磁懸浮列車在電力電子方面論文

1、 洛陽理工學(xué)院電力電子論文磁懸浮列車在電力電子方面的應(yīng)用 學(xué)號(hào)：130437 姓名：李亞慧 日期：2014 5 24摘要在本世紀(jì)五、六十年代，鐵路曾經(jīng)被認(rèn)為是一個(gè)夕陽運(yùn)輸產(chǎn)業(yè)。因?yàn)槊鎸?duì)航空、高速公路等運(yùn)輸對(duì)手的強(qiáng)勁挑戰(zhàn)，它蝸牛般的爬行速度，已越來越不適應(yīng)現(xiàn)代工業(yè)社會(huì)物流和人流的快速流動(dòng)需要了。但七十年代以來，特別是近幾年，隨著鐵路高速化成為世界的熱點(diǎn)和重點(diǎn)，鐵路重新贏回了它在各國交通運(yùn)輸格局中舉足輕重的地位。法國、日本、俄國、美國等國家列車時(shí)速由200公里向300公里飛速發(fā)展。據(jù)1995年舉行的國際鐵路會(huì)議預(yù)測，到本世紀(jì)末，德國、日本、法國等國家的高速鐵路運(yùn)營時(shí)速將達(dá)到360公里。作為目前最快

2、速的地面交通工具，磁懸浮列車技術(shù)的確有著其他地面交通技術(shù)無法比擬的優(yōu)勢。本論文從高速磁懸浮列車車載電源系統(tǒng)和磁懸浮列車三相輔助逆變電源設(shè)計(jì)兩方面講述。主要是電力電子技術(shù)方面的交變直（AC-DC）、直變交（DC-AC）、交變交（AC-AC）、直變直（DC-DC）即整流、逆變、斬波、變頻的應(yīng)用。其中包含半橋逆變、全橋逆變?nèi)嗄孀?、等電路。通過對(duì)車載電源系統(tǒng)各路供電段的認(rèn)識(shí)和三相輔助逆變電源的主電路及主要技術(shù)參數(shù)的認(rèn)識(shí)，讓我們大家對(duì)磁懸浮有大致了解。其實(shí)，磁懸浮運(yùn)載技術(shù)它不僅能夠用于陸上平面運(yùn)載，也可以用于海上運(yùn)載，還能用于垂直發(fā)射，美國就在試驗(yàn)用磁懸浮技術(shù)發(fā)射火箭；它在磁懸浮、直線驅(qū)動(dòng)、低溫超導(dǎo)、

3、電力電子、計(jì)算機(jī)控制與信息技術(shù)、醫(yī)療等多個(gè)領(lǐng)域都有極重要的價(jià)值概括的說，它是一種能帶動(dòng)眾多高新技術(shù)發(fā)展的基礎(chǔ)科學(xué)，又是一種具有極廣泛前景的應(yīng)用技術(shù)。我們可以預(yù)見，隨著超導(dǎo)材料和超低溫技術(shù)的發(fā)展，修建磁浮鐵路的成本、技術(shù)及性能都有可能會(huì)大大降低。到那時(shí)，磁浮鐵路作為一種快速、舒適的“綠色交通工具”，將會(huì)飛馳在祖國的大地。關(guān)鍵字：磁懸浮 電力電子技術(shù) 車載電源 三相輔助逆變電源21目錄磁懸浮列車1在電力電子方面的應(yīng)用1摘要1目錄2第一章 緒論31.1 磁懸浮列車的發(fā)展史31.2 什么是磁懸浮列車41.3 磁懸浮列車技術(shù)基礎(chǔ)41.4 磁懸浮列車總概4第二章 磁懸浮列車簡介52.1磁懸浮列車工作原理5

