双端供电模式下高速磁浮列车牵引控制策略研究.PDF

第３４卷 第６期 电工 电能新 技 术 Ｖｏｌ．３４，Ｎｏ．６ ２０１５年６月 Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｏｆ Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ａｎｄ Ｅｎｅｒｇｙ Ｊｕｎ． ２０１５ 双端供电模式下高速磁浮列车牵引控制策略研究 １，２ １ １ １，２ 刘金鑫 ，葛琼璇 ，王晓新 ，崔冬冬 （１． 中国科学院电工研究所中国科学院电力电子与电气驱动重点实验室，北京 １００１９０； ２． 中国科学院大学，北京 １０００３９） 摘要：双端供电模式是磁浮列车高速稳定运行的一种重要工作模式，本文建立了该模式下磁浮列 车的数学模型，并提出了相应的牵引控制策略。 在Ｓｉｍｕｌｉｎｋ 中搭建了控制系统仿真模型，对比了不 同控制条件下磁浮列车的运行情况，仿真结果证明了控制策略的有效性。 最后将提出的控制策略 在硬件在环的高速磁浮交通实时仿真平台进行了验证，半实物仿真结果表明在所提的控制策略下 高速磁浮列车可以可靠运行。 关键词：高速磁悬浮列车；双端供电；前馈控制；解耦控制；硬件在环 中图分类号：ＴＭ４６　 　 　 　 　 文献标识码：Ａ　 　 　 文章编号：１００３⁃３０７６（２０１５）０６⁃００１６⁃０６ 磁浮列车的牵引性能，所以一般希望励磁电流基本 １　 引言 保持不变。 虽然直接转矩控制（ＤＴＣ）可以获得较快 ［３］ 高速磁浮轨道交通具有速度快、能耗低、运量 的转矩动态响应 ，但是，ＤＴＣ无法实现定子磁场 大、适合远距离高速运输等优点。 我国引进德国技 在列车悬浮磁场方向分量为０，会对列车悬浮力产 术建成的高速磁悬浮上海示范线最快速度可以达到 生干扰，故ＤＴＣ控制策略不适合高速磁浮交通。 综 ４３０ｋｍ／ ｈ，是速度最快的陆地交通工具。 牵引系统 上分析可知，励磁电流恒定且 ｄ轴轴向电流为零的 是高速磁浮交通的核心技术之一，目前只有日本和 转子磁场定向控制方式，适合作为高速磁浮列车用 德国掌握此项技术。 我国在上海示范线的基础上对 ［４］ 长定子直线同步电机的牵引控制策略 。 牵引系统进行了深入的研究，取得了一定的成 当磁浮列车高速运行时，为了降低单个变流器 ［１，２］ 果 。 的输出容量并保证供电的可靠性，会采用双端供电 高速磁浮交通的牵引系统主要由输入输出变压 模式，即由位于线路两端的两个变流站同时为车辆 器、三电平大功率变流器、长定子直线同步电机 供电。 与常见的单变流器供电的直线电机牵引系统 （ＬＳＭ）、牵引控制系统以及相应的轨旁设备等组 相比，该供电模式下的车辆模型具有一定的特殊性。 ［１，２］ 成 。 因此，针对长定子直线同步电机的高性能 此外，由于馈电电缆供电距离较长，其等效电感和电 控制是高速磁浮交通的核心关键技术。 阻不可忽略，这也使得双端供电模式下电机的数学 高速磁浮用长定子直线同步电机的励磁磁极兼 模型更加复杂。 因此，如何建立该模式下电机的数 有悬浮磁极的作用，其中悬浮电磁铁中的电流就是 学模型和设计相应的控制策略是一个值得研究的问