HTS磁悬浮电磁发射系统中直线电机起动性能研究

在高温超导(HTS)磁悬浮电磁发射系统中,采用长初级双边直线感应电机进行驱动.同单边直线电机相比,双边直线感应电机由于对称的初级结构,次级结构所受的垂直力为零,这大大提高了直线电机的驱动性能和稳定性.利用旋转电机的经典分析方法,分析了长初级双边直线感应电机不同绕组分布时的绕组因数.结果表明,当采用分布式短距绕组时,可以有效的抑制合成气隙磁场中的谐波分量,改善气隙磁动势波形,进而提高电机的性能和效率.通过Ansoft Maxwell软件仿真求解了6种不同绕组分布时的电机气隙磁场分布,分别求解了整距和分布式短距绕组的电机起动推力,验证了理论分析的正确性.最后,设计制作了分布短距实验样机,并对起动推力进行了测试.结果表明电机起动推力平稳,为复合HTS磁悬浮电磁发射系统设计提供参考.     

HTS磁悬浮电磁发射系统中直线电机起动性能研究

在高温超导(HTS)磁悬浮电磁发射系统中,采用长初级双边直线感应电机进行驱动.同单边直线电机相比,双边直线感应电机由于对称的初级结构,次级结构所受的垂直力为零,这大大提高了直线电机的驱动性能和稳定性.利用旋转电机的经典分析方法,分析了长初级双边直线感应电机不同绕组分布时的绕组因数.结果表明,当采用分布式短距绕组时,可以有效的抑制合成气隙磁场中的谐波分量,改善气隙磁动势波形,进而提高电机的性能和效率.通过Ansoft Maxwell软件仿真求解了6种不同绕组分布时的电机气隙磁场分布,分别求解了整距和分布式短距绕组的电机起动推力,验证了理论分析的正确性.最后,设计制作了分布短距实验样机,并对起动推力进行了测试.结果表明电机起动推力平稳,为复合HTS磁悬浮电磁发射系统设计提供参考.     

高温超导磁浮系统中直线电机的电流瞬时值法气隙磁场分析

弄清楚磁浮系统中直线电动机初、次级间的磁场分布非常重要,因为弄清了它,分析直线电机的初、次级间所受的推力及法向力情况就更容易了.本文采用次级为导板型三相双层绕组直线电动机从初级绕组中空间上离散的行波电流理论出发,用电流瞬时值方法讨论长初级直线感应电动机运行时不考虑纵向端部效应初、次级之间的气隙磁场.分析得出气隙变化及气隙为定值时气隙磁场沿初、次级相运运动方向上的分布表达式,最后以实验测量结果验证了推导结论,表明推导的合理性,对高温超导磁浮系统中用于驱动的直线电机的设计有参考作用.     

真空管道HTS侧浮系统对直线电机推力的影响

为提高真空管道高温超导(HTS)磁悬浮列车系统的自由悬浮运行速度,提出了侧浮式高温超导磁悬浮系统.通过实验对该系统环线运行下的动态过程进行了研究,结果表明,磁浮车在环线运行中,因离心力和重力作用产生横向位移和垂直位移,通过实验和仿真研究了该动态过程对直线电机驱动性能的影响,结果表明,随着垂直位移和横向位移的减小,直线电机起动推力逐渐增大;当垂直位移为5 mm,横向位移小于10 mm时,磁浮车偏离电机中心引起的驱动力变化影响不大.使列车保持较高的驱动稳定性,为侧浮式真空管道高温超导磁浮车初始悬浮位置设计提供参考.     

真空管道HTS磁浮实验系统中直线电机复合次级研究

在真空管道HTS磁浮实验系统中,利用高温超导体为列车提供悬浮力,闭合圆环形长初级直线感应电机进行驱动,列车加速性能取决于直线电机产生的最大推力.本文结合真空管道的特性,建立了复合次级直线电机模型,利用分层理论模型分析了复合次级参数对电机启动推力及法向力的影响,并通过有限元仿真分析验证直线电机驱动特性与复合次级参数之间的关系.结果表明,采用1.3 mm厚的次级铝板和1 m~2 mm厚的背铁组成的复合次级,列车可以获得较高的启动推力,在运行过程中获得较大加速度,并有效削弱了法向吸力,提高了列车运行时的稳定性,最后通过实验测试,验证了仿真研究的正确性,为高速真空管道HTS磁悬浮列车应用提供设计参考.     

