中低速磁懸浮牽引供電系統(tǒng)研究和探究

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1、中低速磁懸浮牽引供電系統(tǒng)研究和探究　　摘要：文章對(duì)中低速磁懸浮牽引供電系統(tǒng)、輔助電源系統(tǒng)及控制系統(tǒng)的特性、組成及工作原理進(jìn)行分析與研究，并介紹了供電系統(tǒng)主要電氣設(shè)備及其用途，闡述了牽引供電系統(tǒng)在保證中低速磁懸浮列車中的安全、高效和穩(wěn)定性方面的作用和意義，以及中低速磁懸浮列車在未來的城市軌道交通中所起的重要作用和意義。關(guān)鍵詞：中低速磁懸??；牽引供電系統(tǒng)；控制系統(tǒng)0引言中低速磁懸浮列車相對(duì)現(xiàn)有的軌道列車，更具有平穩(wěn)舒適、安全、節(jié)能、環(huán)保、轉(zhuǎn)彎半徑小、爬坡能力強(qiáng)、運(yùn)用維護(hù)費(fèi)用低等優(yōu)點(diǎn)，適用于城市內(nèi)部、近距離城市和旅游景區(qū)的一種新型交通運(yùn)輸工具，也越來越受到人

2、們廣泛的關(guān)注。其懸浮、牽引導(dǎo)向和車輛結(jié)構(gòu)及供電技術(shù)是實(shí)現(xiàn)磁懸浮列車安全可靠運(yùn)行的重要保證和前提。8磁懸浮列車是通過電磁力完成懸浮和導(dǎo)向功能，其牽引力由線性電機(jī)產(chǎn)生。高速磁懸浮列車采用同步長(zhǎng)定子直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)的常導(dǎo)磁吸式或磁斥式系統(tǒng)，同步電機(jī)定子三相繞組鋪設(shè)在地面線路兩側(cè)，由地面一次控制的線性同步電機(jī)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)和導(dǎo)向，無需通過弓網(wǎng)受電方式供電。而中低速磁懸浮列車采用異步短定子直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)的常導(dǎo)磁吸式系統(tǒng)，線性感應(yīng)電機(jī)的定子繞組安裝在列車上，轉(zhuǎn)子鋪設(shè)在線路上，通過供電軌和車載受流裝置為車輛供電。本文將重點(diǎn)對(duì)中低速磁懸浮供電系統(tǒng)進(jìn)行分析與研究。1牽引供電系統(tǒng)1.

3、1牽引供電方式中低速磁浮列車的速度一般為100～200km/h，適用于城市公共軌道交通，包括市內(nèi)交通、市郊交通、市中區(qū)至機(jī)場(chǎng)、中心城市至衛(wèi)星城市以及區(qū)域性城市群交通。城市軌道交通的特點(diǎn)決定了中低速磁懸浮列車的牽引供電須采用直流電流制，接觸網(wǎng)為正極，鋼軌為負(fù)極，機(jī)車從相鄰兩變電所取電，即采用雙邊供電方式。其電壓等級(jí)選用國家推薦的DC750V或DC1500V，變電所采用交直流牽引變電所，牽引供電方式與目前廣泛使用的地鐵和輕軌基本相同。1.2牽引供電系統(tǒng)的組成牽引供電系統(tǒng)主要由牽引變電所、受流器、高壓電器柜、主牽引逆變器、輔助牽引逆變器、DC/DC變換器及各

4、種受電器構(gòu)成。城市交通的牽引供電設(shè)備較為簡(jiǎn)單，有牽引變電所，正常時(shí)雙邊并聯(lián)供電，故障情況下由相鄰牽引變電所實(shí)現(xiàn)越區(qū)供電（大雙邊供電）。變電所間距一般為2～4km（視供電電壓和負(fù)荷大小而定）。1.3牽引供電系統(tǒng)的工作原理8磁懸浮列車在運(yùn)行過程中，通過受流器從軌道獲取DC750V或DC1500V直流電源，經(jīng)過變換輸出四路電路，即：第一路：經(jīng)主牽引逆變器，變頻為電壓和頻率可調(diào)三相交流電，驅(qū)動(dòng)直線感應(yīng)電機(jī)，為磁懸浮列車提供牽引、制動(dòng)功率。第二路：經(jīng)輔助逆變器輸出AC380V交流電，為空調(diào)、氣泵、主牽引逆變器的風(fēng)機(jī)等車載設(shè)備供電，其中風(fēng)機(jī)又是主牽引逆變器工作的必

