京沪高速线应决策采用磁浮方案

上海磁浮示范运营线已于2002年12月31日举行了通车典礼，世界第一条商业运营线正式在我国诞生，国内外均十分关注我国下一阶段将如何发展。在多年来积极促进我国发展高速磁浮列车体系的工作基础上，简述上海线的建成已为决策京沪线采用磁浮方案奠立了良好基础，京沪线采用磁浮方案的重大意义，投资问题，风险问题，提出了“京沪线应决策采用磁浮方案，近期先建沪宁、京津段”的工作建议。     

2009年第12期“电力电子技术在轨道交通中的应用”专辑征文启事

我国引进的交流传动电力机车和高速动车组已在国内的南车集团和北车集团投入生产,并在铁道部多个铁路局投入运行。它们是我国铁路引进技术、消化吸收和再创新的丰硕成果。高速动车组的投入运营,使铁路客运速度达到了200km／h,今后的客运速度还将进一步提高,这标志着我国已经进入高速铁路国家的行列。作为交流传动电力机车和高速动车组的核心技术之一的牵引变流器是电力电子技术的典型应用。随着电力电子技术发展,它们在轨道交通中的应用也在不断地进步与发展。为此,本刊拟将“电力电子技术”杂志2009年第12期辟为“电力电子技术在轨道交通中的应用”专辑,以集中反映这一领域中国内外近期研究情况、关键技术的发展和创新。     

高速磁悬浮列车的战略进展与我国的发展战略(下)

整个人类客运交通发展的历史是一个速度不断提高的历史。20世纪特别令人瞩目的是出现了高速磁悬浮列车,它的发展使得人类地面客运的速度可望在21世纪中前期达到500km h的新水平。作为一种完全新型的交通运输高技术,高速磁悬浮列车的战略发展顺序大致要经历四个阶段,即:(1)技术方案的基础性研究,证明方案的可行性与优越性;(2)选定方案的工程技术研究发展,证实整个系统及全部装备可以安全、可靠、经济地实际运行;(3)建造足够长的实用运营线,实现有关装备,工程与运营的产业化;(4)大规模推广应用,逐步提高其在整个交通运输系统中的地位。经过近四十年的持续努力,德国的常导Transrapid系统和日本的超导MLX系统耗资数十亿美元已成功地完成了基础性研究和工程技术研究发展阶段,技术已大体成熟到可以建造实际运营线,并为建造实用线,实现产业化方向进行了多年努力,但也遇到了较大困难。美国、瑞士还进行着几个新型方案的基础性研究,如Magplane,Inductrack,Maglev 2000,UrbanMaglev及Swissmetro。本文简要介绍了有关的进展情况,作为确定我国发展战略的重要参考。我国从八十年代后期起开始了磁悬浮列车关键技术的研究,九十年代中期以来又积极促进高速磁悬浮列车的发展,从我国实际出发,在分析、研究国际发展的现状与     

高速磁悬浮列车的战略进展与我国的发展战略

整个人类客运交通发展的历史是一个速度不断提高的历史。20世纪特别令人瞩目的是出现了高速磁悬浮列车，它的发展使得人类地面客运的速度可望在21世纪中前期达到500km/h的新水平。作为一种安全新型的交通运输高技术，高速磁悬浮列车的战略发展顺序大致要经历四个阶段，即：（1）技术方案的基础性研究，证明方案的可行性与优越性；（2）选定方案的工程技术研究发展，证实整个系统及全部装备可以安全、可靠、经济地实际运行；（3）建造足够长的实用运营线，实现有关装备，工程与运营的产业化；（4）大规模推广应用，逐步提高其在整个交通运输系统中的地位。经过近四十年的持续努力，德国的常导Transrapid系统和日本的超导MLX系统已成功地耗资数十亿美元完成了基础性研究和工程技术研究发展阶段，技术已大体成熟到可以建造实际运营线，并为建造实用线，实现产业化方向进行了多年努力，遇到了较大困难。美国、瑞士还进行着几个新型方案的基础性研究，如Magplane,Inductrack,Maglev-2000,Urban Maglev和Swissmetro。本文简要介绍了有关的进展情况，作为确定我国发展战略的重要参考。我国从八十年代后期起开始了磁悬浮列车关键技术的研究，九十年代中期以来又积极促进高速磁悬浮列车的发展，从我国实际出发，在分析、研究国际发展的现状与展望基础上，我们的发展战略建议应顺序分为五个阶段，即：（1）我国发展高速磁悬浮列车必要性的论证；（2）在引进技术基础上，建成试验运营线；(3)灾长大干线如京沪线采用磁悬浮技术进行论证，组建自主的研究发展骨干队伍；（4）建设长大干线，实现相关装备与工程的产业化与国产化；（5）在我国未来的高速客运专线网上，逐步使磁悬浮列车发挥骨干作用。近年来,取得了可喜的进展，在我国需要高速磁悬浮列车问题上取得了一定共识，引进德国Transrapid系统，建造上海浦东机场进城的30公里长的试验运营线计划已在积极实施中，高速磁悬浮技术已作为专项列入了国家高技术研究发展计划（863计划）。本文简要介绍了高速磁悬浮列车的原理、特点与优越性、应用范围以及我国近年来磁悬浮列车技术的重大进展与近期工作的建议。     