空芯大气隙高温超导直线电机电磁力实验研究

直线电机是一种无需中间传动装置而直接将电磁力转换为线性运动的特种电机,在交通运输领域具有广泛的应用前景.将高温超导技术与电机理论相结合,能够有效利用超导材料的强载流能力与高场特性提高直线电机的输出能力.本文提出了一种应用于超导磁悬浮列车牵引的空芯高温超导直线电机,首先建立空芯高温超导直线电机的二维有限元模型对电机结构参数进行初步探索,并完成了超导直线电机样机的设计与制作.通过搭建实验测试平台完成了空芯高温超导直线电机定子磁场和电磁力的实验测试.有限元计算结果与实验数据有较好的一致性,验证了模型的有效性,并利用该模型研究了定子电流,超导线圈电流以及电机气隙对电机推进力输出的影响.本文的相关成果将促进超高速磁浮交通领域关键驱动技术的研究与发展.     

应用于高速轮轨交通的高温超导同步直线电机研究

为实现高速铁路列车突破600km/h的速度极限,本文提出了一种与现有轮轨交通兼容的高温超导同步直线电机方案,并通过有限元方法建立了高温超导同步直线电机的仿真模型.设计并制作了小型实验样机,其定子由三相铜绕组与硅钢材质的铁轭构成,使用二代高温超导材料YBCO带材绕制车载磁体.通过实验方法验证了模型的有效性,并用该模型研究了高温超导线圈回路电流、线圈匝数和气隙对电机推进力和法向力等电磁力特性的影响规律.本文的研究结果为高温超导同步直线电机在轮轨交通领域中的应用提供了可行性依据.     

次级结构参数对高温超导直线感应电机电磁特性的影响

次级结构参数对高温超导直线感应电机电磁特性具有重要的影响。分别对次级导电板的材料和厚度对高温超导直线感应电机电磁特性的影响进行研究分析。首先复合次级结构包括导电板和导磁板,分别选择铝板和铜板作为导电板,背铁材料作为导磁板,分别对两种材料在电磁推力、垂向力以及高温超导绕组所受最大垂直场方面做了分析,最终选择了铝铁复合次级结构。然后针对铝铁复合次级特性,通过改变铝板的厚度,来研究铝板的厚度对电磁推力、垂向力、超导绕组所受最大垂直场以及最大通电电流等参数的影响。分析结果表明合适的次级板材料和结构有利于改善高温超导直线感应电机的综合性能。     

HTS磁浮系统中直线驱动电机的电流瞬时值法推力分析

从初级绕组中空间上离散的行波电流理论出发,用瞬时电流值方法讨论HTS磁浮系统中长初级直线感应电动机初、次级之间不同相对位置下的三种运行状态时的推力情况.三种状态为次级导板相对于初级产生的磁场区域空间的进入、保持、离开.其中进入、离开两种状态产生了直线电机的纵向端部效应,对推力的分布有很大影响.分析结果展示了具体影响情况.最后实验结果验证了推导结果,表明推导的合理性,对直线感应电机的设计有参考作用.     

基于ANSYS的供电频率对高温超导直线感应电机性能影响的分析

通过对高温超导直线电机的理论分析,从内部电磁场的角度出发,研究供电频率的变化对高温超导直线电机的各项电磁性能影响。利用ANSYS有限元分析软件对电机的电磁场、电磁推力以及热损耗进行仿真,并对仿真结果进行简要说明。文中的研究结果对高温超导直线感应电机的运行参数设计提供了理论依据和分析基础。     

基于ANSYS的高温超导直线感应电机仿真分析

随着直线感应电机在地铁等城市轨道交通中的不断应用和高温超导带材技术的不断完善,文中提出一种新型高温超导直线感应电动机的设计思路,依据直线感应电机电磁设计原理,对高温超导直线感应电机进行了研究和设计;利用大型有限元软件ANSYS对电机的电磁场、电磁力等进行仿真,给出仿真结果;并对仿真结果进行简要说明。最后通过对普通铜绕组直线感应电机和高温超导直线感应电机的理论和仿真分析对比,验证了高温超导直线感应电机将具有更大的优越性。     

齿槽结构对高温超导直线感应电机水平推力影响

齿槽结构参数对高温超导直线感应电机性能有重要影响。为了具体研究这些结构参数对电机性能的影响,通过2D瞬态场有限元分析,分别研究了槽宽、槽高、齿宽对电机的电磁特性,高温超导绕组所受最大垂直场以及电机最大通电电流的影响,得到高温超导电机最大通电电流与槽宽、槽高的关系,得到结构优化后的临界槽宽以及临界槽高。通过研究分析表明,优化的齿槽结构参数有利于提高高温超导直线感应电机的通流能力,增大电机的电磁推力。     

直线电机用高温超导块材磁体作用力—磁场特性分析

本文以探究高温超导块材磁体在同步直线电机实际应用特性为目标,搭建了对磁场、三维电磁力信号同时采集的多物理场测试平台.实验探究了作为直线电机次级的高温超导块材磁体所受电磁力、俘获磁通随充磁电流、电机初级三相交流电电流幅值、频率等参数的变化规律.理论分析了高温超导块材俘获磁通在行波磁场中的衰减规律.基于所得结论,提出可有效抑制磁场衰减的方法—引入铁磁材料,并重点讨论该方法对初次级间电磁力的影响.     

