磁悬浮列车用直线同步电机特性研究

论文摘要

随着国民经济的发展,交通运输日益紧张并成为制约经济发展的一个重要因素,缓解并改善交通状况是当前迫切需要解决的问题。作为新型的陆上交通工具,磁悬浮列车依靠电磁力将列车悬浮于轨道上,用直线同步电机推进,它没有车轮及相应的传动机构,与地面无机械接触,可以高速、平稳地运行,并且运营维护费用低,无环境污染,具有良好的发展前景。本文首先就磁悬浮列车进行简单的概述,从磁悬浮列车的特点出发,介绍了磁悬浮技术,以及直线同步电机的相关知识。然后,结合有限元法,计算了牵引力和悬浮力,分析了在不同气隙长度、不同励磁电流、不同电枢电流情况下牵引力,悬浮力随各参数变化的情况。同时,建立了直线同步电机的数学模型,并对电机的启动过程、稳态过程进行仿真,简单比较了有限元法计算得出的牵引力和悬浮力,与建模计算得出的牵引力和悬浮力之间的关系。最后就磁悬浮列车的短路故障问题,分析了列车运行在50km/h、150km/h、250km/h、350km/h发生短路故障时,励磁电流的变化情况,以及牵引力和悬浮力的变化情况;同时分析了在相同速度时,短路点不同时牵引力和悬浮力的变化情况。结合Mtalab软件对短路过程进行仿真。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 课题研究背景
• 1.2 磁悬浮列车概述
• 1.2.1 磁悬浮列车的特点
• 1.2.2 磁悬浮技术
• 1.2.3 磁悬浮列车的类型及发展状况
• 1.3 磁悬浮列车用直线同步电机
• 1.3.1 直线同步电机工作原理
• 1.3.2 直线同步电机分类
• 1.3.3 直线同步电机的特点与应用
• 1.3.4 直线同步电机的研究现状
• 1.4 本论文主要完成内容
• 第二章 有限元法分析牵引力与悬浮力
• 2.1 有限元法
• 2.1.1 有限元法的基本原理
• 2.1.2 变分问题的离散化与有限元方程
• 2.1.3 边界条件
• 2.1.4 平行平面场的变分问题和有限元方程
• 2.2 直线同步电机结构参数给定
• 2.3 牵引力与悬浮力的计算
• 2.4 牵引力、悬浮力与参数之间的关系
• 2.4.1 气隙长度
• 2.4.2 励磁电流
• 2.4.3 电枢电流
• 本章小结
• 第三章 直线同步电机数学模型及特性分析
• 3.1 长定子直线电机的数学模型
• 3.2 长定子直线同步电机的自感、互感矩阵
• 3.3 列车在D-Q-N 坐标系中的同步直线电机的数学模型
• 3.4 直线同步电机启动过程仿真
• 3.4.1 坐标变换
• 3.4.2 启动过程的仿真
• 3.4.3 仿真结果
• 3.5 直线同步电机稳态过程仿真
• 3.5.1 仿真结果
• 3.5.2 数学建模与有限元法所得仿真结果比较分析
• 本章小结
• 第四章 直线同步电机短路特性分析
• 4.1 标么值系统下的LSM 等效电路及电抗的计算
• 4.1.1 定子各量的标么值选取
• 4.1.2 动子各量的标么值选取
• 4.1.3 标么值系统下直线同步电机的数学模型
• 4.1.4 直线同步电机（LSM）的直轴、交轴等效电路及电抗的计算
• 4.2 三相绕组短路时定动子电流瞬变过程的分析
• 4.2.1 三相绕组短路时电枢电流瞬变过程的分析
• 4.2.2 三相绕组短路时励磁电流瞬变过程的分析
• 4.3 列车不同速度时短路特性的分析
• 4.4 列车短路点不同时短特性的分析
• 本章小结
• 结论与展望
• 参考文献
• 攻读学位期间发表的学术论文
• 致谢