超导磁浮高速线路基本运行原理分析

超导磁浮高速线路基本运行原理分析

一、超导磁悬浮高速线基本运行原理的分析(论文文献综述)

楚志恒[1](2021)在《电动式高速磁浮系统直线发电机的设计与阻尼特性研究》文中进行了进一步梳理铁路运输以运输量大、成本低、方便快捷等因素已成为世界各国道路运输的主要方式,然而与飞机运输相比,铁路运输在速度方面的缺点同时也限制着其发展。磁悬浮概念的提出克服了轮轨系统摩擦这一限制,极大的提高了列车的运行速度。随着磁悬浮列车技术的不断发展,普通的接触式供电方式已经满足不了列车在超高速运行时的供电需求,而且接触式供电需要增设额外的供电线路,存在着维护、切换、摩擦等问题,同时接触式供电也限制着列车运行速度的提升。感应发电装置有着高效、安全、无噪音、维护方便等优点被应用在磁悬浮列车中,由于消除了与列车外部供电装置的物理连接,使列车运行速度可以得到大幅度提升。首先,本文介绍了课题的研究背景与直线电机在磁浮列车上的应用,然后再详细的分析了不同类型的磁悬浮列车发电系统的原理及差异,之后介绍了几种无线发电装置的原理,再对比其差异,最后选择直线发电机作为磁浮列车的车载供电方式。然后,本论文以日本EDS式磁悬浮列车为设计基础,利用空间谐波法对超导线圈产生的电磁场进行分析,将悬浮线圈所处位置的磁场在悬浮线圈所在的区域进行积分,求出交链的磁通量,之后再求解出悬浮线圈中的感应电动势,根据其电阻与电感,再计算出悬浮线圈中感应的电流。悬浮电流中基波电流与三次谐波电流分量占比最大,为简便计算,取这两部分电流产生的磁场进行分析,发现基波磁场与五次谐波磁场占比最大,又因基波磁场相对于运行的磁浮列车来说是静磁场,不能将其利用来发电,所以我们根据悬浮线圈五次谐波磁场特点来进行集电线圈的设计。再根据供电要求,深入分析集电线圈连接方式,设计出能够满足高速磁浮列车供电需求的直线电机的参数。最后,由于电动式超导磁悬浮系统自身固有阻尼较小,为了改善磁阻尼,本文提出了一种集电线圈的排布方式,通过改变集电线圈的布置并控制集电线圈中的零序电流,可以得到可控的电磁力,从而增加磁浮系统自身的阻尼力。本文主要分析零序电流对磁浮列车磁阻尼的影响,并计算列车产生横向偏移和悬浮高度发生变化等工况下集电线圈产生的磁阻尼,明确磁浮列车发生俯仰、偏航、侧滚时集电线圈对列车运行的影响。通过解析,可知在零序电流为100A时,列车在悬浮方向上的电磁力可达4000N左右,在水平方向上的电磁力可达2000N左右,当列车处于任何非正常运行姿态时,零序电流型集电线圈都可提供稳定的电磁力来增加列车运行时的稳定性。

禹晓明[2](2020)在《应用于超导磁悬浮高铁的永磁—超导系统动态悬浮特性数值仿真研究》文中研究指明高温超导体独特的自稳定悬浮特性使高温超导磁悬浮列车具有成为未来超高速轨道交通运载工具的潜力。作为高速交通工具,安全稳定运行是其投入使用的基础条件。2000年西南交通大学研制出世界首辆载人高温超导磁悬浮试验车,代表着高温超导磁悬浮车系统可以在实验室条件下平稳运行,但要投入工程使用还需继续深入研究。列车的运行工况是十分复杂的,当复杂的运行工况导致列车车体发生振动时,作用在车体底部的高温超导块外部磁场也会发生变化,磁场的变化加剧高温超导块内部磁通运动。这些变化进而影响列车的运行状态及性能,严重时将会威胁行车安全。因此研究工况下磁悬浮列车系统的动态悬浮特性显得十分重要。本文的主要工作内容如下:(1)搭建高温超导悬浮力试验平台对高温超导块的悬浮特性进行实验,在零场冷和场冷方式下测量了悬浮力及力弛豫。(2)使用面电流法和COMSOL有限元软件对对极式及Halbach型轨道上方的磁场进行了解析计算和分析,验证解析法的正确性。建立对极式永磁轨道三维模型分析了铁轭和永磁块间缝隙对磁场的影响。(3)建立基于H-法的高温超导磁悬浮系统二维有限元模型,分析了零场冷和场冷方式下高温超导块的初始高度及工作高度对其悬浮力的影响。(4)研究振动条件下的高温超导块磁悬浮性能,通过数值计算的方法对轴向振动条件下不同振动形式的高温超导块的悬浮力变化趋势进行研究。(5)基于所建立的二维数值模型对高温超导块在对极式永磁轨道上方的悬浮特性进行分析。研究了轨道尺寸对超导块悬浮力的影响。

