[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

本發明涉及一種浮列車直線同步電機牽引力計算方法及控制系統，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?。徊襟ES4、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。與現有技術相比，本發明提出的方法基于單個電磁鐵模塊的磁共能模型推導得到，且磁共能模型考慮了勵磁電流的影響，計算模型精度高，易于使用，具有很高的應用價值點。

技術領域

本發明涉及磁懸浮交通與控制技術領域，尤其是涉及一種浮列車直線同步電機牽引力計算方法及控制系統。

背景技術

根據懸浮原理，磁懸浮交通可分為電磁吸引式懸浮與電動排斥式懸浮。其中電磁吸引式以德國TR系列磁浮列車為代表，利用長定子直線同步電機定子和動子鐵芯間的吸力實現列車牽引/懸浮。長定子直線同步電機定子鋪設在軌道上，動子則是由排布在車體下方的多個電磁鐵模塊組成。以常導高速磁浮為例，列車左右兩側各布置一套直線同步電機，列車的中間車一側由8個電磁鐵模塊構成直線同步電機的動子，列車的頭車一側則是由7.5個電磁鐵模塊構成動子。

直線同步電機的牽引力計算方法是電機仿真與控制的基礎，傳統的直線同步電機模型將一節列車視為一個電機動子建立理想的集中參數模型，這種方法忽略了直線同步電機中電磁鐵模塊之間的差異性，尤其是當電磁鐵模塊發生故障時，難以直接在直線電機牽引力計算模型中有效體現出來。

近年來提出一種基于有限元磁共能數據的電機建模方法，根據有限元仿真獲得的磁共能數據獲得直線同步電機的牽引力。這種方法與傳統的集中參數模型相比具有更高的準確度，但是現有的直線同步電機磁共能模型忽略了懸浮系統的影響，無法準確表征電磁鐵模塊勵磁電流變化對牽引力大小的影響。

發明內容

本發明的目的就是為了克服上述現有技術存在的缺陷而提供了一種精度高的浮列車直線同步電機牽引力計算方法及控制系統。

本發明的目的可以通過以下技術方案來實現：

根據本發明的第一方面，提供了一種磁浮列車直線同步電機牽引力計算方法，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??；

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。

優選地，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。

優選地，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：