4、2.2磁懸浮列車技術(shù)系統(tǒng)62.3 磁懸浮列車優(yōu)缺點(diǎn)72.4磁懸浮列車發(fā)展歷史8第三章 高速磁懸浮列車車載電源系統(tǒng)103.1 車載電源系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能103.2 基本組件及結(jié)構(gòu)113.3 結(jié)構(gòu)功能123.3.1 外部供電123.3.2 440 V電源123.3.3 24 V電源143.3.4 230 V電源15第四章 磁懸浮列車三相輔助逆變電源的設(shè)計(jì)174.1 主要技術(shù)參數(shù)174.2 主電路184.3 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)194.4 控制技術(shù)19結(jié)論21參考文獻(xiàn)22第一章 緒論1.1 磁懸浮列車的發(fā)展史磁懸浮列車是自大約200年前斯蒂芬森的“火箭”號(hào)蒸氣機(jī)車問世以來鐵路技術(shù)最根本的突破。磁懸浮列車在今天看似乎

5、還是一個(gè)新鮮事物，其實(shí)它的理論準(zhǔn)備已有很長的歷史。磁懸浮技術(shù)的研究源于德國，早在1922年德國工程師赫爾曼·肯佩爾就提出了電磁懸浮原理，并于1934年申請(qǐng)了磁懸浮列車的專利。進(jìn)入70年代以后，隨著世界工業(yè)化國家經(jīng)濟(jì)實(shí)力的不斷加強(qiáng)，為提高交通運(yùn)輸能力以適應(yīng)其經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要，德國、日本、美國、加拿大、法國、英國等發(fā)達(dá)國家相繼開始籌劃進(jìn)行磁懸浮運(yùn)輸系統(tǒng)的開發(fā)。而美國和前蘇聯(lián)則分別在七八十年代放棄了這項(xiàng)研究計(jì)劃，目前只有德國和日本仍在繼續(xù)進(jìn)行磁懸浮系統(tǒng)的研究，并均取得了令世人矚目的進(jìn)展。下面把各主要國家對(duì)磁浮鐵路的研究情況作一簡要介紹。日本于1962年開始研究常導(dǎo)磁浮鐵路。此后由于超導(dǎo)技術(shù)的

6、迅速發(fā)展，從70年代初開始轉(zhuǎn)而研究超導(dǎo)磁浮鐵路。1972年首次成功地進(jìn)行了2.2噸重的超導(dǎo)磁浮列車實(shí)驗(yàn)，其速度達(dá)到每小時(shí)50公里。1977年12月在宮崎磁浮鐵路試驗(yàn)線上，最高速度達(dá)到了每小時(shí)204公里，到1979年12月又進(jìn)一步提高到517公里。1982年11月，磁浮列車的載人試驗(yàn)獲得成功。1995年，載人磁浮列車試驗(yàn)時(shí)的最高時(shí)速達(dá)到411公里。為了進(jìn)行東京至大阪間修建磁浮鐵路的可行性研究，于1990年又著手建設(shè)山梨磁懸浮鐵路試驗(yàn)線，首期18.4公里長的試驗(yàn)線已于1996年全部建設(shè)完成。德國對(duì)磁浮鐵路的研究始于1968年（當(dāng)時(shí)的聯(lián)邦德國）。研究初期，常導(dǎo)和超導(dǎo)并重，到1977年，先后分別研制出

7、常導(dǎo)電磁鐵吸引式和超導(dǎo)電磁鐵相斥式試驗(yàn)車輛，試驗(yàn)時(shí)的最高時(shí)速達(dá)到400公里。后來經(jīng)過分析比較認(rèn)為，超導(dǎo)磁浮鐵路所需的技術(shù)水平太高，短期內(nèi)難以取得較大進(jìn)展，遂決定以后只集中力量發(fā)展常導(dǎo)磁浮鐵路。1978年，決定在埃姆斯蘭德修建全長31.5公里的試驗(yàn)線，并于1980年開工興建，1982年開始進(jìn)行不載人試驗(yàn)。列車的最高試驗(yàn)速度在1983年底達(dá)到每小時(shí)300公里，1984年又進(jìn)一步增至400公里。目前，德國在常導(dǎo)磁浮鐵路研究方面的技術(shù)已趨成熟。與日本和德國相比，英國對(duì)磁浮鐵路的研究起步較晚，從1973年才開始。但是，英國則是最早將磁浮鐵路投入商業(yè)運(yùn)營的國家之一。1984年4月，伯明翰機(jī)場至英特納雄納爾