殷福嘉[3](2020)在《车载飞轮电池电机与支承系统设计研究》文中研究表明由于能源短缺和全球气候变暖问题日益严重,无污染的电动汽车和节能的混动汽车成为汽车行业未来发展的趋势之一。飞轮电池由于其比能量高,比功率大,充电时间短,无环境污染等优点,在电动汽车和混动汽车上有广阔的应用前景。高速电机作为实现飞轮电池充放电的关键部位,严重影响着飞轮电池的工作效率。磁轴承作为飞轮电池的支承系统,其动态特性也直接影响飞轮电池的工作性能。为保证飞轮电池在多干扰的汽车工况下仍能稳定运行,对高速电机的性能以及磁悬浮支撑系统的拓扑结构设计都提出了高的要求。本文主要研究内容如下:1.介绍了车载飞轮电池的研究背景,详细说明了车载飞轮电池的工作原理。总结了国内外研究现状及其发展趋势,对车载飞轮电池关键技术难点进行探讨,指出本文的研究意义与目的。2.考虑到车载飞轮电池受汽车复杂基础运动影响,分析飞轮电池立式和卧式放置的区别,为减小基础运动带来的陀螺力矩和动载荷,采用立式放置方式。对比常用飞轮电池拓扑结构方案的优势和不足,并且分析它们的优缺点,从而确定合适的车载飞轮电池的拓扑结构。指出电机和磁轴承的设计和优化的要求:高稳定性和低能耗兼具,为下文关于磁轴承的具体设计指明了方向。归纳总结了车载飞轮电池电机的选型、设计和优化的要求,为后续电机的设计和优化奠定基础。3.选用永磁无刷直流电机作为车载飞轮电池系统的驱动电机,对电机各个参数进行选取和参数化设计并分析其电磁性能,空载磁密和负载电枢反应的影响。对电机永磁体进行了优化设计,选取输出转矩,空载齿槽转矩以及永磁体面积作为优化的目标,使用多目标遗传算法进行结构变量的寻优,优化结果使齿槽转矩大幅度减少,输出转矩脉动也相应的减少,符合车载飞轮电池系统要求。4.为了满足垂直放置的车载飞轮电池系统转子高速稳定运行和低功耗的要求,提出了一种新型的三自由度磁轴承—阻尼器装置。它不仅具有控制磁悬浮转子悬浮的功能,而且阻尼单元能有效地抑制振动,从而使振幅降低一个数量级。与一般对称永磁体结构不同的是,本文所采用的上、下非对称永磁体在相同的承载力设计下,可减少轴向功率损失,功率损失减少45%。

赵小婷[4](2020)在《具有电磁滑差离合器的飞轮储能装置设计及调速控制方法研究》文中认为目前,能源短缺问题逐渐突显,降低汽车燃油消耗和加强对能源利用等相关话题逐步进入大众视野。制动能量回收技术当前为一种比较成熟的解决此问题的方法,而飞轮储能作为一种更为高效储能方式,使越来越多的能量回馈技术研究者开始关注此储能方式。采用更具有可行性的方法提高汽车制动能量回收效果,是值得深入探讨的课题。因此本文提出一种具有电磁滑差离合器的两级式飞轮储能系统,主要由两级式飞轮、电磁传动机构以及调速电子控制装置组成。近些年来,国内外在研究飞轮转子形状、材料等方面已取得较大成果,所以两级式及多级式飞轮不失为一种新的研究方向。汽车制动能量回收的传动系统也已由原有的机械式传动向更多元化发展,本文则侧重于对电磁传动的研究。首先,对两级式飞轮装置进行设计,对其特点进行分析。主要设计其飞轮转子形状、材料选择、飞轮布置方式以及一级飞轮与二级飞轮的传动比。在除传动比外其他参数选择确定后,基于不同的飞轮储能容量和不同的传动比对两级式飞轮的储能特性进行分析和评价,并和传统单级飞轮进行对比,便于其适应不同的选择需求。因二级飞轮的转速一般较高,故对其进行有限元分析验证其强度是否可以满足设计要求。其次,基于现有的具有电磁滑差离合器的两级式飞轮系统的试验装置模拟不同制动初速度的条件下汽车制动能量回收情况,并且利用电磁滑差离合器调节储能飞轮的输出转速,使其达到更好的能量回收效果。试验结果表明,此方法的制动能量回收情况较为可观,但仍有因电磁调速控制方法调节滞后而产生的超调现象等缺点。最后,基于前文的模拟试验结果,分析其调速原理,寻找不足之处进行优化。对原有电流-转速双闭环调速控制方法进行Matlab仿真,仿真结果和试验结果一致,调节转速存在超调现象且转速上升速度较慢。在此基础上分析电流——转速双闭环调速控制方法并添加模糊控制进行优化,仿真结果表明模糊控制可以有效消除转速超调,提高转速上升速度,达到更为理想的控制效果,且具有较好的抗干扰性。

李彦兴[5](2019)在《高温超导磁悬浮车/桥耦合振动仿真分析》文中研究表明基于非理想第二类超导体YBa2Cu3O7-x磁通钉扎特性的高温超导磁悬浮系统,具有无源自稳定、原理简单可靠、悬浮力大、环境友好等优势,应用前景广泛。围绕轨道交通技术,目前世界范围内已建成多条高温超导磁悬浮试验线并开展了大量服役性能等基础研究,研究结果表明高温超导磁悬浮系统具备中低速、高速甚至超高速运行的潜力。高温超导磁悬浮技术正处于走出实验室、面向工程推广应用和产业化的关键阶段,探索其在工程应用中可能出现的问题十分迫切。由于磁悬浮系统的动力学性能对其技术经济性及应用前景有重要影响,及时开展高温超导磁悬浮系统动力学对该技术的长足发展十分重要。因此,本文围绕高温超导磁悬浮车辆与轨道梁的耦合振动,开展了如下研究内容:(一)改进现有的悬浮力、导向力模型,建立了高温超导磁悬浮系统的二维磁轨关系数学模型,该模型综合考虑了高温超导块材运动时的悬浮高度、横向位移、振动速度对悬浮力和导向力的影响。通过与实验数据对比得到,利用该模型计算得到的悬浮力、导向力分别与实验测试结果具有良好的吻合度。(二)建立了沿永磁轨道纵向移动的15自由度高温超导磁悬浮车辆/轨道梁耦合动力学模型,采用Euler-Bernoulli梁模型建立轨道梁动力学模型并用模态叠加法进行求解,基于Matlab软件对动力学方程进行数值求解,计算程序具有显示实时进度、后处理等功能。(三)利用上述动力学模型和仿真程序,研究了高温超导磁悬浮车辆以300 km/h的速度通过混凝土轨道梁时的动力响应,此时车辆和轨道梁的响应均满足设计规范限值。进一步分析了二系悬挂垂向刚度、轨道梁跨度、车辆运行速度对系统动力学响应的影响规律,针对文中高温超导磁悬浮模型,提出二系悬挂垂向刚度建议值为100kN/m,桥梁跨度建议值为25 m。此外,发现车辆运行速度对轨道梁响应影响较大,当磁浮车辆以800 km/h速度运行时,轨道梁垂向振动加速度超出设计规范限值。(四)采用德国低干扰轨道谱,分析了随机激扰下高温超导磁悬浮系统的动力响应,结果表明高低不平顺激扰对轨道梁响应基本没有影响,但对车辆垂向振动的影响较大;方向不平顺激扰对轨道梁和车辆的横向振动都有影响,且对车辆的影响更甚。采用Sperling指数评估了车辆的平稳性,在高低不平顺和方向不平顺的共同激扰下,高温超导磁悬浮车辆在100800 km/h速度域内的横向、垂向平稳性指标均小于2.5,都属于“优”等级,由此可见,高温超导磁悬浮车辆具备高速运行的能力。