2009年第12期“电力电子技术在轨道交通中的应用”专辑征文启事

我国引进的交流传动电力机车和高速动车组已在国内的南车集团和北车集团投入生产,并在铁道部多个铁路局投入运行。它们是我国铁路引进技术、消化吸收和再创新的丰硕成果。高速动车组的投入运营,使铁路客运速度达到了200km/h,今     

2009年第12期“电力电子技术在轨道交通中的应用”专辑征文启事

我国引进的交流传动电力机车和高速动车组已在国内的南车集团和北车集团投入生产,并在铁道部多个铁路局投入运行。它们是我国铁路引进技术、消化吸收和再创新的丰硕成果。高速动车组的投入运营,使铁路客运速度达到了200 km/h,今后     

2009年第12期“电力电子技术在轨道交通中的应用”专辑征文启事

我国引进的交流传动电力机车和高速动车组已在国内的南车集团和北车集团投入生产,并在铁道部多个铁路局投入运行。它们是我国铁路引进技术、消化吸收和再创新的丰硕成果。高速动车组的投入运营,使铁路客运速度达到了200km/h,     

双端供电模式下高速磁浮列车牵引控制策略研究

双端供电模式是磁浮列车高速稳定运行的一种重要工作模式,本文建立了该模式下磁浮列车的数学模型,并提出了相应的牵引控制策略。在Simulink中搭建了控制系统仿真模型,对比了不同控制条件下磁浮列车的运行情况,仿真结果证明了控制策略的有效性。最后将提出的控制策略在硬件在环的高速磁浮交通实时仿真平台进行了验证,半实物仿真结果表明在所提的控制策略下高速磁浮列车可以可靠运行。     

高速磁浮列车用永磁直线同步电机特性有限元分析

用有限元法分析了高速磁浮列车用永磁直线同步电机的动力特性,得到了在列车前进时推力的波动情况,并讨论了不同气隙高度下高速磁浮列车用永磁直线同步电机电磁力的变化情况。     

常导高速磁浮列车电磁场的研究

常导高速磁浮列车由长定子直线同步电机驱动,其定子由轨道构成,转子由车载悬浮电磁铁构成,其悬浮和推进电磁场的研究对保证列车悬浮系统和推进系统的性能和可靠性具有重要意义.采用有限元法研究了常导高速磁浮列车的悬浮和推进电磁场.分析和计算结果表明,由于定子齿槽和材料不连续的影响,悬浮力和推力都存在六倍频的波动.     

基于有限元法的高速磁浮列车优化设计

采用电磁场有限元法对高速磁浮列车电磁铁进行了分析 :首先研究了定子和发电线圈槽对悬浮力的影响 ;其次分析了电磁铁的磁场分布 ,对电磁铁结构进行了优化设计 ,提高了承载能力 ;最后对定子与转子极距匹配进行了优化设计 ,减小了悬浮力和推进力的波动。为电磁铁的优化设计提供了重要的参考依据。     

磁悬浮列车用异步直线电机新型PID控制算法研究

直线异步电动机是中低速磁悬浮列车牵引用动力,对该种电动机采用PID控制算法进行了研究,通过引入遗忘因子对PI分离算法进行了改进,实现了无超调的速度控制系统。使用该控制器能够避免列车在稳态值附近反复加速或减速,从而可以减小运行损耗,并为乘客提供更加舒适的环境。     

二十一世纪若干电工新技术产业化展望

根据二十世纪下半叶电工新技术的发展和我国二十一世纪上半叶经济与社会发展的实际需求,重点介绍了可能迅速发展,形成强大新兴产业的可再生能源发电,高速磁悬浮列车,强磁场应用与超导电力的情况与展望。     

