磁悬浮列车中直线发电机感应电动势的计算

对磁悬浮列车中，利用气隙磁场的一阶、二阶齿谐波发电的直线发电机进行了理论分析，导出了直线发电机电枢绕组在两种连接方案下感应电动势瞬时值表达式，继而导出了满足一阶齿谐波感应电动势同相位的条件，为磁悬浮列车中的直线发电机的设计提供了理论依据。     

磁悬浮列车用钢次级直线感应电机机械特性的分析

本文运用有限元数值计算方法详细地分析了用于磁悬浮列车的单边平面型钢次级直线感应电机的机械特性，绘出了其次级中的磁场分布曲线及气隙中磁场分布曲线。与实验的比较证明本文理论的正确性。     

直线电机驱动的磁悬浮列车的研究开发概况

直线电机驱动的磁悬浮列车由于具有速度快、噪声污染轻以及能源消耗小、安静舒适等特点，因而具有巨大的潜在的国际市场。文中概述了世界发达国家在磁悬浮列车研究和开发领域方面所作的努力和发展计划。并简要介绍了两种磁悬浮列车的工作原理。     

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。     

基于工控机的常导中低速磁悬浮列车机械制动控制系统

对正在改型的常导中低速磁悬浮列车的机械制动系统进行了介绍和分析,建立了机械制动系统的模型,介绍了计算机制动控制的工作原理、系统组成以及控制系统的硬件配置和软件流程等。在工控机的控制下,实现对磁悬浮列车机械制动系统的自动控制和实时监测。     

中低速磁悬浮直线牵引电机设计

以应用于北京S1线直线牵引电机为研究对象,从电机的电磁设计、结构设计、制造工艺及试验方面入手,总结出解决电磁推力输出与法向力波动、工作条件恶劣及环境适应性要求高等上述难题的方法思路。同时还对中低速磁浮列车用牵引电机的设计、制造、应用提出建议。     

城轨交通中直线感应牵引电机的效率最优控制

针对城市轨道交通中直线感应牵引电机效率较低问题,从控制角度研究电机的效率最优控制策略。建立直线感应牵引电机的数学模型,考虑边缘效应的影响将推力与磁通进行解耦,在分析法向力组成与特性的基础上,得出以初级电流为变量的数学表达式,结合最优化理论,考虑多个优化目标建立损耗最小函数,实现在满足水平推力的条件下对电机铜耗与法向力造成损耗的最优控制。仿真研究对比了采用普通矢量控制与本文所提方案的运行状况。仿真结果表明,直线感应牵引电机行程中恒速区段时间越长,损耗减少得越大,效率提高得越高。     

中低速磁浮直线电动机静力试验装置的设计和应用

中低速磁浮直线感应电动机的静力试验是一个重要试验,是验证磁浮直线电机性能的一个重要手段。直线感应电机计算模型很难精确计算出静力特性。为了测试出磁浮直线感应电机的静力特性,通过有限元仿真方法,先计算出直线电机静力容量,再设计一套满足磁浮直线电机不同安装接口的试验装置。通过试验装置完成静力试验和数据分析,从而验证磁浮直线电动机仿真模型的准确性,提高了设计和试验能力。     

对中低速磁浮列车的直线牵引电机特性设定的初步意见

与交流旋转异步牵引电机相类似,直线交流牵引电机在运行中,其输出牵引力也控制成恒力和恒功2个状态,可以充分发挥电机的固有特性。为此,选择恒力和恒功转折频率就非常重要了。通过对一台使用过的直线电机特性的分析和计算,得出了特性设定的意见。     

基于数字编解码的磁悬浮列车绝对定位系统的设计

介绍了基于数字编解码技术和电磁感应原理的磁悬浮列车绝对定位系统的基本原理,阐述了绝对位置定位标志板的编码方案、读码传感器的结构以及基于cPLD的绝对位置信息解码实现等关键技术。试验表明,系统工作稳定可靠。     

直线同步电机检相器的设计

为了实现高速磁浮列车用直线同步电机相位的精确检测,提出了基于定子齿槽效应的相位检测方案,并采用电感式传感器和数字信号处理器,设计了相位检测器.研究了电感式传感器检测长定子齿槽信号的原理,给出了相位检测器的硬件结构及基于DSP的相位细分运算方法.在低速情况下对该相位检测器的性能进行了实验验证,取得了与理论分析一致的结果.结果表明,相位检测器的分辨率可以通过设置合适的细分值来满足磁浮列车运行时牵引控制系统的要求.     

列车网络控制系统的调度与控制协同设计方法

网络控制系统存在调度与控制相互约束的问题,针对CAN作为总线的局部列车网络控制系统,为提高其在调度与控制相互约束下的综合性能,以消息传输时延和丢包率为优化目标,可调度条件和控制系统稳定性为约束,将调度与控制协同设计转化为关于传输周期的多目标约束优化问题,并利用遗传算法求解所述问题,得到优化的传输周期,最后给出了优化实例。结果表明,得到的传输周期可以在约束下使网络性能达到最优,满足列车对消息传输实时可靠的要求。在该列车网络控制系统中,所述调度与控制协同设计方法是可行的。     