刘康[6](2019)在《空心绕组上方无绝缘高温超导磁体的力学特性实验研究》文中指出高速磁浮列车使用电磁力驱动列车前进且车辆的动能来自于轨道上的直线电机,有效避免了轮轨黏着力和接触式受电设备对车辆速度的限制,已经成为轨道交通领域向更高运行速度发展的必然选择。由于高温超导材料具有较高的载流能力、较低的励磁损耗和优越的磁场输出特性,可以大幅提升直线电机的推力密度与功率因数,并且在较大的运行气隙条件下仍可保持较高的推力输出,是高速磁浮轨道交通系统的理想选择。超导磁体和电机定子的性能对高温超导直线驱动电机起到至关重要的作用,因此是高温超导直线驱动技术相关研究的关键所在。本文以无绝缘高温超导磁体在空心绕组上方的电磁力为研究对象,采用有限元仿真计算与实验测试相结合的研究方法,开展了应用于高速磁浮交通的高温超导直线电机的初级定子的绕组结构设计、无绝缘高温超导线圈结构参数设计、高温超导电机有限元建模和实验样机制作等研究,对比分析了空心和有铁芯的高温超导直线电机的电磁力特性。首先在初级绕组设计时对比了集中式与分布式绕组各自的性能特点与应用优势,采用了高次谐波含量较低、磁动势正弦性更好的双层叠绕分布式绕组,设计了定子绕组的电路结构、接线方式等电气参数。基于涂层高温超导带材的机械加工性能与超导线圈的自场特性等理论参数,完成了无绝缘高温超导线圈结构参数的设计。根据超导直线电机初级的绕组结构和无绝缘高温超导线圈的几何参数,同时考虑高温超导材料的非线性E-J关系,建立了用于计算高温超导直线电机电磁力的二维有限元仿真模型。其次,根据空心和有铁芯直线电机初级绕组的设计参数和特性需求,分别对两种形式的定子样机进行了设计制作。除此以外,根据有绝缘和无绝缘的涂层高温超导线圈的绕制工艺和技术特点的对比结果,设计制作了线圈的环氧骨架及其机械式夹装机构并以无绝缘方法完成了两个高温超导线圈的绕制工作。最后,搭建了应用于高温超导直线电机的电磁力实验测试系统,研究了直线电机定子电流大小对电机推进力的影响,发现大气隙条件下空心电机仍能实现较好的推力输出。有铁芯和空心直线电机法向电磁力测试结果验证了空心直线电机不存在电磁吸引力等问题,同时具有电磁力波动小、运行稳定性高等优势,因此空心超导直线电机具有更好的应用前景。

吴梦颖[7](2019)在《高温超导磁浮车中永磁直线电机的设计与优化》文中进行了进一步梳理高温超导磁悬浮是一个无源自稳定系统,只需简单的控制就能产生稳定的悬浮力和导向力,具有运行可靠性高、结构简单、体积小等优点,在轨道交通领域有广阔的应用前景。永磁直线同步电机因其效率和推力密度高、可控性好等优点适用于高速场合,将永磁直线同步电机应用于高温超导磁悬浮以实现列车高速驱动具有深远的研究意义。本文首先采用曲线拟合法和分段近似法求解列车的非线性运动模型,计算出不同运行状态下列车的速度和加速度,模拟了磁浮列车运行特性。同时结合列车的运行阻力和加速过程,分析了列车运行时需要的推力,简化了列车运动模型,为磁浮列车中直线电机的设计奠定基础。其次,采用电枢绕组等效面电流法和永磁体等效磁化强度法,将永磁直线电机模型分层,建立电枢绕组、永磁体和气隙区域的泊松方程,并利用边界条件推导出无槽电枢反应和永磁体励磁作用下的磁场解析模型;将其与有限元MAXWELL的仿真结果对比,验证了解析磁场的正确性。针对高温超导磁浮列车的系统需求,同时基于传统旋转电机和直线电机的结构设计方法,对永磁同步直线电机的参数进行了详细的设计;设计了一台满足高温超导磁浮系统需求的大功率直线电机,并对其电参数与性能指标进行分析,结果表明该电机具有功率因数和效率高的优点。另外,由于高温超导磁浮列车在高速运行时对稳定性的要求较高,本文基于电机的结构设计,针对几种优化推力波动抑制技术进行研究。通过对绕组的节距系数分析,发现绕组节距系数为5/6的双层短距绕组能有效抑制磁势的5次和7次谐波分量;基于分数槽理论,研究了一种直线电机的不等极距结构,大大减小了推力脉动,使推力波动降到3%以内,并且给出了确定动子极距的方法,实现了不等极距结构的最佳设计;通过研究辅助槽深、槽宽、槽型变化对推力波动的影响,结果表明矩形辅助槽具有最优的抑制齿槽力的效果。上述优化设计方法均取得较好的抑制推力波动的效果,为高温超导磁浮直线电机优化设计提供了理论依据。最后,基于大系统电机设计方法,设计了同类型小型样机,并搭建了永磁同步直线电机样机实验平台,对该电机运行效果进行实验分析,并与仿真结果对比;实验结果与仿真分析具有一致性,且验证了本文电机设计的正确性。

