CN101549653B - 高效磁浮列车用悬浮牵引综合系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高效磁浮列车用悬浮牵引综合系统，它包括悬浮牵引控制器、直线感应电机、直线感应电机支撑梁以及供电电源，所述直线感应电机包括直线感应电机次级和直线感应电机初级，所述悬浮牵引控制器、直线感应电机初级和供电电源固定于车体上，直线感应电机初级位于轨道下方，所述直线感应电机次级呈平板状沿轨道铺设。本发明是一种结构简单紧凑、成本低廉、操作原理简便、控制方便、节能效果好的高效磁浮列车用悬浮牵引综合系统。
Description
技术领域
本发明主要涉及到磁悬浮车辆领域，特指一种高效磁浮列车用悬浮牵引综合系统。
背景技术
目前，磁浮列车作为一种有着广泛应用前景的未来绿色交通工具，越来越得以推广和应用。按速度划分，磁浮列车分为高速和中低速磁浮列车，其中中低速磁浮列车是指速度≤150km/h，适用于城市或城郊的交通工具。传统上，中低速磁浮列车采用U型悬浮电磁铁悬浮车体，直线感应电机牵引方式，例如国防科技大学硕士学位论文：《直线感应电机牵引系统的仿真及磁浮交通中电磁力的计算》【2006年09.14】中所记载的技术方案。如图1所示，悬浮电磁铁10安装在车体2上，F型轨道包括钢轨枕8和轨道梁9，车体2与转向架模块7之间设有空气弹簧6。在悬浮控制器12的控制下，当悬浮电磁铁10的线圈通电后，产生沿U型铁芯和F型轨道上铁芯流通的磁通，直接按该磁通使悬浮电磁铁10与F型轨道相互吸引，从而把列车悬浮起来，其间还装设有气隙传感器11。直线感应电机初级4安装于车体2上，通过在初级三相绕组施加三相电压，产生行波磁场，该磁场在直线感应电机次级3上感应涡流，次级涡流磁场与初级产生的磁场相互作用，产生列车前进的牵引力。悬浮、牵引两套系统供电控制如下图2所示。在这种传统结构中，列车悬浮、牵引采用不同的独立系统，不足之处在于：(1)悬浮电磁铁10线圈存在电阻，通电流后存在损耗，研究和试验表明，列车悬浮损耗与车辆重量比约为0.8kw/吨；(2)直线感应电机仅仅用于牵引，工作时，其产生的法向电磁力对列车悬浮造成干扰；在大多数情况下，增加了悬浮负担；(3)列车静止和运行时，为了保证悬浮气隙8mm，其推进用的直线感应电机气隙较大，为11mm，电机工作效率低、功率因数低；(4)列车运行时，要同时保证悬浮、牵引两种气隙，大大提高了车辆和轨道制造要求，增加了建设成本；(5)悬浮和牵引采用两套独立系统，结构复杂，设备增多，造价增大。
发明内容
本发明要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，本发明提供一种结构简单紧凑、成本低廉、操作原理简便、控制方便、节能效果好的高效磁浮列车用悬浮牵引综合系统。
为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案。
一种高效磁浮列车用悬浮牵引综合系统，其特征在于：它包括悬浮牵引控制器、直线感应电机、直线感应电机支撑梁以及供电电源，所述直线感应电机包括直线感应电机次级和直线感应电机初级，所述悬浮牵引控制器、直线感应电机初级和供电电源固定于车体上，直线感应电机初级位于轨道下方，所述直线感应电机次级呈平板状沿轨道铺设。
作为本发明的进一步改进：
所述直线感应电机为采用短定子三相绕组的感应电机，所述直线感应电机初级采用普通分布式叠绕组并设有辅助同心式分布绕组。
所述直线感应电机为采用基波与谐波结合供电方式的感应电机。
与现有技术相比，本发明的优点就在于：
1、本发明高效磁浮列车用悬浮牵引综合系统，降低了电机工作气隙，提高了电机工作效率；去掉了悬浮电磁铁，从而可降低列车的悬浮功耗，达到节能的目的；