直线同步电机动子位置检测方法研究

准确、可靠的转子位置检测是磁场定向控制同步电机系统运行的必要条件。针对高速磁浮列车用长定子直线同步电机的特点,提出了一种基于电感式传感器和DSP的电机动子位置检测新方法。介绍了电感式传感器的硬件结构及其实现电机齿槽信号的检测原理,阐述了DSP获取动子位置的计算方法。分析了检测精度和检测误差,并提出了几点改进措施。在高速磁浮列车定位测速试验系统中的实验表明,该检测方法的检测精度达到对应长定子直线同步电机线圈周期的3o,满足高速磁悬浮列车运行控制的要求。     

基于RBF神经网络PID控制的列车ATO系统优化

针对在复杂环境下列车高速运行时,现有的Fuzzy-PID控制算法自适应性差在受到外界因素的干扰时会导致列车追踪误差较大的问题,提出了一种基于径向基(RBF)神经网络PID控制的列车速度控制算法。首先,在构建列车优化模型时,充分考虑列车经过电分相时必须处于惰行工况的特点,并且依据电分相和限速条件的特点将列车行驶过程中的区段进行了划分,简化了求解过程;然后使用RBF神经网络PID控制器对目标速度曲线进行追踪仿真,同时与现有的Fuzzy-PID控制器进行比较。实验结果表明,基于RBF神经网络PID控制算法能够实时有效的追踪目标速度曲线且追踪误差较小。     

高速列车高次谐波负荷建模方法

为研究高速列车高次谐波负荷模拟方法,基于正弦切割数学模型分析了高速列车四象限变流器脉冲波产生的机理,理论推导出对应不同采样技术负荷电流高次谐波频谱计算公式,进而提出了一种新的高速列车高次谐波负荷建模方法。以CRH3为例,将时域仿真与现场试验得到的负荷电流数据进行傅里叶分解,得到的负荷电流谐波频谱分别与模型计算结果进行了对比,结果证明了所提负荷建模方法的正确性与精确性。进一步分析了四象限变流器多重化对负荷电流谐波频谱的影响以及非合理高次谐波产生的原因,以四重化四象限变流器为例,分别对正常工况与故障工况下负荷电流谐波频谱进行了计算与对比。     

基于RBF神经网络PID控制的列车ATO系统优化

针对在复杂环境下列车高速运行时,现有的Fuzzy-PID控制算法自适应性差在受到外界因素的干扰时会导致列车追踪误差较大的问题,提出了一种基于径向基(RBF)神经网络PID控制的列车速度控制算法。首先,在构建列车优化模型时,充分考虑列车经过电分相时必须处于惰行工况的特点,并且依据电分相和限速条件的特点将列车行驶过程中的区段进行了划分,简化了求解过程;然后使用RBF神经网络PID控制器对目标速度曲线进行追踪仿真,同时与现有的Fuzzy-PID控制器进行比较。实验结果表明,基于RBF神经网络PID控制算法能够实时有效的追踪目标速度曲线且追踪误差较小。     

地铁列车车载故障诊断系统设计与开发

以广州地铁A型列车为研究对象,设计开发了整列车的故障诊断系统。新系统由中央故障诊断单元和远程智能IO站组成,采用欧式插槽机箱结构,软件上选用C/os-II操作系统进行任务调度,并设定了优先级和挂起时间,硬件上选用ARM7处理器、固态继电器、低电流光隔等器件设计开发各个板卡。参照全车通信网络模型,将诊断系统分成列车级、车辆级和车辆控制级三大通信网络,采用主从通信和固定的基本轮询周期来保障实时性。新系统通过了参照欧标EN 50121-3-2 2000和铁标TB/T 3034 2002进行的型式试验和电磁兼容性试验,并实际装车载客试运营。测试表明该系统在实现故障诊断功能的基础上,解决了原系统发热量大、测试节点少等不足,实现了数据分析、存储和人机交互功能,升级方便,运行稳定可靠。     

基于DSP控制的永磁同步电机变频调速系统的设计

分析了永磁同步电机系统的研究现状,设计了一种以TMS320F2407为控制核心的变频调速系统。首先对系统的硬件及软件结构进行介绍,接下来分析了永磁同步电机磁场定向矢量控制的工作原理及控制方法,并对永磁同步电机伺服系统进行了数学建模。在此基础上设计了PI控制器,将该控制器用于永磁同步电机变频调速系统。最后用 MATLAB仿真工具进行了仿真,仿真结果表明：对于具有非线性、耦合性强及参数漂移较大等特点的永磁同步电机来说,系统既可适应对象参数的变化,又能很好的消除稳态误差,获得了较高的控制精度。     

Stability analysis of a controlled-current source-fed induction motor vector control system without a speed sensor

One of the representative vector-controlled induction motor drive systems without a speed sensor is composed of a rotor flux estimator, a PI torque current controller and a conventional vector-controlled current source. However, the stability analysis of this system has not been reported. In this paper, the flux estimator is interpreted as a flux observer. Then a linear model of the system is proposed by deriving the equations of the flux estimator in a synchronously rotating reference frame. By computing the trajectories of the poles and zeros and the transient responses, the following results are obtained. (1) If the rotor flux is estimated using only the stator equations (voltage model), the system becomes unstable when the actuator stator resistance is smaller than the value used by the controller. (2) By choosing a small time constant of the first-order lag element in the flux estimator (reciprocal number of observer gain), the poles and zeros on the imaginary axis move to the stable region. However, another pair of poles has reverse performance. (3) From the viewpoint of stability, the gain of the PI torque current controller should be chosen as large as possible and the stator and rotor resistances in the controller should be set to values smaller than their actual values.