张铮[8](2019)在《电磁弹射用双边磁通切换永磁直线电机驱动控制研究》文中认为随着国民经济的发展和军事需求的增长,电磁弹射系统已成为各国的研究热点。直线电机及其控制系统是电磁弹射系统的重要组成部分,针对电磁弹射系统对直线电机的要求,本文提出了一种双边磁通切换永磁直线电机(double-sided flux-switching permanent magnet linear motor,简称DSFSPML电机)。DSFSPML电机的电枢绕组和永磁体均置于初级定子,而次级动子仅由导磁铁心组成,兼具了永磁同步直线电机和直线感应电机在结构上的优点,功率密度大、负载能力强、动子结构简单可靠,适合用于高速弹射场合。本文首先对DSFSPML电机的应用背景和研究意义进行了阐述,对电机的分段控制和容错控制研究现状进行了概述。其次分析了DSFSPML电机的基本结构和工作原理,建立了DSFSPML电机的数学模型,研究了id=0的矢量控制策略,在建立矢量控制系统仿真模型的基础上进行了仿真研究,并通过电机的矢量控制实验对仿真结果进行了验证。仿真和实验结果表明,基于所选的矢量控制策略,DSFSPML电机具有良好的动态响应。接着在DSFSPML电机分段结构的基础上分析了定子段内电磁参数的变化规律,建立了分段式DSFSPML电机的数学模型。选用了双逆变器绕组并联的分段控制方式,在矢量控制的基础上搭建了DSFSPML电机的分段控制系统仿真模型,并进行了DSFSPML电机的分段控制仿真分析和实验验证。仿真和实验结果表明,在本文所选的分段控制方式下,DSFSPML电机具有良好的控制效果。然后针对电机运行过程中的典型故障状态,分析电机的应对策略,选择合适的逆变器拓扑,增强DSFSPML电机控制系统的容错能力。研究了电机的容错控制原理并选用了基于SVPWM的容错控制算法。针对电机的容错原理,详细推导了分段式DSFSPML电机在故障状态下的输出推力。搭建了电机的容错控制系统仿真模型,对DSFSPML电机的容错控制性能进行了仿真分析。仿真结果验证了DSFSPML电机的容错控制性能。最后设计了DSFSPML电机的驱动控制实验平台,详细介绍了控制平台的硬件系统和软件流程,为实验验证奠定了基础。

邹银才,潘薇,商晋,李晓明,李健,李青[9](2018)在《氦气冷压机应用超导磁悬浮轴承技术分析》文中提出大型超流氦制冷系统在大科学工程上起着重要的作用,氦气冷压机轴承技术仍是面临的关键技术问题。高温超导磁悬浮轴承具备无接触承载且自控稳定的优势,但尚无将超导磁悬浮轴承应用在氦气冷压机特定工况的研究报道。以成功应用的主动式磁悬浮轴承离心式冷压机结构和运行参数为参考,计算了在相近尺寸下超导磁悬浮轴承单位面积下的最大悬浮性能,进行了典型径向型超导磁悬浮轴承研究现状分析,从理论计算和工程应用两个角度论证了超导磁悬浮轴承具备了应用于冷压机系统的可行性,并对超导磁悬浮轴承应用于冷压机面临的关键技术进行了简要分析。

毕文骏[10](2016)在《基于飞轮储能的地铁再生制动能量利用研究》文中指出近年来,我国城市轨道交通发展迅速。研究地铁再生制动能量回收利用技术,加入储能装置以提升再生制动能量利用率,符合城市轨道交通发展的方向,对节约能源和可持续发展具有重要的意义和价值。飞轮储能技术凭借其快速响应能力、高功率密度以及环保无污染等特点,在提升地铁再生制动能量利用率、平抑牵引网电压波动等方面具有独特的优势和发展前景。本文首先分析了飞轮储能装置的工作原理,确定影响飞轮储能系统容量的性能参数,进而研究飞轮储能系统充放电过程中能量转换关系。其次,建立机车动力学模型,计算地铁机车制动产生能量,并结合机车制动特性曲线,研究地铁再生制动功率特性,为设计飞轮储能系统容量奠定基础。同时,利用仿真软件MATLAB/SIMULINK搭建北京地铁13号线牵引供电动态仿真平台,为研究机车车辆在各工况下的能量关系提供分析工具。再次,优化飞轮储能电机控制策略。当储能系统工作于储能模式时,飞轮电机采用基于前馈解耦的控制策略。同时,为了提升释能模式下的控制性能,在设计控制算法时,使用了逆系统方法,应用滑模变结构理论对飞轮电机进行控制。最后,为了满足地铁再生制动能量吸收要求,提升飞轮系统的储能量,提出了飞轮阵列解决方案。飞轮单元以直流母线并联的形式并联于直流电网中,并以功率匹配为原则,设计二级控制器控制储能阵列内各飞轮单元。同时,搭建SIMULINK仿真模型,验证不同条件下的飞轮储能阵列系统工作情况。仿真结果表明本文所设计的飞轮储能阵列系统能够有效回收利用地铁再生制动能量,实现稳定牵引网电压的功能。

二、超导磁悬浮高速线基本运行原理的分析(论文开题报告)

(1)论文研究背景及目的

此处内容要求:

首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。

写法范例:

本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。

(2)本文研究方法

调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。

观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。

实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。

文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。

实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。

定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。

定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。

跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。

功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。

模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。

三、超导磁悬浮高速线基本运行原理的分析(论文提纲范文)

(1)电动式高速磁浮系统直线发电机的设计与阻尼特性研究(论文提纲范文)

