一种永磁式磁悬浮列车牵引系统的研究

一种永磁式磁悬浮列车牵引系统的研究

论文摘要

中国庞大的人口,特别是在大城市,公共交通拥挤是一个难以回避的问题。汽车作为我国公路运输的重要载体存在的主要问题是尾气污染严重。电动车不失为解决环境污染问题的一种理想交通工具,然而困扰电动车推广应用的问题在于至今还没有研制出一种兼具高比能量、高比功率、长循环寿命、价格低廉并具有使用安全性和无污染等优点的动力电池。此外,不可避免的另一个问题就是堵车。不论公路有多宽,公路建设有多快,仍然赶不上我国目前急剧增长的上路汽车的增长速度。永磁式磁悬浮列车以其低廉的造价、高速可靠的运行、对环境影响小、乘坐安全舒适、能耗低、运行噪声小等优点成为了解决城市公共交通问题的一种优选方案。时速160km的永磁式磁浮列车由于采用高架导轨的方式,不存在交通堵塞问题,乘客的旅行时间可以得到保证。牵引系统作为永磁式磁悬浮列车关键技术之一,提供列车运行所需功率的控制和供应。本文研究内容作为研究永磁式磁悬浮列车牵引技术的初步探索,首先对德国、日本研制的磁悬浮列车和永磁式磁悬浮列车从悬浮机理、造价、最高时速、加速度、能耗、运量等方面进行了对比,从而确定了永磁式磁悬浮列车的应用场合。然后根据永磁式磁悬浮列车的运行特点制定驱动策略,确定了供电驱动系统的组成、定子段长度、多区段供电策略、多车运行策略等。并在此基础上根据对牵引系统的要求计算牵引系统的功率。随后设计了由移相30°串联2重联结的晶闸管整流器和IEGT逆变器构成的永磁式磁悬浮列车牵引系统。文中还根据牵引系统的容量进行了功率器件的选型,并对本文设计的整流器进行了分析,同时对IEGT进行了相应的介绍并给出了IEGT的驱动电路。最后建立了永磁式磁悬浮列车牵引系统的仿真模型并进行了仿真验证,仿真结果证明这种牵引系统满足永磁式磁悬浮列车运行的要求。

论文目录

  • 摘要
  • Abstract
  • 1 绪论
  • 1.1 磁悬浮列车的发展状况
  • 1.2 德国、日本磁悬浮列车牵引系统
  • 1.3 我国发展磁悬浮列车的意义
  • 1.4 本文的研究内容
  • 2 多车、小车隔永磁式磁悬浮列车的概念
  • 2.1 一般磁悬浮列车的基本原理
  • 2.2 多车、小车隔永磁式磁悬浮列车的原理
  • 2.3 两类磁悬浮列车的对比
  • 3 永磁式磁悬浮列车驱动策略研究
  • 3.1 供电驱动系统的构成
  • 3.2 定子段长度的确定
  • 3.3 多区段供电策略
  • 3.3.1 定子段换步方法
  • 3.3.2 定子段供电方式
  • 3.4 多车运行策略
  • 3.5 牵引系统的构成
  • 3.6 牵引系统容量的计算
  • 3.6.1 磁浮列车运行阻力分析
  • 3.6.2 悬浮及导向功率
  • 3.6.3 惰行阻力功率
  • 3.6.4 牵引运行功率
  • 4 永磁式磁浮列车牵引系统的研究
  • 4.1 牵引系统的拓扑结构
  • 4.1.1 一般大功率变流器的拓扑结构
  • 4.1.2 永磁式磁浮列车牵引系统的拓扑结构
  • 4.1.3 整流器拓扑结构
  • 4.1.4 逆变器拓扑结构
  • 4.2 IEGT在牵引系统中的应用
  • 4.2.1 电子增强注入门极晶体管—IEGT
  • 4.2.2 IEGT的驱动电路
  • 5 仿真研究
  • 5.1 整流器仿真分析
  • 5.2 永磁式磁悬浮列车牵引系统的仿真分析
  • 6 结论
  • 参考文献
  • 附录A IEGT
  • 在学研究成果
  • 致谢
  • 相关论文文献

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