[發(fā)明專利]電磁制動(dòng)直線電機(jī)系統(tǒng)及其控制方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410050234.7
• 申請(qǐng)日: 2014-02-13
• 公開（公告）號(hào): CN103762821B
• 公開（公告）日: 2017-01-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 寇寶泉;陳宇聲;尹相睿;謝逸軒
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 哈爾濱工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): H02K41/025
• 分類號(hào): H02K41/025;H02K11/00;H02P25/06;H02P3/20
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標(biāo)事務(wù)所23109
• 代理人: 張宏威

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種電磁制動(dòng)直線電機(jī)系統(tǒng)及其控制方法，屬于電機(jī)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

列車高速化涉及到列車的驅(qū)動(dòng)和制動(dòng)兩個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題。其中高速列車的制動(dòng)尤應(yīng)給以足夠的重視，高速列車制動(dòng)的基本思路與目前常規(guī)速度下的列車制動(dòng)一樣，即消耗列車運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能，使列車減速或制停。由于高速列車的動(dòng)能比普通列車大很多，而高速下輪軌間的粘著系數(shù)以及閘瓦與動(dòng)輪之間的摩擦系數(shù)都大大降低，故高速列車必須采用新的制動(dòng)體系。根據(jù)已有資料分析，高速列車的制動(dòng)采用再生制動(dòng)、渦流制動(dòng)為主、摩擦制動(dòng)為補(bǔ)充的聯(lián)合制動(dòng)系統(tǒng)，是一種經(jīng)濟(jì)效益和技術(shù)性能較好的制動(dòng)系統(tǒng)。渦流制動(dòng)有旋轉(zhuǎn)渦流制動(dòng)與軌道渦流制動(dòng)兩種形式。其中軌道渦流制動(dòng)屬于非粘著制動(dòng)，其優(yōu)點(diǎn)是當(dāng)列車速度在80～300km/h范圍內(nèi)，制動(dòng)特性平坦，制動(dòng)力大。上述兩種渦流制動(dòng)形式均有一組電磁鐵和具有相對(duì)運(yùn)動(dòng)的電磁感應(yīng)體——鋼軌，通過(guò)電磁感應(yīng)，使列車的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為鋼軌中的渦流，并以熱的形式向周圍耗散掉，以此達(dá)到制動(dòng)的目的。

軌道渦流制動(dòng)裝置，是在轉(zhuǎn)向架兩側(cè)的車輪之間裝設(shè)電磁鐵，每組電磁鐵長(zhǎng)度約1200～2000mm；鋼軌作電磁感應(yīng)體，勵(lì)磁電磁鐵的N、S極沿鋼軌的延伸方向作交替配置。電磁鐵的磁極數(shù)一般在4～20范圍內(nèi)選擇。勵(lì)磁電磁鐵的磁極極面與鋼軌面的垂直距離不小于6mm。

但是，目前軌道渦流制動(dòng)技術(shù)存在如下問(wèn)題：列車制動(dòng)時(shí)，鋼軌上的渦流產(chǎn)生大量的熱，使鋼軌的溫度上升，因此其電導(dǎo)率和磁導(dǎo)率等參數(shù)都將發(fā)生變化。渦流制動(dòng)力與鋼軌的電阻率和磁阻率有關(guān)，因此鋼軌溫升勢(shì)必對(duì)渦流制動(dòng)力造成影響。同時(shí)，溫升也使鋼軌的機(jī)械特性發(fā)生變化，使鋼軌變軟，會(huì)降低鋼軌的壽命。另外，軌道渦流制動(dòng)需要外加勵(lì)磁電源，制動(dòng)時(shí)需要消耗電能，存在斷電及電能不足時(shí)制動(dòng)失效的危險(xiǎn)，且低速時(shí)，制動(dòng)力小，適用列車速度范圍窄。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決現(xiàn)有軌道交通領(lǐng)域中的列車制動(dòng)系統(tǒng)中存在的渦流產(chǎn)生大量熱使得鋼軌溫度上升的問(wèn)題，本發(fā)明提出了一種電磁制動(dòng)直線電機(jī)系統(tǒng)及其控制方法。