致谢
摘要
ABSTRACT
序言
1 引言
    1.1 课题研究背景及意义
    1.2 磁悬浮列车的产生与发展
    1.3 磁悬浮列车的原理
    1.4 直线电机分类及应用
    1.5 本文所做的工作
2 磁浮列车供电系统分析
    2.1 牵引供电系统
    2.2 车载无线电能传输方式
    2.3 磁浮列车直线发电机的结构
    2.4 本章小结
3 直线发电机的解析计算
    3.1 MLX01磁浮列车概况
        3.1.1 MLX01磁浮列车结构
        3.1.2 MLX01磁浮列车阻尼特性
    3.2 超导线圈与悬浮线圈的电磁关系
    3.3 超导线圈磁场强度计算
    3.4 悬浮线圈感应电流的计算
    3.5 悬浮线圈感应磁场计算
        3.5.1 悬浮线圈基波电流的磁场计算
        3.5.2 悬浮线圈三次谐波电流磁场分析
    3.6 悬浮线圈的感应磁场分析
    3.7 本章小结
4 直线发电机集电线圈的设计
    4.1 基础型集电线圈设计
        4.1.1 基础型集电线圈的形状与位置
        4.1.2 基础型集电线圈的极距与长度设计
        4.1.3 基础型集电线圈横截面积与匝数设计
    4.2 零序电流型集电线圈设计
        4.2.1 零序电流型集电线圈的形状与位置
        4.2.2 零序电流型集电线圈的极距与长度设计
        4.2.3 零序电流型集电线圈的匝数设计
        4.2.4 集电线圈电阻与电感的计算
    4.3 基础型与零序型集电线圈比较
    4.4 总结
5 零序电流型集电线圈的阻尼特性分析
    5.1 零序电流产生的电磁力计算
    5.2 集电线圈的阻尼特性分析
        5.2.1 列车不同悬浮高度时与横向偏移时的阻尼特性
        5.2.2 列车发生侧滚时的阻尼特性
        5.2.3 列车发生俯仰时的阻尼特性
        5.2.4 列车发生偏航时的阻尼特性
    5.3 本章小结
6 总结与展望
    6.1 总结
    6.2 展望
参考文献
附录A 集电线圈横截面积计算
附录B 零序电流下的垂直力计算
作者简历及攻读硕士学位期间取得的研究成果
学位论文数据集

(2)应用于超导磁悬浮高铁的永磁—超导系统动态悬浮特性数值仿真研究(论文提纲范文)

摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 高温超导磁悬浮系统的悬浮原理
    1.3 高温超导磁悬浮列车的研究进展
    1.4 超导本构关系
        1.4.1 E-J关系
        1.4.2 临界电流密度的影响因素
    1.5 本文研究的主要内容
第二章 高温超导块悬浮特性实验研究
    2.1 实验平台
        2.1.1 悬浮力测试平台
        2.1.2 高温超导块材
    2.2 实验测试方法
    2.3 实验结果分析
    2.4 本章小结
第三章 永磁轨道磁场的数值计算
    3.1 永磁轨道磁场的计算方法
    3.2 对极式永磁轨道磁场的解析计算方法
        3.2.1 面电流法计算永磁轨道磁场
        3.2.2 任意倾斜放置的单个永磁体的磁场解析计算
    3.3 Halbach型永磁轨道磁场解析计算
    3.4 永磁轨道上方磁场分析及结果验证
    3.5 铁轭宽度与永磁块间缝隙对轨道磁场的影响
        3.5.1 铁轭宽度对轨道磁场的影响
        3.5.2 永磁块间缝隙对轨道磁场的影响
    3.6 本章小结
第四章 高温超导块的悬浮特性分析
    4.1 数值建模
        4.1.1 高温超导磁悬浮系统建模
        4.1.2 基于H法的控制方程
        4.1.3 边界条件
    4.2 高温超导块在单一永磁体磁场中的悬浮特性研究
        4.2.1 模型计算结果分析及可行性验证
        4.2.2 冷却高度相同工作高度不同对超导块悬浮特性的影响
        4.2.3 工作高度相同场冷高度不同对超导块悬浮特性的影响
    4.3 高温超导块在单一永磁体磁场中的振动特性研究
        4.3.1 不同振动方式下的悬浮特性
        4.3.2 超导块自由振动时的悬浮特性
    4.4 高温超导块在对极式永磁轨道上方的悬浮特性研究
    4.5 单一永磁体结构尺寸对悬浮力的影响
        4.5.1 保持永磁体宽度不变,改变其厚度
        4.5.2 保持永磁体厚度不变,改变其宽度
        4.5.3 永磁体横截面积对悬浮力影响
    4.6 对极式永磁轨道结构尺寸对悬浮力影响
        4.6.1 保持轨道中永磁体厚度不变,改变其宽度
        4.6.2 保持轨道中永磁体宽度不变,改变其厚度
        4.6.3 对极式永磁轨道横截面积对悬浮力影响
    4.7 本章小结
第五章 结论与展望
    5.1 结论
    5.2 展望
参考文献
致谢
个人简历、在学期间的研究成果及发表的学术论文

(3)车载飞轮电池电机与支承系统设计研究(论文提纲范文)

摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 车载飞轮电池概述
        1.1.1 车载飞轮电池研究背景与意义
        1.1.2 车载飞轮电池的工作原理
    1.2 车载飞轮电池关键技术及发展现状
        1.2.1 飞轮转子
        1.2.2 磁悬浮支承系统
        1.2.3 飞轮储能电机
        1.2.4 电力电子转换装置
        1.2.5 真空室
    1.3 车载飞轮电池国内外研究现状
        1.3.1 国外研究现状
        1.3.2 国内研究现状
    1.4 论文的研究意义和内容安排
        1.4.1 论文的研究意义和目的
        1.4.2 论文的主要内容安排
第二章 车载飞轮电池的拓扑结构分析与设计
    2.1 车载飞轮电池的基本理论
        2.1.1 系统拓扑结构构成
        2.1.2 基于汽车工况的车载飞轮电池工作原理
    2.2 车载飞轮电池的拓扑结构方案确定
        2.2.1 车载飞轮电池的主轴放置方式及分析
        2.2.2 车载飞轮电池的拓扑结构及分析
        2.2.3 车载飞轮电池总体方案确定
    2.3 本章小结
第三章 车载飞轮电池用永磁无刷直流电机的设计
    3.1 永磁无刷直流电机工作原理
    3.2 永磁无刷直流电机设计特点
    3.3 基于ANSYS RMxprt永磁无刷直流电机电磁设计
        3.3.1 主要尺寸参数的计算
        3.3.2 槽、极对数选择
        3.3.3 绕组设计
        3.3.4 铁芯选择
        3.3.5 永磁体设计
        3.3.6 设计结果清单
    3.4 有限元分析
    3.5 永磁无刷直流电机优化
        3.5.1 飞轮电机的优化流程
        3.5.2 目标约束和参数化模型
        3.5.3 参数灵敏度分析
        3.5.4 多目标优化
        3.5.5 优化结果和性能分析
    3.6 本章小结
第四章 新型三自由度磁轴承-阻尼装置结构设计与建模分析
    4.1 新型三自由度磁轴承-阻尼装置结构设计和原理分析
        4.1.1 新型三自由度磁轴承-阻尼装置结构的基本结构
        4.1.2 新型三自由度磁轴承-阻尼装置结构的工作原理
    4.2 新型三自由度磁轴承-阻尼装置建模
        4.2.1 磁轴承单元建模
        4.2.2 阻尼器单元建模
    4.3 新型三自由度磁轴承—阻尼装置分析
        4.3.1 主要技术分析
        4.3.2 三自由度磁轴承径向部分力-电流/位移刚度
        4.3.3 三自由度磁轴承轴向部分力-电流/位移刚度
        4.3.4 三自由度磁轴承—阻尼装置轴向方向功率损耗分析
        4.3.5 磁悬浮转子的动态特性分析
    4.4 本章小节
第五章 总结与展望
    5.1 本文主要完成的工作
    5.2 需做进一步研究的工作
参考文献
致谢
攻读硕士研究生期间发表的学术成果