Trajectory control of controlled-PM linear synchronous motor magnetic levitation vehicle—FEM dynamics simulations and experiments in mass-reduced-control mode

A novel magnetic levitation train system can be constructed by using a long-stator controlled-PM linear synchronous motor having propulsion and attractive-mode levitation functions and minimum loss. Realizing this system requires simplifying manufacture of the long-stator guideway. In the long-stator on the ground, semiclosed large slots are adapted and designed for one-turn coils of a waveform to be easily installed. The large slots cause the PM LSM detent forces to give strong influences on dynamic operations of the running vehicle. A two-dimensional FEM used for the dynamics simulations is capable of precisely analyzing the detent forces produced between the stator teeth and the PMs. This paper presents FEM dynamics simulations and experiments in mass-reduced-control mode of a 1/2 scale model magnetic levitation vehicle supported by small rubber rollers. The simulation model developed here includes the vehicle speed performance, position sensors and drag force due to friction between rubber roller and rail. The detent force problem in propulsion motion is successfully solved by adapting the feedback control of the vehicle propulsion based on the I₁₀-controlled method. The trajectory control is thus accomplished for the vehicle to follow speed and position patterns. The dynamics simulations are verified from the experiments. The simulation program proposed here enables us to investigate the magnetic levitation train system, including LSM design and vehicle dynamic operations.     

一种磁悬浮直线开关磁阻电机悬浮模块设计与分析

磁悬浮直线开关磁阻电机继承了直线开关磁阻电机的优点,结合有效的悬浮设计方案,在磁悬浮运输系统中具有一定的应用潜力。研究了磁悬浮直线开关磁阻电机的悬浮模块及其改进结构,分析磁场分布和磁路模型,在此基础上,利用有限元软件进行仿真,通过结果分析发现所提出结构具有天然解耦的结构特点,可以实现悬浮力控制和推力控制解耦以及悬浮力控制与动子前进位置解耦,通过线性调节悬浮电流即可线性控制悬浮力,使悬浮电流控制为标量控制,大大降低了悬浮控制系统的复杂性。此外,改进结构可以有效提高悬浮电流利用率,减小悬浮绕组损耗。     

高速磁浮列车电磁力的软测量技术

针对高速磁浮列车在运行过程中电磁力难以直接测量的困难,采用有限元分析软件ANSYS建立了悬浮电磁铁的二维模型,并对模型进行了有限元分析与计算,得到了其内部的磁力线分布情况以及磁浮列车在不同运行情况下的电磁力数据,并总结了推力和悬浮力随功率角、气隙、定子电流和转子电流的变化规律,在此基础上采用最小二乘法建立了指数形式的电磁力软测量模型。采用该模型,列车在运行过程中所产生的电磁力可以通过气隙、定子电流和转子电流的测量结果计算得到。该模型的最大误差小于1％,为高速磁浮列车运行过程中电磁力的计算和控制提供了重要依据。     

THE SUPERCONDUCTING PADDLEWHEEL AS AN INTEGRATED PROPULSION LEVITATION MACHINE FOR HIGH SPEED GROUND TRANSPORTATION

ABSTRACT

The rotary superconducting motor, RSM, is shown to provide economical propulsion as well as levitation on a thinner aluminum track than “conventional” repulsion magnetic suspension.

With the RSM, thrust and braking are provided by controlling the relative speed of rotation of the motor essentially independent of lift at all forward speeds.

Using thin-plate theory, the lift and drag forces on the rotary superconducting motor are evaluated as a function of the forward speed of the vehicle as well as the relative speed of rotation of the motor. Although significant power is dissipated in the track through eddy current losses, evaluation of the energy consumption of the RSM over a route profile of 750 km with 5 intermediate stops shows this propulsion levitation system to have an energy consumption of 0.76 MJ/seat-km - significantly lower than other means of propelling and levitating high speed ground transportation.     

高温超导飞轮储能系统研究现状

高温超导飞轮储能系统具有功率密度高、控制简单、效率高、寿命长、环境友好等优点,未来在可再生能源发电、地铁制动能量回收、大功率脉冲电源、电力系统电压稳定等方面具有广阔应用前景。本文介绍了高温超导飞轮储能系统的原理结构、国内外的研究现状、亟需解决的关键技术问题及未来的发展趋势。