高温超导磁悬浮冷发射装置供电控制系统的设计

介绍了一种基于单片机控制的供电控制系统,系统以ATMEL89C52为核心,以高温超导磁悬浮冷发射装置驱动系统为控制对象,实现了驱动装置的分段供电,实时检测到发射载体的运动速度,减小了供电系统的负荷,提高了驱动装置的运行效率。     

基于解析法的超导发电机磁场分析与结构优化

混合型高温超导发电机采用高温超导带材作励磁材料,结构上与传统电机有较大的不同,设计方法也不尽相同.本文基于傅里叶变换将超导发电机的励磁集中绕组等效为沿转子圆周正弦分布的激励源,建立了超导发电机磁场分析模型.对电机气隙磁场分布进行了求解,并分析了不同绕组张角时气隙磁密波形中的谐波含量.通过参数化分析,研究了不同环境屏、转子的尺寸对电机功率密度的影响.采用有限元法对磁场求解结果进行了验证,结果一致性较好.研究结果表明,励磁绕组张角会对电机气隙磁密波形产生影响,合理设置超导发电机环境屏及转子结构,可以提高超导发动机的功率密度.     

兆瓦级单边高温超导变压器设计及电磁特性分析

超导材料载流能力的提升及价格的下降,使得超导变压器在电力方面的应用具有广泛的前景.本文设计了一种三相1MVA级单边高温超导变压器并进行了电磁仿真计算.该变压器的铁芯为三柱式;高压绕组采用常规铜线材进行绕制,采用分段式结构;低压绕组使用铜包覆的第二代高温超导带材,由8饼线圈并联组成,并放置在装有液氮的复合玻璃钢杜瓦内.为了验证设计的合理性,使用有限元方法,对该变压器进行了数值分析,电磁仿真结果与设计值相符,对后续的经济实用型超导变压器制造具有指导意义.     

三相行波磁场中涂层超导线圈的电-磁-力特性研究

随着超导线圈在电力领域中的应用越来越广泛,该文利用有限元仿真软件对处于交变磁场中载流高温超导带材的电-磁-力特性进行了研究,通过超导体的非线性E-J本构关系和基于棱边元法的磁场强度法来求解超导线圈内的电流分布、线圈周围的磁场分布及其受到的电磁力大小等电磁特性,重点研究了在以涂层超导磁体为励磁线圈的直线牵引系统中超导线圈和三相绕组之间的电磁力大小.基于仿真结果,分析了超导线圈内电流分布随气隙的变化关系;线圈周围的磁场分布情况及其对超导线圈临界电流的影响;线圈受到的电磁力随时间和气隙的变化关系等,所得结果为高温超导直线电机的设计和应用提供参考依据.     

高速磁浮车用高温超导直线电动机的研究综述

高温超导直线电动机采用电流密度高、磁密强的高温超导磁体代替传统直线电动机的铜绕组线圈或永磁体,在相同输出功率等级条件下能够有效减少直线电动机的重量,提高效率与电磁推力,已经成为当前热门的研究趋势.详细论述了国内外高速磁悬浮车用高温超导直线电动机的发展现状,探讨了未来超高速磁悬浮列车用直线电动机的关键技术;最后探讨了高温...     

高温超导磁浮系统中驱动器电源的母线稳压控制器设计

本文研究了高温超导磁浮系统中由于永磁轨道的磁场分布不均匀而引起的驱动变频电源的逆变器母线电压的变化情况,将磁场分布不均匀引起的悬浮高度变化而导致的推力的变化直接简化成改变系统中直线感应电动推力的改变,采用双闭环控制器生成逆变器的驱动信号以驱动IGBT的方式调节母线电压的稳定性,用Matlab/Simulink以软件仿真的形式验证控制器器的合理性.用两种方式模拟了气隙磁场衰减辐值40%的稳压控制效果,仿真真结果表明它们对电压稳定性的控制基本没有区别,证明了文中所用控制方法适用于高温超导磁浮系统中.     

基于传输线理论电力高频脉冲在电缆上的传输与反射研究

针对电力高频脉冲在电缆上传输过程引起产生谐波等问题,基于传输线理论,在建立高频脉冲作用下电缆分布参数模型的基础上,探讨在高频脉冲驱动下长电缆传输产生的负面效应问题.论文结合三相交—直—交PWM变换电路带电动机负载状态下,较详细地分析讨论了PWM脉冲波在电缆上的传输和反射过程,研究电机端过电压的产生机理,分析引起电机定子绕组绝缘过早损坏,供电电源电压产生谐波的原因,并通过实验验证了理论分析的有效性.