8、車站之間一條600米長的磁浮鐵路正式通車營業(yè)。旅客乘坐磁浮列車從伯明翰機(jī)場到英特納雄納爾火車站僅需90秒鐘。令人遺憾的是，在1995年，這趟一度是世界上唯一從事商業(yè)運(yùn)營的磁浮列車在運(yùn)行了11年之后被宣布停止?fàn)I業(yè)，其運(yùn)送旅客的任務(wù)由機(jī)場班車所取代。1.2 什么是磁懸浮列車磁懸浮列車是一種采用無接觸的電磁懸浮、導(dǎo)向和驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的磁懸浮高速列車系統(tǒng)。它的時(shí)速可達(dá)到500公里以上，是當(dāng)今世界最快的地面客運(yùn)交通工具，有速度快、爬坡能力強(qiáng)、能耗低運(yùn)行時(shí)噪音小、安全舒適、不燃油，污染少等優(yōu)點(diǎn)。并且它采用采用高架方式，占用的耕地很少。磁懸浮列車意味著這些火車?yán)么诺幕驹響腋≡趯?dǎo)軌上來代替舊的鋼輪和軌道列車。

9、磁懸浮技術(shù)利用電磁力將整個(gè)列車車廂托起，擺脫了討厭的摩擦力和令人不快的鏘鏘聲，實(shí)現(xiàn)與地面無接觸、無燃料的快速“飛行”。 稍有物理知識(shí)的人都知道：把兩塊磁鐵相同的一極靠近，它們就相互排斥，反之，把相反的一極靠近，它們就互相吸引。托起磁懸浮列車的，那似乎神秘的懸浮之力，其實(shí)就是這兩種吸引力與排斥力。應(yīng)用準(zhǔn)確的定義來說，磁懸浮列車實(shí)際上是依靠電磁吸力或電動(dòng)斥力將列車懸浮于空中并進(jìn)行導(dǎo)向，實(shí)現(xiàn)列車與地面軌道間的無機(jī)械接觸，再利用線性電機(jī)驅(qū)動(dòng)列車運(yùn)行。雖然磁懸浮列車仍然屬于陸上有軌交通運(yùn)輸系統(tǒng)，并保留了軌道、道岔和車輛轉(zhuǎn)向架及懸掛系統(tǒng)等許多傳統(tǒng)機(jī)車車輛的特點(diǎn)，但由于列車在牽引運(yùn)行時(shí)與軌道之間無機(jī)械接觸，

10、因此從根本上克服了傳統(tǒng)列車輪軌粘著限制、機(jī)械噪聲和磨損等問題，所以它也許會(huì)成為人們夢寐以求的理想陸上交通工具。 根據(jù)吸引力和排斥力的基本原理，國際上磁懸浮列車有兩個(gè)發(fā)展方向。一個(gè)是以德國為代表的常規(guī)磁鐵吸引式懸浮系統(tǒng)EMS系統(tǒng)，利用常規(guī)的電磁鐵與一般鐵性物質(zhì)相吸引的基本原理，把列車吸引上來，懸空運(yùn)行，懸浮的氣隙較小，一般為10毫米左右。常導(dǎo)型高速磁懸浮列車的速度可達(dá)每小時(shí)400-500公里，適合于城市間的長距離快速運(yùn)輸；另一個(gè)是以日本的為代表的排斥式懸浮系統(tǒng)EDS系統(tǒng)，它使用超導(dǎo)的磁懸浮原理，使車輪和鋼軌之間產(chǎn)生排斥力，使列車懸空運(yùn)行，這種磁懸浮列車的懸浮氣隙較大，一般為100毫米左右，速度可

