中使用。

直线电机轮轨交通系统牵引能耗研究

直线电机轮轨交通系统牵引能耗高的缺点影响了这一新型城市轨道交通制式在我国的推广应用。本文研究了城市轨道交通系统能耗特征,介绍了国内外已运营直线电机轮轨交通系统的能耗状况,并对基于电机效率的牵引能耗对比研究、列车牵引能耗模拟比较研究、广州地铁4号线列车牵引能耗实测及模拟比较研究等多个直线电机轮轨交通系统牵引能耗研究成果和实测数据进行了比较分析。基于"完成相同运输任务"的比较原则,分别针对重庆地铁1号线地下线区段和高架线区段,进行了直线电机轮轨交通系统和旋转电机驱动轮轨交通系统的牵引能耗仿真计算。经综合比较研究,得出直线电机轮轨交通系统牵引能耗比旋转电机驱动轮轨交通系统高25%以上的结论。

现代轨道交通与交流传动互馈试验台

回顾了轨道交通电牵引传动的发展历程,说明了电力电子技术对牵引传动的重要影响。介绍了一种新型的"双逆变器-电机"能量互馈式交流传动试验系统。文中讨论了该试验系统的构成与运行原理,分析了其高效节能、控制灵活等优点,并给出了部分实验结果。最后提出了一种直线电机传动的互馈试验台的建设方案。

城市轨道交通列车牵引能耗分析

对现有城市轨道交通列车牵引能耗影响因素研究进行梳理和总结,得到了较为全面的指标体系,并以日常运营中的可变因素作为变量进行牵引能耗的物理建模,在此基础上建立了多元线性回归统计模型。以北京轨道交通2号线运营数据为基础,进行牵引能耗统计回归。研究结果表明,该模型对牵引能耗实际数据拟合程度高,对变量解释能力强,对未来预测能力佳。

直线电机地铁车辆动力学性能仿真研究的新方法

介绍了直线电机地铁车辆的特点,简单分析了直线电机的三向电磁力。考虑到用有限元模拟电磁场得到电磁力在空间上分布的方法的复杂性,结合工程实际需要,基于直线电机推力控制方法,提出一种新的方法,即用直线电机牵引特性曲线模拟直线电机对车辆的作用。最后用SIMPACK仿真牵引工况下直线电机地铁车辆的动力学性能。结果表明用该方法可以简单并且成功地对直线电机地铁车辆的动力学性能进行分析。

电动发电一体化电励磁直线同步电机性能分析

介绍交通车辆用电动机、发电机一体化的电励磁直线同步电机的结构特点及工作原理;详细分析和探讨了直线发电机的谐波发电原理,并给出了计算模型;对直线电动机的推动力和悬浮力也做了具体分析和计算。

Halbach型空芯直线电动机绕组磁动势及牵引力计算

从电流产生的磁场出发,推导了三相绕组产生磁动势在空芯直线电动机中的分布,并对基波磁动势进行了具体分析,得到其行波表达式。又采用解析法对Halbach型直线电动机的牵引力进行了研究,得到牵引力计算简单有效的解析公式,并用ANSYS对解析公式进行了验证,证明了解析法的准确性。

广州地铁4号线直线电机车辆紧急制动优化研究

针对广州地铁4号线直线电机车辆出现轮轨粘着系数降低时紧急制动距离延长问题,提出了对既有运营车辆增加撒砂装置和紧急制动优先使用电制动的改造方案,详细介绍了2种方案在既有运营车辆上实施改造的基本原理和特点。

新型直线电机运输系统的牵引变流器设计

针对新型直线电机运输系统的需求,设计了牵引变流器的结构,主电路和控制系统,并给出了相关器件的选型过程。根据直线电机的数学模型,变流器采用滑模变结构的间接矢量控制策略,实现对直线电机初级电流的快速控制。对变流器进行了满载实验考核,实验结果表明该变流器性能良好,工作稳定、可靠,满足新型直线电机运输系统的要求。

基于可线性化Wiener过程的牵引供电设备状态检修决策研究

针对牵引供电设备运行费用高、性能加速劣化以及实际维修效果不完美的问题,提出一种牵引供电设备状态检修决策模型。该模型采用可线性化Wiener过程反映设备运行过程中的加速劣化特性,通过正态分布刻画不完美维修后设备的劣化程度,并通过定期检测确定设备劣化程度。通过遍历全寿命周期内检修情形进行分析,结合劣化程度与预防性维修阈值及失效阈值的大小关系,推导预防性维修和修复性维修实施概率的数学表达式。利用推导的公式计算检测周期和预防性维修阈值的最优组合,实现运行费用率最低的决策目标。采用Monte Carlo法对所建立的决策模型进行求解。通过某干式变压器的仿真数据,验证了状态检修决策的有效性。

