[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

说明书

本发明涉及一种浮列车直线同步电机牵引力计算方法及控制系统，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。与现有技术相比，本发明提出的方法基于单个电磁铁模块的磁共能模型推导得到，且磁共能模型考虑了励磁电流的影响，计算模型精度高，易于使用，具有很高的应用价值点。

技术领域

本发明涉及磁悬浮交通与控制技术领域，尤其是涉及一种浮列车直线同步电机牵引力计算方法及控制系统。

背景技术

根据悬浮原理，磁悬浮交通可分为电磁吸引式悬浮与电动排斥式悬浮。其中电磁吸引式以德国TR系列磁浮列车为代表，利用长定子直线同步电机定子和动子铁芯间的吸力实现列车牵引/悬浮。长定子直线同步电机定子铺设在轨道上，动子则是由排布在车体下方的多个电磁铁模块组成。以常导高速磁浮为例，列车左右两侧各布置一套直线同步电机，列车的中间车一侧由8个电磁铁模块构成直线同步电机的动子，列车的头车一侧则是由7.5个电磁铁模块构成动子。

直线同步电机的牵引力计算方法是电机仿真与控制的基础，传统的直线同步电机模型将一节列车视为一个电机动子建立理想的集中参数模型，这种方法忽略了直线同步电机中电磁铁模块之间的差异性，尤其是当电磁铁模块发生故障时，难以直接在直线电机牵引力计算模型中有效体现出来。

近年来提出一种基于有限元磁共能数据的电机建模方法，根据有限元仿真获得的磁共能数据获得直线同步电机的牵引力。这种方法与传统的集中参数模型相比具有更高的准确度，但是现有的直线同步电机磁共能模型忽略了悬浮系统的影响，无法准确表征电磁铁模块励磁电流变化对牵引力大小的影响。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供了一种精度高的浮列车直线同步电机牵引力计算方法及控制系统。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

根据本发明的第一方面，提供了一种磁浮列车直线同步电机牵引力计算方法，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。

优选地，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。

优选地，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：