11、達(dá)每小時(shí)500公里以上。這兩個(gè)國家都堅(jiān)定地認(rèn)為自己國家的系統(tǒng)是最好的，都在把各自的技術(shù)推向?qū)嵱没A段。估計(jì)到下一個(gè)世紀(jì)，這兩種技術(shù)路線將依然并存。1.3 磁懸浮列車技術(shù)基礎(chǔ)磁懸浮列車主要由懸浮系統(tǒng)、推進(jìn)系統(tǒng)和導(dǎo)向系統(tǒng)三大部分組成，見圖3。盡管可以使用與磁力無關(guān)的推進(jìn)系統(tǒng)，但在目前的絕大部分設(shè)計(jì)中，這三部分的功能均由磁力來完成。1.4 磁懸浮列車總概 西安，距北京1000多公里，原先要17個(gè)小時(shí)，現(xiàn)在要14個(gè)小時(shí)，可是你知道嗎？普通磁懸浮列車的時(shí)速就可以達(dá)到500公里/小時(shí)，那么，就只需要不到3個(gè)小時(shí)，跟飛機(jī)差不多了！ 但要使列車在如此高的速度下持續(xù)行駛，傳統(tǒng)的車輪加鋼軌組成的系統(tǒng)，已經(jīng)無能為力

12、了。就要求要考慮到噪音、震動(dòng)、車輪和鋼軌磨損等因素，所以，要進(jìn)一步提高速度，必須轉(zhuǎn)向新的技術(shù)。 盡管我們還將磁懸浮列車的軌道稱為"鐵路"，但這兩個(gè)字已經(jīng)不夠貼切了。就拿鐵軌來說，實(shí)際上它已不復(fù)存在。軌道只剩下一條，而且也不能稱其為"軌道"了，因?yàn)檩喿硬]有從上面滾過。事實(shí)上，磁懸浮列車連輪子也沒有了。"鐵路"上行駛的這種超級(jí)列車并沒有傳統(tǒng)意義上的牽引機(jī)車，它運(yùn)行時(shí)并不接觸地面，只是在離軌道10厘米的高度"飛行"。第二章 磁懸浮列車簡介磁懸浮列車是一種靠磁懸浮力（即磁的吸力和排斥力）來推動(dòng)的列車。由于其軌道的磁力使之

13、懸浮在空中，行走時(shí)不同于其他列車需要接觸地面，因此只受來自空氣的阻力。磁懸浮列車的最高速度可達(dá)每小時(shí)500公里以上，比輪軌高速列的300多公里還要快。磁懸浮技術(shù)的研究源于德國，早在1922年，德國工程師赫爾曼·肯佩爾就提出了電磁懸浮原理，并于1934年申請(qǐng)了磁懸浮列車的專利。1970年以后，隨著世界工業(yè)化國家經(jīng)濟(jì)實(shí)力的不斷加強(qiáng)，為提高交通運(yùn)輸能力以適應(yīng)其經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要，德國、日本等發(fā)達(dá)國家以及中國都相繼開始籌劃進(jìn)行磁懸浮運(yùn)輸系統(tǒng)的開發(fā)。2.1磁懸浮列車工作原理磁懸浮列車?yán)秒姶朋w“同名磁極相互排斥，異名磁極相互吸引”的原理，讓磁鐵具有抗拒地心引力的能力，使車體完全脫離軌道，懸浮在距離

14、軌道約1厘米處，騰空行駛，創(chuàng)造了近乎“零高度”空間飛行的奇跡。由于磁鐵有同名磁極相互排斥、異名磁極相互吸引兩種形式，故磁懸浮列車也有兩種相應(yīng)的形式：一種是利用磁鐵同名磁極相互排斥原理而設(shè)計(jì)的電磁運(yùn)行系統(tǒng)的磁懸浮列車，它利用車上超導(dǎo)體電磁鐵形成的磁場與軌道上線圈形成的磁場之間所產(chǎn)生的相斥力，使車體懸浮運(yùn)行的鐵路；另一種則是利用磁鐵異名磁極相互吸引原理而設(shè)計(jì)的電動(dòng)力運(yùn)行系統(tǒng)的磁懸浮列車，它是在車體底部及兩側(cè)倒轉(zhuǎn)向上的頂部安裝磁鐵，在T形導(dǎo)軌的上方和伸臂部分下方分別設(shè)反作用板和感應(yīng)鋼板，控制電磁鐵的電流，使電磁鐵和導(dǎo)軌間保持1015毫米的間隙，并使導(dǎo)軌鋼板的排斥力與車輛的重力平衡，從而使車體懸浮于車