(4)具有电磁滑差离合器的飞轮储能装置设计及调速控制方法研究(论文提纲范文)

摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 研究背景及目的意义
        1.1.1 研究背景
        1.1.2 研究意义及目的
    1.2 用于汽车制动能量回收的储能系统概述
        1.2.1 几种常用能量存储装置
        1.2.2 典型汽车制动能量回收储能系统传动机构
    1.3 飞轮储能系统国内外相关研究概况
        1.3.1 飞轮储能装置
        1.3.2 电磁调速机构控制方法
    1.4 本文主要研究内容
2 用于汽车制动能量回收的两级式飞轮储能装置设计
    2.1 两级式飞轮储能装置结构
        2.1.1 结构方案
        2.1.2 储能原理
    2.2 储能装置主要参数选择与校核
        2.2.1 汽车制动能量回收需求分析
        2.2.2 飞轮结构及强度分析
        2.2.3 一级飞轮设计
        2.2.4 二级飞轮设计
    2.3 两级式飞轮强度仿真分析
        2.3.1 模型的建立
        2.3.2 应力分析
    2.4 本章小结
3 电磁滑差调速机构设计及原理分析
    3.1 电磁滑差调速传动机构组成
    3.2 电磁滑差离合器调速原理分析
        3.2.1电磁滑差离合器结构
        3.2.2 电磁滑差离合器的电磁力矩模型
        3.2.3 电磁滑差离合器的机械特性
        3.2.4 电磁滑差离合器的调速特性
    3.3 电磁调速控制系统
        3.3.1 电磁滑差离合器调速控制器的工作原理
    3.4 本章小结
4 两级式飞轮储能系统试验研究
    4.1 两级式飞轮储能系统试验方案
        4.1.1 试验原理及内容
        4.1.2 试验系统组成
    4.2 试验平台主要组成部件
        4.2.1 模拟飞轮驱动电机
        4.2.2 飞轮装置
        4.2.3 电磁滑差离合器
        4.2.4 数据采集装置
    4.3 试验运行及结果分析
        4.3.1 试验步骤
        4.3.2 试验结果分析
    4.4 本章小结
5 电磁滑差离合器调速控制方法优化与仿真分析
    5.1 调速控制系统的基本要求
    5.2 转速-电流双闭环调速控制方法分析
        5.2.1 转速-电流双闭环调速结构组成
        5.2.2 转速-电流双闭环调速的稳态特性
    5.3 电流-转速双闭环调速控制方法仿真分析
        5.3.1 飞轮负载的数学模型
        5.3.2 电流调节器设计
        5.3.3 转速调节器设计
        5.3.4 仿真及结果分析
    5.4 模糊控制改进方法分析
        5.4.1 模糊控制器的设计
        5.4.2 参数的模糊规则
        5.4.3 仿真过程及分析
    5.5 本章小结
结论
参考文献
攻读学位期间发表的学术论文
致谢

(5)高温超导磁悬浮车/桥耦合振动仿真分析(论文提纲范文)

摘要
abstract
第1章 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 磁悬浮系统动力学研究进展
        1.2.1 常导磁悬浮列车动力学研究
        1.2.2 高温超导磁悬浮系统动力学研究
    1.3 本论文的主要研究内容与研究方法
第2章 二维磁轨关系数学模型的建立
    2.1 磁轨关系数学模型研究综述
        2.1.1 悬浮力数学模型
        2.1.2 导向力数学模型
    2.2 二维磁轨关系数学模型
        2.2.1 悬浮力与导向力的实验测试
        2.2.2 悬浮力和导向力数学模型的提出
    2.3 数学模型与实验数据的对比
    2.4 本章小结
第3章 高温超导磁悬浮车/桥耦合动力学建模与仿真方法
    3.1 车/轨耦合动力学研究方法
    3.2 高温超导磁悬浮车辆动力学模型
    3.3 轨道梁动力学模型
    3.4 数值仿真程序开发与实现
    3.5 本章小结
第4章 高温超导磁悬浮车/桥耦合振动响应
    4.1 车辆/轨道梁动态响应
        4.1.1 混凝土简支梁动态响应
        4.1.2 车辆系统动态响应
    4.2 二系悬挂对系统动态响应的影响
    4.3 跨度对系统动态响应的影响
    4.4 车速对系统动态响应的影响
    4.5 本章小结
第5章 轨道随机不平顺对车/桥耦合振动的影响
    5.1 永磁轨道轨道不平顺
        5.1.1 轨道不平顺表征方法
        5.1.2 轨道不平顺空间样本的数值模拟方法
    5.2 轨道随机不平顺下车/桥动态响应
        5.2.1 轨道梁随机振动响应
        5.2.2 车辆系统随机振动响应
    5.3 高温超导磁悬浮车辆运行平稳性
    5.4 本章小结
结论与展望
致谢
参考文献
攻读硕士学位期间的研究成果