本發(fā)明所述的電磁制動(dòng)直線電機(jī)系統(tǒng)有兩種結(jié)構(gòu)：

電磁制動(dòng)直線電機(jī)系統(tǒng)的第一種結(jié)構(gòu)，它包括直線電機(jī)和逆變器，所述系統(tǒng)還包括多相激磁電容器組和多個(gè)電感，所述直線電機(jī)為平板形直線感應(yīng)電機(jī)，該直線感應(yīng)電機(jī)包括初級(jí)和次級(jí)，所述初級(jí)包括初級(jí)鐵心和初級(jí)繞組，所述初級(jí)鐵心面向氣隙側(cè)沿垂直于初級(jí)和次級(jí)相對(duì)運(yùn)動(dòng)方向開有槽，該槽內(nèi)嵌入有初級(jí)繞組，所述初級(jí)繞組為環(huán)形多相對(duì)稱繞組,該環(huán)形多相對(duì)稱繞組的輸出端與逆變器連接,該環(huán)形多相對(duì)稱繞組的輸出端還并聯(lián)有一套多相激磁電容器組；該多相對(duì)稱繞組中的每相繞組的輸出端和逆變器之間均串聯(lián)一個(gè)電感。

上述電磁制動(dòng)直線電機(jī)系統(tǒng)還可以包括多個(gè)電感，初級(jí)繞組中每相繞組和逆變器之間串聯(lián)一個(gè)電感。

電磁制動(dòng)直線電機(jī)系統(tǒng)的第二種結(jié)構(gòu)，它包括直線電機(jī)和逆變器，所述系統(tǒng)還包括多相激磁電容器組，所述直線電機(jī)為平板形直線感應(yīng)電機(jī)，該直線感應(yīng)電機(jī)包括初級(jí)和次級(jí)，所述初級(jí)包括初級(jí)鐵心和初級(jí)繞組，所述初級(jí)繞組是由兩套環(huán)形多相對(duì)稱繞組組成，所述初級(jí)鐵心面向氣隙側(cè)沿垂直于初級(jí)和次級(jí)相對(duì)運(yùn)動(dòng)方向開有槽，該槽內(nèi)嵌入有初級(jí)繞組，所述初級(jí)繞組中的一套環(huán)形多相對(duì)稱繞組與多相激磁電容器組連接，另一套環(huán)形多相對(duì)稱繞組與逆變器連接。

上述多相激磁電容器組為星型聯(lián)結(jié)，也可以為環(huán)型聯(lián)結(jié)。

上述兩種結(jié)構(gòu)的電磁制動(dòng)直線電機(jī)系統(tǒng)均還可以包括多相能量吸收電阻器組，所述多相能量吸收電阻器組與多相激磁電容器組并聯(lián)連接。

上述電磁制動(dòng)直線電機(jī)系統(tǒng)中的多相能量吸收電阻器組為星型聯(lián)結(jié)，也可以為環(huán)型聯(lián)結(jié)。

上述兩種結(jié)構(gòu)的電磁制動(dòng)直線電機(jī)系統(tǒng)中的初級(jí)繞組為鋁線繞組。

上述兩種結(jié)構(gòu)的電磁制動(dòng)直線電機(jī)系統(tǒng)中的直線電機(jī)可以為雙邊次級(jí)、雙氣隙結(jié)構(gòu)，所述直線電機(jī)的初級(jí)鐵心為平板形，在初級(jí)鐵心的左右兩個(gè)氣隙側(cè)垂直于初級(jí)和次級(jí)的相對(duì)運(yùn)動(dòng)方向開槽，初級(jí)繞組中每個(gè)線圈的兩個(gè)有效邊均嵌放在槽中；次級(jí)為“門”字形結(jié)構(gòu)，所述“門”字形結(jié)構(gòu)的兩個(gè)側(cè)邊分別位于初級(jí)鐵心的左右兩個(gè)氣隙側(cè)。

上述電磁制動(dòng)直線電機(jī)系統(tǒng)中的直線電機(jī)還可以包括兩個(gè)輔助初級(jí)鐵心，該直線電機(jī)為雙邊次級(jí)、四個(gè)氣隙結(jié)構(gòu)，所述兩個(gè)輔助初級(jí)鐵心分別位于次級(jí)為“門”字形結(jié)構(gòu)的兩個(gè)側(cè)邊的外側(cè)，每個(gè)輔助初級(jí)鐵心與次級(jí)之間為均勻的氣隙。

上述次級(jí)為非磁性材料次級(jí)、非磁性材料與磁性材料復(fù)合次級(jí)、籠型繞組與磁性材料復(fù)合次級(jí)或者磁性材料次級(jí)。