15、道的導(dǎo)軌面上運(yùn)行。通俗的講就是，在位于軌道兩側(cè)的線圈里流動(dòng)的交流電，能將線圈變?yōu)殡姶朋w。由于它與列車上的超導(dǎo)電磁體的相互作用，就使列車開動(dòng)起來。列車前進(jìn)是因?yàn)榱熊囶^部的電磁體（N極）被安裝在靠前一點(diǎn)的軌道上的電磁體（S極）所吸引，并且同時(shí)又被安裝在軌道上稍后一點(diǎn)的電磁體（N極）所排斥。當(dāng)列車前進(jìn)時(shí)，在線圈里流動(dòng)的電流流向就反轉(zhuǎn)過來了。其結(jié)果就是原來那個(gè)S極線圈，變?yōu)镹極線圈了，反之亦然。這樣，列車由于電磁極性的轉(zhuǎn)換而得以持續(xù)向前奔馳。根據(jù)車速，通過電能轉(zhuǎn)換器調(diào)整在線圈里流動(dòng)的交流電的頻率和電壓。穩(wěn)定性由導(dǎo)向系統(tǒng)來控制?！俺?dǎo)型磁吸式”導(dǎo)向系統(tǒng)，是在列車側(cè)面安裝一組專門用于導(dǎo)向的電磁鐵。列車發(fā)生

16、左右偏移時(shí)，列車上的導(dǎo)向電磁鐵與導(dǎo)向軌的側(cè)面相互作用，產(chǎn)生排斥力，使車輛恢復(fù)正常位置。列車如運(yùn)行在曲線或坡道上時(shí)，控制系統(tǒng)通過對(duì)導(dǎo)向磁鐵中的電流進(jìn)行控制，達(dá)到控制運(yùn)行目的。2.2磁懸浮列車技術(shù)系統(tǒng)磁懸浮列車主要由懸浮系統(tǒng)、推進(jìn)系統(tǒng)和導(dǎo)向系統(tǒng)三大部分組成，盡管可以使用與磁力無關(guān)的推進(jìn)系統(tǒng)，但在絕大部分設(shè)計(jì)中，這三部分的功能均由磁力來完成。2.2.1懸浮系統(tǒng)懸浮系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，可以分為兩個(gè)方向，分別是德國所采用的常導(dǎo)型和日本所采用的超導(dǎo)型。從懸浮技術(shù)上講就是電磁懸浮系統(tǒng)（EMS）和電力懸浮系統(tǒng)（EDS）。（EMS）是一種吸力懸浮系統(tǒng)，是結(jié)合在機(jī)車上的電磁鐵和導(dǎo)軌上的鐵磁軌道相互排斥產(chǎn)生懸浮。常導(dǎo)磁懸浮

17、列車工作時(shí)，首先調(diào)整車輛下部的懸浮和導(dǎo)向電磁鐵的電磁排斥力，與地面軌道兩側(cè)的繞組發(fā)生磁鐵反作用將列車浮起。在車輛下部的導(dǎo)向電磁鐵與軌道磁鐵的反作用下，使車輪與軌道保持一定的側(cè)向距離，實(shí)現(xiàn)輪軌在水平方向和垂直方向的無接觸支撐和無接觸導(dǎo)向。車輛與行車軌道之間的懸浮間隙為10毫米，是通過一套高精度電子調(diào)整系統(tǒng)得以保證的。此外由于懸浮和導(dǎo)向?qū)嶋H上與列車運(yùn)行速度無關(guān)，所以即使在停車狀態(tài)下列車仍然可以進(jìn)入懸浮狀態(tài)。 （EDS）將磁鐵使用在運(yùn)動(dòng)的機(jī)車上以在導(dǎo)軌上產(chǎn)生電流。由于機(jī)車和導(dǎo)軌的縫隙減少時(shí)電磁斥力會(huì)增大，從而產(chǎn)生的電磁斥力提供了穩(wěn)定的機(jī)車的支撐和導(dǎo)向。然而機(jī)車必須安裝類似車輪一樣的裝置對(duì)機(jī)車在“起飛

