摘要
高速磁浮列车的研究和运用对中国轨道交通的进一步发展具有重大意义。本文针对常导磁浮列车使用的长定子直线同步电机建立了数学模型、仿真模型和硬件在环半实物仿真模型，并针对列车的换步工况进行了分析，提出了优化方案。 首先，建立了长定子直线同步电机的数学模型和双端供电下的数学模型。基于转子磁场定向控制策略搭建了电机的牵引力控制系统，综合使用前馈、解耦等方法很好地控制电机牵引力输出。在此基础上对比分析了不同变流器的牵引力特性变化，并根据实际应用需求，计算了不同运行条件下的定子段长度限值。 其次，针对高速磁浮列车牵引系统开发了故障监测系统，将列车牵引过程中可能出现的所有故障进行分类、分等级管理;设计了操控系统，可以实时显示列车运行过程中牵引系统各状态变量，并向牵引系统下发操作指令。故障监测和操控系统的可用性和有效性已在项目调试和运行中得到验证。 然后，针对磁浮列车特有的定子换步工况，本文选择其中最有应用前景的两步法进行分析。根据列车实际情况，建立具有三台长定子直线同步电机交替工作的列车换步过程仿真模型，将列车换步过程中引起的电机参数变化引入长定子直线同步电机数学模型以得到最接近列车实际的换步工况。在分析和仿真中通过调整换流时间点以及提高对侧定子段电流最大程度地降低了两步法换步过程对列车的冲击。 最后，参与了面向600km/h高速磁浮交通的基于RT-LAB的半实物仿真实验平台的研制，将FPGA高速仿真机和基于PowerPC的真实控制系统结合，完成了列车牵引系统的仿真和验证。并对比分析了上海1.5km试验线牵引列车的实际数据和预研项目波形数据。验证了本文模型和算法的真实性和有效性。
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