环形磁浮列车实验线分区控制网络化实现及牵引特性分析

论文摘要

高速磁浮铁路系统在性能等各方面有与传统轮轨高速列车的比较优势,是未来高速铁路的发展方向,高速磁浮铁路的超高运行速度对其运行控制系统和牵引控制系统的性能都提出了很高要求。在磁悬浮列车国产化的进程中,运行控制系统的网络化实现、牵引供电控制策略等都是值得研究的问题。本文从这些问题出发,以浙江省磁悬浮实验平台的环形磁浮列车实验线为背景,首先介绍了磁浮列车运行系统的结构和功能,着重介绍了其中的分区控制系统,给出一个分区控制系统网络化实现的解决方案,并实现了此分区控制系统软硬件的开发。然后分章节讨论了PROFIBUS总线和工业以太网在分区控制系统中的应用和软件实现。为进一步研究磁悬浮列车的牵引控制特性,本文在第五章中对高速列车的牵引控制系统进行了仿真分析。首先选择转子磁场定向的矢量控制系统作为磁浮列车牵引控制系统的控制策略;然后在MATLAB/SIMULINK平台上搭建了牵引控制系统的仿真模型,用一条具有代表性的线路模型验证了模型的有效性,并研究了不同工况下牵引控制系统的动力学特性。最后一章对本文内容做了简要的总结,提出了一些本文未能讨论的问题并讨论了未来的研究方向。

论文目录

• 致谢
• 摘要
• Abstract
• 目录
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 磁悬浮技术的发展概况
• 1.3 磁悬浮列车子系统简介
• 1.4 问题的提出
• 1.5 本文所做的主要工作
• 第二章 磁浮列车的牵引驱动原理和运行控制系统结构
• 2.1 列车的牵引驱动原理
• 2.2 运行控制系统的功能和结构
• 2.2.1 运行控制系统的功能
• 2.2.2 运行控制系统的结构
• 2.2.2.1 中央控制系统
• 2.2.2.2 车载运行控制系统
• 2.2.2.3 分区控制系统
• 2.2.2.4 运行控制系统的通讯子系统
• 2.3 小结
• 第三章 磁悬浮分区控制系统的软硬件结构
• 3.1 分区控制系统的功能及其硬件结构
• 3.2 分区控制系统的软件结构
• 3.3 小结
• 第四章 磁悬浮分区控制系统的网络化实现
• 4.1 PROFIBUS-DP在磁悬浮分区控制系统中的应用
• 4.1.1 PROFIBUS现场总线技术概述
• 4.1.2 PROFIBUS-DP总线通信的硬件及网络组态
• 4.1.3 PROFIBUS-DP通信的软件实现
• 4.1.3.1 分区控制PLC与开关站控制PLC的通信
• 4.1.3.2 分区控制PLC与变频器的通信
• 4.2 工业以太网在磁悬浮系统中的应用
• 4.2.1 工业以太网技术概述
• 4.2.2 工业以太网通信的硬件及网络组态
• 4.2.3 工业以太网通信的软件实现
• 4.2.3.1 SAPI S7接口函数实时性的研究
• 4.2.3.2 以太网数据通信协议设计
• 4.2.3.3 以太网通信的软件编程
• 4.3 小结
• 第五章 牵引控制系统的建模及仿真分析
• 5.1 牵引控制系统控制方案的研究
• 5.1.1 长定子直线同步电机的磁场定向控制理论
• 5.1.2 三电平逆变器空间矢量控制方案
• 5.2 牵引供电系统的数学模型
• 5.2.1 长定子直线同步电机的数学模型和参数
• 5.2.2 列车运力学模型
• 5.3 牵引系统仿真模型的建立
• 5.3.1 牵引系统的SIMULINK仿真模型
• 5.3.2 正常运行情况下的仿真结果
• 5.3.3 不同工况下的仿真结果分析
• 5.3.3.1 列车爬坡情况下的仿真分析
• 5.3.3.2 考虑励磁电流变化的仿真分析
• 5.4 小结
• 第六章 结束语
• 参考文献
• 作者简历