[发明专利]一种磁浮列车直线感应电机系统及其控制方法

说明书

本发明公开了一种磁浮列车直线感应电机系统及其控制方法，电机系统包括直线感应电机的短定子、三相绕组、动子轨道以及控制器等部分。将所有绕组通过多个由控制器控制的开关进行耦合，控制器则以检测逆变器输出相电流与电压的大小做为指令来操作开关改变绕组的连接方式。本发明的有益效果在于，通过分配多种不同的绕组连接状态，使电机在启动与低速运行阶段通过过载获得更大的推力与加速度，加速阶段能够更加充分地利用逆变器的输出容量，使得列车可以在更短的时间加速至最大速度，同时在最大速度处有更高的剩余加速度。

技术领域

本发明涉及常导磁浮交通领域，具体涉及其驱动部分，特别是一种磁浮列车直线感应电机系统及其控制方法。

背景技术

在人们对轨道交通的需求日益发展的今天，磁悬浮轨道交通技术以其中低速运行的低噪声性相比于地铁有着不可替代的优势。目前我国已经在湖南省长沙市建成一条时速100公里的低速磁浮商业运行线，运营状况良好稳定，同时多个地方政府也均有推广该技术的意向，这些现象证明了磁浮列车在轨道交通领域中的潜力。

中低速磁浮列车的驱动方式采用直线感应电机，相比于轮轨交通列车可以通过曲线半径更小的轨道以及提供更强的爬坡能力，同样直线感应电机在运行过程当中会存在其特有的边端效应，使电机入端磁场衰减，出端存在反向行波，这些现象均会导致电机的输出推力以及效率的减小，且随着电机速度增大，负面影响越严重。目前中低速磁浮中使用的直线感应电机的效率大约为60％～70％，相比于旋转异步电机有着较大的差距；另一方面，为了保证列车运行的安全性，磁浮系统中使用的直线感应电机全部采用大气隙结构(最小11mm)，这导致了电机的功率因数较小。因此直线感应电机想要获得更大的推力与剩余加速度，势必需要更大的功耗以及采用更大容量的逆变器设备，这无疑会增加列车的制造成本与车载设备体积。

边端效应使由于直线感应电机结构的特殊性造成的，结构与控制策略的优化只能一定程度的减小而不能从本质上解决该效应。因此采用直线感应电机驱动的磁浮列车在最高运行速度以及加速度上都有着难以逾越的瓶颈，在这样的背景下，从供电端以及逆变器侧进行技术探索，在不改变现有逆变器容量的前提下提高其容量利用率，使电机在启动以及高速阶段都能保持更高的推力和剩余加速度，是一种相当合理的手段。

发明内容

本发明的目的是提供一种磁浮列车直线感应电机系统及其控制方法，在不改变逆变器容量的基础上，使列车在启动时以及低速段获得更大推力，在高速段有更多剩余加速度的方法，从而使列车加速时间与距离有效缩短。

实现本发明目的的技术方案如下：

一种磁浮列车直线感应电机系统，包括

左侧电机和右侧电机各n台；

每台左侧电机包括A相绕组LA、B相绕组LB和C相绕组LC，每台右侧电机包括A相绕组RA、B相绕组RB和C相绕组RC；

每台左侧电机的LA包括第一支路绕组和第二支路绕组，第一支路绕组的输入端通过支路第一触点KMX1连接到第二支路绕组的输入端，第一支路绕组的输出端通过支路第三触点KMX3连接到第二支路绕组的输出端，第一支路绕组的输出端还通过支路第二触点KMX2连接到第二支路绕组的输入端；

每台左侧电机的LB或LC与LA结构相同，每台右侧电机的RA、RB或RC与左侧电机的LA结构相同；

所有左侧电机的同相绕组串联后分别构成A相绕组LAL、B相绕组LBL和C相绕组LCL，所有右侧电机的同相绕组串联后分别构成A相绕组RAR、B相绕组RBR和C相绕组RCR；LAL、LBL和LCL的输入端分别连接到车载逆变器的A相、B相和C相输出端；