(6)空心绕组上方无绝缘高温超导磁体的力学特性实验研究(论文提纲范文)

摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    1.1 课题的研究背景与意义
        1.1.1 磁悬浮列车技术发展现状
        1.1.2 直线电机技术及其在轨道交通领域的应用
        1.1.3 本课题的研究意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 超导直线电机的国内外研究现状
        1.2.2 无绝缘涂层带材超导磁体研究现状
        1.2.3 本文的主要研究内容
第2章 电机结构设计与有限元模型
    2.1 直线电机定子结构
    2.2 无绝缘高温超导线圈
    2.3 超导直线电机有限元仿真模型
        2.3.1 有限元仿真软件介绍
        2.3.2 超导材料的数值仿真
        2.3.3 二维有限元模型的建立
    2.4 小结
第3章 高温超导直线电机小型样机制作
    3.1 有铁芯及空心三相绕组
    3.2 无绝缘超导线圈磁体的绕制
        3.2.1 磁体绕制工艺的对比与选择
        3.2.2 超导磁体骨架的设计制作
        3.2.3 无绝缘高温超导线圈绕制结果
        3.2.4 超导线圈磁体的载流测试
    3.3 空心高温超导直线电机
    3.4 小结
第4章 超导直线电机电磁力实验测试
    4.1 高温超导直线电机样机测试系统
    4.2 直线电机堵转推力实验
    4.3 大气隙条件下的电磁推力对比
    4.4 电机法向吸引力对比分析
    4.5 法向电磁力的波动与分析
    4.6 小结
结论
致谢
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文及科研成果
    1、论文发表
    2、专利受理
    3、科研项目

(7)高温超导磁浮车中永磁直线电机的设计与优化(论文提纲范文)

摘要
abstract
第1章 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 高温超导磁悬浮研究现状
        1.2.1 磁悬浮技术发展概述
        1.2.2 高温超导磁悬浮的发展
    1.3 永磁同步直线电机推力波动概述
    1.4 本文主要研究内容与章节安排
第2章 磁浮列车动力学特性
    2.1 高速磁浮列车运行的基本阻力
        2.1.1 磁浮列车运行的计算模型
        2.1.2 高速磁浮列车运行基本阻力
    2.2 磁浮列车纵向动力学特性
        2.2.1 列车加速时动力学特性
        2.2.2 列车匀速时动力学特性
        2.2.3 列车减速时动力学特性
    2.3 高速列车制动系统特性
        2.3.1 磁浮列车制动简述
        2.3.2 列车紧急制动时受力分析
        2.3.3 列车安全速度防护曲线
    2.4 本章小结
第3章 HTS磁浮中永磁直线电机的设计
    3.1 高温超导磁悬浮与直线推进系统模型
    3.2 永磁同步直线电机磁场分析
        3.2.1 无槽电枢反应磁场
        3.2.2 无槽永磁体励磁磁场
    3.3 电机参数设计
        3.3.1 系统需求
        3.3.2 主要尺寸设计
        3.3.3 永磁体尺寸设计
        3.3.4 其余参数设计
    3.4 直线电机电磁参数计算
        3.4.1 绕组电阻
        3.4.2 主电抗
        3.4.3 漏电抗
    3.5 电机性能校核
        3.5.1 空载反电势
        3.5.2 功率因数
        3.5.3 效率
    3.6 本章小结
第4章 基于结构优化的推力波动抑制技术研究
    4.1 磁浮列车推力波动的主要影响因素
        4.1.1 直线电机推力波动的原因分析
        4.1.2 抑制推力波动的设计方法
    4.2 参数变化对电机性能影响的分析
        4.2.1 极弧系数对电机性能的影响
        4.2.2 永磁体磁化长度对电机性能的影响
        4.2.3 定子槽宽对电机性能的影响
    4.3 绕组型式和节距对推力波动的影响
        4.3.1 绕组排布结构原理
        4.3.2 绕组结构对推力波动的影响的有限元分析
    4.4 基于分数槽理论的不等极距结构抑制推力波动
        4.4.1 分数槽绕组基本理论
        4.4.2 不等极距对谐波电势的影响
        4.4.3 不等极距对齿槽力的影响
        4.4.4 不等极距结构的有限元仿真验证
        4.4.5 不等极距结构的动子极距选取方法
    4.5 定子齿开辅助槽对电机齿槽转矩的影响
        4.5.1 齿槽转矩的解析表达式
        4.5.2 辅助槽尺寸对齿槽力的影响
        4.5.3 辅助槽型对齿槽力的影响
    4.6 本章小结
第5章 样机平台的搭建和实验研究
    5.1 样机设计及仿真
        5.1.1 设计目标
        5.1.2 尺寸参数确定
    5.2 控制系统平台设计
        5.2.1 母线电压采集电路
        5.2.2 相电流检测电路
        5.2.3 位置检测电路
    5.3 样机实验平台搭建及实验
        5.3.1 样机实验平台搭建
        5.3.2 实验结果分析
    5.4 本章小结
结论与展望
致谢
参考文献
攻读学位期间发表的论文

(8)电磁弹射用双边磁通切换永磁直线电机驱动控制研究(论文提纲范文)

