[发明专利]磁浮列车直线同步电机牵引力计算方法及控制系统

权利要求书

1.一种磁浮列车直线同步电机牵引力计算方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤S1、根据磁浮列车编组数量和磁浮列车制式确定磁浮列车一侧直线同步电机的电磁铁数量；

步骤S2、计算磁浮列车直线同步电机的定子电流幅值和电流相角；

步骤S3、考虑励磁电流的影响建立磁共能模型，计算得到每个电磁铁模块的磁共能和磁链大小；

步骤S4、计算每个电磁铁模块的牵引力大小和磁浮列车直线同步电机总的牵引力大小。

2.根据权利要求1所述的一种磁浮列车直线同步电机牵引力计算方法，其特征在于，所述步骤S1具体为：

步骤S11、根据磁浮列车编组配置方案，确定磁浮列的头车数量nc_end、中间车数量nc_mid，每一节头车上的电磁铁模块数量nsm_end和中间车上的电磁铁模块数量nsm_mid；

步骤S12、计算磁浮列车一侧直线同步电机总的电磁铁模块数量，表达式为：

N_SM＝nc_end*nsm_end+nc_mid*nsm_mid

其中，N_SM表示磁浮列车一侧直线同步电机总的电磁铁模块数量。

3.根据权利要求2所述的一种磁浮列车直线同步电机牵引力计算方法，其特征在于，所述步骤S2包括以下子步骤：

步骤S21、计算当前时刻磁浮列车一侧直线同步电机电磁铁模块上的d轴和q轴电压：

其中，下标t表示当前时刻，u_dSM和u_qSM分别表示一个电磁铁模块上的d轴和q轴电压，u_dinv和u_qinv分别表示牵引逆变器输出的d轴和q轴电压，u_dos和u_qos分别表示直线同步电机磁极未覆盖部分和馈电电缆上的d轴和q轴电压；

步骤S22、根据步骤S21计算出的电压值，计算电磁铁模块的d轴和q轴电流：

其中，下标t-1表示上一时刻，i_d和i_q表示d轴和q轴电流，ψ_d和ψ_q表示直线同步电机磁极覆盖部分d轴和q轴磁链，R_s为直线同步电机磁极覆盖部分定子电阻，v表示列车速度，τ表示直线同步电机定子极距；

步骤S23、根据电磁铁模块的d轴和q轴电流，计算当前时刻定子电流幅值和电流相角：

β_(t)＝arctan(i_d(t)/i_q(t))t

其中，I_s为定子电流幅值，β为定子电流相对d轴相角。

4.根据权利要求3所述的一种磁浮列车直线同步电机牵引力计算方法，其特征在于，所述步骤S3包括以下子步骤：

步骤S31、考虑励磁电流的影响，建立磁共能模型，表达式为：

式中，W_c表示电磁铁模块的磁共能，I_f为电磁铁模块的励磁电流幅值，x为电磁铁模块的位置，表示x的第k₁次、β的第k₂次的傅里叶系数，W(I_s(t),I_f(t))表示I_s和I_f的系数矩阵；

其中：

式中，N₁、N₂分别为x、β的最高次阶；

步骤S32、根据磁共能模型，计算当前时刻电磁铁模块上的d轴和q轴磁链。

5.根据权利要求4所述的一种磁浮列车直线同步电机牵引力计算方法，其特征在于，所述步骤S32中当前时刻电磁铁模块上的d轴和q轴磁链，表达式分别为：

。

6.根据权利要求4所述的一种磁浮列车直线同步电机牵引力计算方法，其特征在于，参数的具体表达式为：

式中，N₃表示I_s和I_f的最高阶次。