2、本发明将悬浮、牵引合一，减少了列车设备，降低了列车造价及后续运行维护费用；
3、本发明列车运行时，悬浮、牵引两种工作气隙合一，降低了列车和轨道制造精度要求，更有利于磁浮列车运行控制；
4、本发明利用现代电力电子技术，巧妙地将谐波电压用于电机供电，来产生和控制列车悬浮力。
附图说明
图1是现有技术的结构示意图；
图2是现有技术中供电原理示意图；
图3是本发明的结构示意图；
图4是本发明中供电原理示意图；
图5是具体实施例中采用普通分布式叠绕组的连线示意图；
图6是具体实施例中采用辅助同心式分布绕组的连线示意图。
图例说明：
1、悬浮牵引控制器 2、车体
3、直线感应电机次级 4、直线感应电机初级
5、直线感应电机支撑梁 6、空气弹簧
7、转向架模块 8、钢轨枕
9、轨道梁 10、悬浮电磁铁
11、气隙传感器 12、悬浮控制器
具体实施方式
以下将结合具体实施例和说明书附图对本发明做进一步详细说明。
如图3所示，为本发明的高效磁浮列车用悬浮牵引综合系统，它包括悬浮牵引控制器1、直线感应电机、直线感应电机支撑梁5以及供电电源，直线感应电机包括直线感应电机初级4和直线感应电机次级3，悬浮牵引控制器1、直线感应电机初级4和供电电源固定于车体2上与列车一起运动，且直线感应电机初级4位于轨道的下方，直线感应电机初级4通过直线感应电机支撑梁5支撑、固定。直线感应电机次级3呈平板状沿轨道铺设。直线感应电机为采用短定子三相绕组的感应电机，该感应电机初级4除普通分布式叠绕组外，还设有辅助同心式分布绕组。如图5所示，为普通分布式叠绕组连线示意图；如图6所示，为辅助同心式分布绕组连线示意图。这样可以增加直线感应电机初级4和直线感应电机次级3之间法向吸力与牵引力的比值，并保证不同运行速度下，提供列车足够的悬浮用吸力。直线感应电机为采用基波与谐波结合的特殊供电方式的电机，基波电压控制电机产生的牵引力大小；通过施加某些特定谐波电压，在不影响牵引力大小情况下，独立控制直线感应电机次级3和直线感应电机初级4之间吸力大小，达到列车稳定悬浮的目的。其中通过数字方法，悬浮/牵引合一供电电源除产生基波电压外，还产生本综合系统需要的特定谐波电压。
工作时，当直线感应电机初级4通以基波电压时，产生牵引列车前进的推进力；通过控制基波电压，可达到控制牵引力大小的目的。当初级绕组通以基波电压时，在直线感应电机次级3和直线感应电机初级4之间还会产生法向吸引力，但该法向吸引力受控于牵引力。本发明提出通过数字方法，另外在初级绕组施加某些特定谐波电压，达到增加并控制法向吸引力的目的。如对初级绕组施加三次谐波电压或与电机同步速度一致的三相对称交流电压，将不会产生前进方向的牵引力，但会产生直线感应电机初级4和次级3之间的法向吸引力；且该法向力大小与所施加的特定谐波电压大小有关。采用梯形波+方波调制方法，通过改变方波与梯形波幅值比，同样可改变电机初级绕组外施电压的谐波成分，其5次、7次谐波电压同样可改变电机初级、次级之间法向吸力大小。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (1)
1.一种高效磁浮列车用悬浮牵引综合系统，其特征在于：它包括悬浮牵引控制器(1)、直线感应电机、直线感应电机支撑梁(5)以及供电电源，所述直线感应电机包括直线感应电机次级(3)和直线感应电机初级(4)，所述悬浮牵引控制器(1)、直线感应电机初级(4)和供电电源固定于车体(2)上，直线感应电机初级(4)位于轨道下方，所述直线感应电机次级(3)呈平板状沿轨道铺设；所述直线感应电机为采用短定子三相绕组的感应电机，所述直线感应电机初级(4)采用普通分布式叠绕组并设有辅助同心式分布绕组；所述直线感应电机为采用基波与谐波结合供电方式的感应电机。
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