基于多元线性回归模型的城市轨道交通列车牵引能耗测算分析

实际运营结果表明,不同城市轨道交通线路的百车公里牵引能耗差异较大。文中在分析既有牵引能耗测算模型的基础上,建立基于历史数据的多元线性回归模型,并用该模型对城市轨道交通列车牵引能耗进行了测算,并对预测结果进行了分析。

郑州轨道交通供电系统负荷预测及影响研究

针对城市轨道交通供电牵引负荷对城网的影响,结合郑州轨道交通1,2号线的规划设计数据,对近期、中期和远期轨道交通线网规模,采用经验公式法对牵引电量进行了具体的量化计算;运用回归分析法进行负荷预测,对郑州轨道交通牵引负荷对城市配电网的影响进行评价.结果表明:轨道交通电力峰值负荷和城网峰值负荷基本不会重叠,负荷峰值最大贡献率约2%,因此,郑州轨道交通系统负荷对电网的影响相对较小.

基于SVG的采煤机电能质量控制策略研究

为提高采煤机供电系统电能质量,选择以静止无功发生器(SVG)作为电牵引采煤机无功补偿与谐波抑制的补偿方案。针对传统PI控制的SVG难以应对电牵引采煤机由于煤层硬度不同所引起的负载突变等问题,提出了线性自抗扰控制策略(LADRC),采用线性扩张状态观测器(Linear Extended State Observer,LESO)对SVG模型中变量耦合项和外部扰动进行观测并补偿,设计了SVG的电流环线性自抗扰控制器和电压环线性自抗扰控制器。仿真结果表明,设计的SVG补偿装置投入采煤机后网侧电压、电流同相位,降低了采煤机的网侧电流谐波含量,提高了井下供电系统电能质量。与传统PI控制器相比,LADRC控制器有效地提高SVG补偿系统的补偿性能。

异步牵引电机逆解耦中的零动态分析

针对逆系统方法解耦过程中会从原动力学系统中分离出零动态子系统的问题,采用坐标变换讨论了当γ<n时多输入多输出非线性系统的零动态求取方法。考虑动车组交流异步牵引电机建立在静止坐标系下的5阶非线性模型,对异步牵引电机逆解耦时的零动态进行了分析。分析结果表明,如果能确保零动态的稳定性,那么就没有必要对原非线性系统进行全部线性化,只需要线性化其影响外部动态的一部分即可,进而简化异步牵引电机逆解耦过程。

基于多目标决策模型的铁路主要技术标准选择

研究目的:铁路主要技术标准是铁路建筑物、设备类型、能力和规模的基本标准,所以铁路主要技术标准选择是一个多目标决策问题。本文针对铁路主要技术标准选择这一多目标决策难题,依托几内亚西芒杜矿山铁路主要技术标准选择的生产实践,通过多目标决策模型来实施辅助决策,以求探索出一条科学合理地解决铁路主要技术标准选择这一多目标决策难题的技术可行性思路。研究结论:(1)铁路主要技术标准是制约铁路线路方案选择和铁路设计的基本约束条件;(2)将铁路主要技术标准选择定义为一个多目标决策问题具有科学性、合理性;(3)基于线型加权和法多目标决策模型的铁路主要技术标准选择是一条科学合理解决铁路主要技术标准这一多目标决策难题的技术可行性思路;(4)基于多目标决策模型的铁路主要技术标准选择的技术路线可应用于国内外高速铁路、普速铁路和货运铁路等领域。

基于TCN动车组牵引电机控制系统建模方法研究

针对动车组交流异步牵引电机的空间分布性特点,讨论了基于列车通信控制网络(TCN)的牵引电机控制系统建模方法。采用输入输出反馈线性方法对牵引电机的5阶非线性模型进行线性化和解耦,之后将其引入基于TCN的动车组网络控制系统,并考虑了网络控制系统中的网络延迟。使用动态输出反馈控制方法,得到网络化的异步牵引电机控制模型。运用Lyapunov稳定性理论对闭环控制系统进行了稳定性分析,给出了系统的渐近稳定条件。