18、”和“著陸”時(shí)進(jìn)行有效支撐，這是因?yàn)镋DS在機(jī)車速度低于大約25英里/小時(shí)無法保證懸浮。EDS系統(tǒng)在低溫超導(dǎo)技術(shù)下得到了更大的發(fā)展。超導(dǎo)磁懸浮列車的最主要特征就是其超導(dǎo)元件在相當(dāng)?shù)偷臏囟认滤哂械耐耆珜?dǎo)電性和完全抗磁性。超導(dǎo)磁鐵是由超導(dǎo)材料制成的超導(dǎo)線圈構(gòu)成，它不僅電流阻力為零，而且可以傳導(dǎo)普通導(dǎo)線根本無法比擬的強(qiáng)大電流，這種特性使其能夠制成體積小功率強(qiáng)大的電磁鐵。超導(dǎo)磁懸浮列車的車輛上裝有車載超導(dǎo)磁體并構(gòu)成感應(yīng)動(dòng)力集成設(shè)備，而列車的驅(qū)動(dòng)繞組和懸浮導(dǎo)向繞組均安裝在地面導(dǎo)軌兩側(cè)，車輛上的感應(yīng)動(dòng)力集成設(shè)備由動(dòng)力集成繞組、感應(yīng)動(dòng)力集成超導(dǎo)磁鐵和懸浮導(dǎo)向超導(dǎo)磁鐵三部分組成。當(dāng)向軌道兩側(cè)的驅(qū)動(dòng)繞組提供與

19、車輛速度頻率相一致的三相交流電時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生一個(gè)移動(dòng)的電磁場，因而在列車導(dǎo)軌上產(chǎn)生磁波，這時(shí)列車上的車載超導(dǎo)磁體就會(huì)受到一個(gè)與移動(dòng)磁場相同步的推力，正是這種推力推動(dòng)列車前進(jìn)。其原理就像沖浪運(yùn)動(dòng)一樣，沖浪者是站在波浪的頂峰并由波浪推動(dòng)他快速前進(jìn)的。與沖浪者所面對(duì)的難題相同，超導(dǎo)磁懸浮列車要處理的也是如何才能準(zhǔn)確地駕馭在移動(dòng)電磁波的頂峰運(yùn)動(dòng)的問題。為此，在地面導(dǎo)軌上安裝有探測車輛位置的高精度儀器，根據(jù)探測儀傳來的信息調(diào)整三相交流電的供流方式，精確地控制電磁波形以使列車能良好地運(yùn)行。2.2.2推進(jìn)系統(tǒng)磁懸浮列車的驅(qū)動(dòng)運(yùn)用同步直線電動(dòng)機(jī)的原理。車輛下部支撐電磁鐵線圈的作用就像是同步直線電動(dòng)機(jī)的勵(lì)磁線圈，