摘要
ABSTRACT
注释表
第一章 绪论
    1.1 课题研究背景与意义
    1.2 初级分段直线电机控制系统研究现状
        1.2.1 分段供电技术研究现状
        1.2.2 驱动控制技术研究现状
    1.3 容错拓扑及控制策略
        1.3.1 容错拓扑
        1.3.2 容错控制策略
    1.4 本文主要研究内容
第二章 DSFSPML电机矢量控制技术研究
    2.1 DSFSPML电机的基本结构及工作原理
    2.2 DSFSPML电机数学模型
        2.2.1 三相静止坐标系下的数学模型
        2.2.2 dq旋转坐标系下的数学模型
    2.3 DSFSPML电机的矢量控制策略
    2.4 DSFSPML电机矢量控制系统仿真与实验分析
        2.4.1 仿真分析
        2.4.2 实验验证
    2.5 本章小结
第三章 DSFSPML电机分段供电控制技术研究
    3.1 DSFSPML电机的分段方式
    3.2 DSFSPML电机的分段模型
        3.2.1 磁链变化分析
        3.2.2 空载反电势变化分析
        3.2.3 电感变化分析
        3.2.4 分段式DSFSPML电机的数学模型
        3.2.5 DSFSPML电机的分段仿真建模
    3.3 DSFSPML电机的分段供电方式
    3.4 DSFSPML电机的分段控制仿真与实验
        3.4.1 仿真分析
        3.4.2 实验验证
    3.5 本章小结
第四章 DSFSPML电机容错控制技术研究
    4.1 电机常见故障及容错拓扑
        4.1.1 电机故障及隔离方法
        4.1.2 容错拓扑
    4.2 容错控制策略
        4.2.1 容错控制原理
        4.2.2 基于SVPWM的容错控制算法
    4.3 DSFSPML电机故障状态下的电磁推力分析
        4.3.1 DSFSPML电机在定子段内的推力
        4.3.2 DSFSPML电机在定子段间的推力
    4.4 分段式DSFSPML电机容错控制仿真分析
        4.4.1 一相绕组开路故障
        4.4.2 一相绕组短路故障
    4.5 本章小结
第五章 DSFSPML电机控制系统软硬件设计
    5.1 硬件系统设计
        5.1.1 dSPACE Micro Lab Box简要介绍
        5.1.2 采样电路与光栅尺信号处理电路
        5.1.3 驱动隔离电路与保护电路
        5.1.4 主功率电路
    5.2 软件系统设计
        5.2.1 矢量控制系统程序设计
        5.2.2 分段控制系统程序设计
    5.3 本章小结
第六章 全文总结与展望
    6.1 全文总结
    6.2 课题展望
参考文献
致谢
在学期间的研究成果及发表的学术论文

(9)氦气冷压机应用超导磁悬浮轴承技术分析(论文提纲范文)

1 引言
2 高温超导磁悬浮轴承
3 可行性分析研究
    3.1 轴承名义最大承载力估计
    3.2 典型径向型SMB样机研究进展及分析
4 冷压机应用超导轴承关键技术分析
    (1) 大型径向型轴承研制及运用
    (2) 高速稳定运行特性
    (3) 低温及绝热技术
    (4) 冷压机系统集成技术
5 总结

(10)基于飞轮储能的地铁再生制动能量利用研究(论文提纲范文)

摘要
abstract
第1章 绪论
    1.1 课题研究背景
    1.2 再生制动能量回收意义
    1.3 国内外研究现状分析
        1.3.1 电阻能耗方案
        1.3.2 逆变回馈方案
        1.3.3 超级电容储能方案
        1.3.4 飞轮储能方案
    1.4 本论文的主要研究内容
第2章 飞轮储能系统概述
    2.1 飞轮储能系统工作原理
    2.2 飞轮储能系统基本结构
    2.3 飞轮电机数学模型
        2.3.1 三相坐标系下永磁同步电机数学模型
        2.3.2 两相坐标系下永磁同步电机数学模型
    2.4 本章小结
第3章 地铁再生制动过程分析
    3.1 机车制动能量分析
        3.1.1 动力学建模分析与仿真计算
        3.1.2 机车制动特性曲线分析
    3.2 地铁牵引传动系统模型
        3.2.1 牵引变电所
        3.2.2 地铁机车系统建模
    3.3 仿真分析
    3.4 本章小结
第4章 储能系统充放电控制策略
    4.1 永磁同步电机控制策略
    4.2 飞轮储能系统充电模型
        4.2.1 飞轮电机充电控制策略
        4.2.2 地铁飞轮储能系统充电仿真模型建立
        4.2.3 仿真结果及分析
    4.3 飞轮储能系统放电模型
        4.3.1 逆系统线性化解耦
        4.3.2 PMSM可逆性分析
        4.3.3 滑模变结构控制模型
        4.3.4 仿真分析
    4.4 本章小结
第5章 飞轮储能阵列能量吸收方案
    5.1 飞轮储能阵列系统
        5.1.1 模块化阵列单元
        5.1.2 飞轮阵列工作模式与流程分析
        5.1.3 仿真分析
    5.2 辅助能量吸收装置
        5.2.1 制动电阻技术参数
        5.2.2 控制流程分析
        5.2.3 仿真分析
    5.4 本章小结
结论
致谢
参考文献
攻读硕士学位期间发表的学术论文

四、超导磁悬浮高速线基本运行原理的分析(论文参考文献)

  • [1]电动式高速磁浮系统直线发电机的设计与阻尼特性研究[D]. 楚志恒. 北京交通大学, 2021
  • [2]应用于超导磁悬浮高铁的永磁—超导系统动态悬浮特性数值仿真研究[D]. 禹晓明. 石家庄铁道大学, 2020(04)
  • [3]车载飞轮电池电机与支承系统设计研究[D]. 殷福嘉. 江苏大学, 2020(02)
  • [4]具有电磁滑差离合器的飞轮储能装置设计及调速控制方法研究[D]. 赵小婷. 东北林业大学, 2020(02)
  • [5]高温超导磁悬浮车/桥耦合振动仿真分析[D]. 李彦兴. 西南交通大学, 2019(03)
  • [6]空心绕组上方无绝缘高温超导磁体的力学特性实验研究[D]. 刘康. 西南交通大学, 2019
  • [7]高温超导磁浮车中永磁直线电机的设计与优化[D]. 吴梦颖. 西南交通大学, 2019(03)
  • [8]电磁弹射用双边磁通切换永磁直线电机驱动控制研究[D]. 张铮. 南京航空航天大学, 2019(02)
  • [9]氦气冷压机应用超导磁悬浮轴承技术分析[J]. 邹银才,潘薇,商晋,李晓明,李健,李青. 低温与超导, 2018(06)
  • [10]基于飞轮储能的地铁再生制动能量利用研究[D]. 毕文骏. 西南交通大学, 2016(01)

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超导磁浮高速线路基本运行原理分析
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