第5章节电力电子技术在交通领域的应用1课件(14124KB).ppt

5.2 电力电子技术在磁悬浮列车中的应用 上海磁悬浮列车： * 5.2 电力电子技术在磁悬浮列车中的应用 上海磁悬浮列车： * 5.2 电力电子技术在磁悬浮列车中的应用 上海磁悬浮列车： * 5.2 电力电子技术在磁悬浮列车中的应用 上海磁悬浮列车： * 5.2 电力电子技术在磁悬浮列车中的应用 5.2.3 磁悬浮铁路的基本制式和工作原理 根据磁悬浮列车上电磁铁的使用方式，磁悬浮铁路的基本制式可分为两大类，即： 常导磁吸式，简称EMS型，德国采用。 超导磁斥式，简称EDS型，日本采用。 两种制式的基本结构和工作原理虽各有不同，然而基本原理是一样的。 下面就悬浮、导向和推进三个主要部分，分别加以叙述和比较。 * 5.2 电力电子技术在磁悬浮列车中的应用 一、悬浮原理 磁悬浮列车的两种悬浮形式： * (a) (b) 图 磁悬浮原理比较图 (a) 德国的磁吸式磁悬浮车 (b) 日本的磁斥式磁悬浮车 5.2 电力电子技术在磁悬浮列车中的应用 1．德国的常导磁吸式（EMS型）悬浮原理 常导磁吸式，也称为电磁悬浮系统，是一种吸力悬浮系统。 它是利用普通直流电磁铁电磁吸力的原理，由车上常导电流产生电磁引力，吸引轨道下的导磁体，使列车浮起。 常导磁吸型技术较简单，产生的电磁吸力相对较小，悬浮的气隙较小，一般为8mm～10mm。 常导型高速磁悬浮列车的速度可达400 km/h～500 km/h , 适合于城市间的长距离快速运输。 通常采用测量间隙用的气隙传感器来进行系统的反馈控制。 * 5.2 电力电子技术在磁悬浮列车中的应用 常导磁吸式 * 特点：吸力式磁悬浮列车无论是静止还是运动状态，都能保持稳定悬浮状态。 5.2 电力电子技术在磁悬浮列车中的应用 5.2 电力电子技术在磁悬浮列车中的应用 常导磁吸式（EMS型）列车悬浮控制： 常导磁悬浮列车悬浮电磁铁位于导轨下部，安装在车辆上。 电磁铁通入直流电流后，产生电磁吸力，车厢向上运动。如果不对电磁吸力控制和调节，车辆将与轨道吸死。 车辆上安装可以测量气隙的传感器，在悬浮气隙偏离设定值时，传感器将气隙变化量送至悬浮控制器，经过控制算法的运算，输出控制信号，通过直流斩波器来调节悬浮电磁铁中的电流，调节电磁吸力，使工作气隙保持不变，这样就可以实现稳定地悬浮，其工作原理见图。 * 气隙 控制器 直流 斩波器 电磁铁 线圈 气隙 + - 气隙 设定 5.2 电力电子技术在磁悬浮列车中的应用 实例-----长沙试验线，悬浮控制功率斩波器，IGBT模块，采用PWM控制，工作电压280V，最大输出电流为100A，16套悬浮控制器 ，悬浮重量达到30~36吨。 * 常导磁吸式列车悬浮控制的工作原理 5.2 电力电子技术在磁悬浮列车中的应用 2．日本的超导磁斥式（EDS型）悬浮原理 超导磁斥式，也称为电力悬浮系统。 在车辆两侧底部安装超导磁体（放在液态氦贮存槽内），在轨道两侧铺设一系列铝环线圈。 列车运行时，给列车上超导磁体线圈通电流，产生强磁场，轨道线圈（铝环、静止）与之相切割，在铝环内产生感应电流。感应电流产生的磁场与车辆上超导磁体的磁场方向相反，两个磁场产生排斥力。当排斥力大于车辆重量时，车辆就浮起。 优点：铝环线圈不需要供电。 因此，超导磁斥式就是利用置于车辆上的超导磁体，与铺设在轨道上的无源线圈之间的相对运动来产生悬浮力，将车体抬起的，可见当列车静止时，不能产生排斥力。如图所示。 * 5.2 电力电子技术在磁悬浮列车中的应用 超导磁斥式（EDS型）悬浮原理 * 5.2 电力电子技术在磁悬浮列车中的应用 二、导向原理 磁悬浮列车是利用电磁力的作用进行导向的。按磁吸式和磁斥式分两种情况： 1．常导磁吸式导向系统 德国TR型磁浮列车悬浮力和导向力由两个独立系统产生，导向是在车辆侧面安装一组专门用于导向的电磁铁。 如图所示，在线路两侧垂直地布置有钢板（导向和制动轨），车辆两侧相应地布置有如图所示的导向电磁铁，它与线路的钢板形成闭合磁路。 电磁铁线圈通电后产生横向导向力（吸引力），两边横向气隙均为8~12mm。 * 5.2 电力电子技术在磁悬浮列车中的应用 常导磁吸式导向系统 * 5.2 电力电子技术在磁悬浮列车中的应用 当车辆正好在中心线位置时，两边气隙和横向电磁力相等，而方向相反，互相平衡； 一旦产生横向位移偏差，位移传感器会检测其变化，通过控制系统改变左右两侧电磁铁线圈电流的大小，使气隙小的一侧电流减小，电磁吸力减小，而气隙大的一侧电流增加，电磁吸力增大，合成产生导向恢复力与列车离心力相平衡，使车辆恢复到正常