5、要條件。第三路：經(jīng)DC/DC變換器變換為DC280V直流電，供磁懸浮斬波器驅(qū)動(dòng)磁懸浮電磁鐵完成列車懸浮。第四路：經(jīng)DC/DC變換器變換為DC110V直流電，以滿足控制器、機(jī)械制動(dòng)器、照明、雨刮等設(shè)備用電要求，同時(shí)滿足系統(tǒng)調(diào)試用電要求。牽引供電系統(tǒng)示意圖如圖1所示：2輔助電源系統(tǒng)2.1輔助電源系統(tǒng)的特性中低速磁懸浮列車是一種高科技高度集成的交通工具，搭載了眾多現(xiàn)代設(shè)備，其所需電源制式和電壓等級(jí)不盡相同。輔助電源系統(tǒng)不僅要求提供種類不同的電源，而且其組成設(shè)備體積小、重量輕、噪音小，滿足車體結(jié)構(gòu)和運(yùn)行環(huán)境的影響，其輸出電源滿足列車各種負(fù)載工況的用電要求。2.

6、2輔助電源系統(tǒng)的組成8輔助電源系統(tǒng)主要設(shè)備包括：高壓隔離開關(guān)、DC330V懸浮電源、緊急逆變器、330V電磁系統(tǒng)、110V蓄電池組、低壓配電柜、DC330V配電柜等。2.3輔助電源系統(tǒng)的工作原理輔助電源系統(tǒng)將DC1500V電壓變換為車廂輔助電氣設(shè)備所用的交流電源和直流電源，負(fù)載包括懸浮系統(tǒng)、空調(diào)/采暖、空壓機(jī)組、列車照明、各系統(tǒng)控制電路、電動(dòng)車門以及車載信號(hào)與通信設(shè)備、蓄電池等所需的電源，同時(shí)提供相應(yīng)的配電及保護(hù)。輔助電源系統(tǒng)的負(fù)載主要分為三類，即：第一類是交流負(fù)載。由輔助逆變器供電，供電對(duì)象包括空壓機(jī)組、列車照明、DC110V控制電源等三相和單相交流

7、負(fù)載。為確保磁懸浮列車車底空間尺寸及重量的限制要求，列車編組交流電源采用分散供電的形式。第二類是330V直流負(fù)載。正常運(yùn)行時(shí)，由DC330V懸浮電源柜向車輛懸浮系統(tǒng)供電，輔助逆變器發(fā)生故障時(shí)增加風(fēng)機(jī)備用電源負(fù)載。DC330V懸浮電源在編組內(nèi)組成干線網(wǎng)，當(dāng)編組列車一臺(tái)DC330V懸浮電源柜發(fā)生故障時(shí)，剩余兩臺(tái)懸浮電源能繼續(xù)為車輛懸浮提供電源，維持故障情況下懸浮系統(tǒng)能夠正常運(yùn)行，也確保牽引逆變器散熱風(fēng)機(jī)的備用電源從懸浮系統(tǒng)取電運(yùn)轉(zhuǎn)。8第三類是110V直流負(fù)載。由110V控制電源柜向各系統(tǒng)控制電路、電動(dòng)車門、應(yīng)急照明、通風(fēng)、車載信號(hào)及通信設(shè)備提供電源，110

8、V控制電源在列車編組內(nèi)組成干線網(wǎng)。單車輔助電源系統(tǒng)供電示意圖如圖2所示。3主要電氣設(shè)備供電系統(tǒng)