磁浮列车电力传动牵引控制及谐波分析

摘要

1920年代，德国工程师赫而曼.肯佩尔（Hermann Kemper）获得了“悬浮列车”的专利。根据他的计算结果，磁浮列车的理论上可以达到时速1000公里。1969年德国开始研究试制，并逐步确定了“常导长定子直线电机系统”磁浮技术作为发展方向，磁悬浮列车（Trainsrapid）也在不断更新换代，从TR05、TR06发展到目前引起世界关注的TR08型。 磁浮轨道交通和传统的轮轨交通有着本质的区别，它是个巨大的直线电机系统。德国TR高速磁浮系统属于常导长定子技术，其基本特点是电磁悬浮、长定子同步直线电机；悬浮电磁铁同时也是长定子直线电机的励磁磁极。车载电磁铁产生的悬浮磁场也是直线电机的励磁磁场，长定子线圈产生移动磁场驱动列车加速和减速。本课题依托上海磁浮示范运营线的技术背景、运行维护实践以及系统运行中发生的故障，研究的主要目的是对磁浮列车电力传动牵引控制技术和谐波分析。 介绍了磁浮电力传动的列车地面供电系统和牵引驱动系统的工作原理；分析了磁浮列车的走行机构、车载电网的结构、列车悬浮控制与状态反馈、列车运行控制系统、列车分区切换；探讨了磁浮列车线性发电机的工作原理、列车运行速度控制、电力传动与牵引的列车位置检测；重点分析了磁浮列车牵引驱动系统的工作原理、实现方式，对驱动系统进行仿真计算，计算了谐波产生的机理和谐波滤波的方法。 本课题采用的主要研究方法是对磁浮系统的工作原理进行理论分析，对牵引驱动系统的进行仿真计算，在上海磁浮示范运行线上进行测试验证。 本课题对列车的直线发电系统、磁浮列车的悬浮控制和牵引驱动系统进行了充分的理论计算与分析，对磁浮列车的线性发电系统的设计和优化、磁浮列车悬浮控制系统的国产化研究和电力谐波预防具有现实意义，对上海磁浮示范运行线的行车组织和维护组织工作具有指导意义。