[發明專利]磁浮列車直線同步電機牽引力計算方法及控制系統

在審

• 申請號: 202310511891.6
• 申請日: 2023-05-08
• 公開（公告）號: CN116526929A
• 公開（公告）日: 2023-08-01
• 發明（設計）人: 康勁松;丁浩
• 申請（專利權）人: 同濟大學
• 主分類號: H02P25/064
• 分類號: H02P25/064;B60L15/00;H02P21/14;H02P23/14;H02N15/00
• 代理公司: 上海科盛知識產權代理有限公司 31225
• 代理人: 趙志遠

1.一種磁浮列車直線同步電機牽引力計算方法，其特征在于，該方法包括以下步驟：

步驟S1、根據磁浮列車編組數量和磁浮列車制式確定磁浮列車一側直線同步電機的電磁鐵數量；

步驟S2、計算磁浮列車直線同步電機的定子電流幅值和電流相角；

步驟S3、考慮勵磁電流的影響建立磁共能模型，計算得到每個電磁鐵模塊的磁共能和磁鏈大小；

步驟S4、計算每個電磁鐵模塊的牽引力大小和磁浮列車直線同步電機總的牽引力大小。

2.根據權利要求1所述的一種磁浮列車直線同步電機牽引力計算方法，其特征在于，所述步驟S1具體為：

步驟S11、根據磁浮列車編組配置方案，確定磁浮列的頭車數量nc_end、中間車數量nc_mid，每一節頭車上的電磁鐵模塊數量nsm_end和中間車上的電磁鐵模塊數量nsm_mid；

步驟S12、計算磁浮列車一側直線同步電機總的電磁鐵模塊數量，表達式為：

N_SM＝nc_end*nsm_end+nc_mid*nsm_mid

其中，N_SM表示磁浮列車一側直線同步電機總的電磁鐵模塊數量。

3.根據權利要求2所述的一種磁浮列車直線同步電機牽引力計算方法，其特征在于，所述步驟S2包括以下子步驟：

步驟S21、計算當前時刻磁浮列車一側直線同步電機電磁鐵模塊上的d軸和q軸電壓：

其中，下標t表示當前時刻，u_dSM和u_qSM分別表示一個電磁鐵模塊上的d軸和q軸電壓，u_dinv和u_qinv分別表示牽引逆變器輸出的d軸和q軸電壓，u_dos和u_qos分別表示直線同步電機磁極未覆蓋部分和饋電電纜上的d軸和q軸電壓；

步驟S22、根據步驟S21計算出的電壓值，計算電磁鐵模塊的d軸和q軸電流：

其中，下標t-1表示上一時刻，i_d和i_q表示d軸和q軸電流，ψ_d和ψ_q表示直線同步電機磁極覆蓋部分d軸和q軸磁鏈，R_s為直線同步電機磁極覆蓋部分定子電阻，v表示列車速度，τ表示直線同步電機定子極距；

步驟S23、根據電磁鐵模塊的d軸和q軸電流，計算當前時刻定子電流幅值和電流相角：

β_(t)＝arctan(i_d(t)/i_q(t))t

其中，I_s為定子電流幅值，β為定子電流相對d軸相角。

4.根據權利要求3所述的一種磁浮列車直線同步電機牽引力計算方法，其特征在于，所述步驟S3包括以下子步驟：

步驟S31、考慮勵磁電流的影響，建立磁共能模型，表達式為：

式中，W_c表示電磁鐵模塊的磁共能，I_f為電磁鐵模塊的勵磁電流幅值，x為電磁鐵模塊的位置，表示x的第k₁次、β的第k₂次的傅里葉系數，W(I_s(t),I_f(t))表示I_s和I_f的系數矩陣；

其中：

式中，N₁、N₂分別為x、β的最高次階；

步驟S32、根據磁共能模型，計算當前時刻電磁鐵模塊上的d軸和q軸磁鏈。

5.根據權利要求4所述的一種磁浮列車直線同步電機牽引力計算方法，其特征在于，所述步驟S32中當前時刻電磁鐵模塊上的d軸和q軸磁鏈，表達式分別為：

。

6.根據權利要求4所述的一種磁浮列車直線同步電機牽引力計算方法，其特征在于，參數的具體表達式為：

式中，N₃表示I_s和I_f的最高階次。