20、地面軌道內(nèi)側(cè)的三相移動(dòng)磁場驅(qū)動(dòng)繞組起到電樞的作用，它就像同步直線電動(dòng)機(jī)的長定子繞組。從電動(dòng)機(jī)的工作原理可以知道，當(dāng)作為定子的電樞線圈有電時(shí)，由于電磁感應(yīng)而推動(dòng)電機(jī)的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)。同樣，當(dāng)沿線布置的變電所向軌道內(nèi)側(cè)的驅(qū)動(dòng)繞組提供三相調(diào)頻調(diào)幅電力時(shí)，由于電磁感應(yīng)作用承載系統(tǒng)連同列車一起就像電機(jī)的“轉(zhuǎn)子”一樣被推動(dòng)做直線運(yùn)動(dòng)。從而在懸浮狀態(tài)下，列車可以完全實(shí)現(xiàn)非接觸的牽引和制動(dòng)。2.2.3導(dǎo)向系統(tǒng)導(dǎo)向系統(tǒng)是一種測向力來保證懸浮的機(jī)車能夠沿著導(dǎo)軌的方向運(yùn)動(dòng)。必要的推力與懸浮力相類似，也可以分為引力和斥力。在機(jī)車底板上的同一塊電磁鐵可以同時(shí)為導(dǎo)向系統(tǒng)和懸浮系統(tǒng)提供動(dòng)力，也可以采用獨(dú)立的導(dǎo)向系統(tǒng)電磁鐵。2.3

21、 磁懸浮列車優(yōu)缺點(diǎn)2.3.1 磁懸浮列車優(yōu)點(diǎn) （1）磁懸浮列車運(yùn)行時(shí)與軌道保持一定的間隙（一般為-厘米），因此無摩擦、運(yùn)行安全、平穩(wěn)舒適、無雜訊，可以實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)化運(yùn)行。 （2）磁懸浮列車車輛使用壽命可達(dá)35年，而普通有軌列車只有20至25年。磁懸浮列車的路軌壽命是80年，普通路軌道60年。（3）磁懸浮列車啟動(dòng)后秒即達(dá)到最大速度，目前的最高時(shí)速是公里。據(jù)德國科學(xué)家預(yù)測，到年，磁懸浮列車采用新技術(shù)后，時(shí)速將達(dá)公里。而一般鐵軌列車的最高時(shí)速為公里。上?，F(xiàn)已建成的磁懸浮列車線，其最高時(shí)速為500公里。（4）磁懸浮高速列車噪音低，節(jié)能，占地面積少，這是其他陸路交通系統(tǒng)無法與之相比的。這種創(chuàng)新的無接觸軌道

22、技術(shù)帶來了極大的機(jī)動(dòng)性，但卻不會(huì)對(duì)環(huán)境造成負(fù)擔(dān)。 與新一代的汽車發(fā)動(dòng)機(jī)相似，在同等功率下，磁懸浮高速列車比高速鐵路所消耗的能源要少的多。或者反過來說：在耗能相同的情況下，磁懸浮高速列車的效率要高得多。 2.3.2磁懸浮列車缺點(diǎn)（1）由于磁懸浮系統(tǒng)是憑借電磁力來進(jìn)行懸浮，導(dǎo)向和驅(qū)動(dòng)功能的，一旦斷電，磁懸浮列車將發(fā)生嚴(yán)重的安全事故，因此斷電后磁懸浮的安全保障措施仍然沒有得到完全解決。（2）強(qiáng)磁場對(duì)人的健康，生態(tài)環(huán)境的平衡與電子產(chǎn)品的運(yùn)行影響仍需進(jìn)一步研究。（3）造價(jià)昂貴。2.4磁懸浮列車發(fā)展歷史德國曾在80年代于柏林鋪設(shè)磁懸浮列車系統(tǒng)。英國的伯明翰國際機(jī)場曾于1984年至1995年使用低速磁懸浮列

23、車，全長600米。由于可靠性的問題，該線后來也改用單軌列車行走。德國的Transrapid公司于2001年于中國上海浦東國際機(jī)場至地鐵龍陽路站興建磁懸浮列車系統(tǒng)，并于2002年正式啟用。該線全長30公里，列車最高時(shí)速達(dá)430公里，由起點(diǎn)至終點(diǎn)站只需八分鐘。"十二五"期間，中國對(duì)交通運(yùn)輸發(fā)展規(guī)劃中，將磁懸浮發(fā)展提出了新的希望，按照安全可靠、先進(jìn)高效、經(jīng)濟(jì)適用、綠色環(huán)保的要求，依托重大工程項(xiàng)目，通過消化、吸收再創(chuàng)新和系統(tǒng)集成創(chuàng)新以及原始創(chuàng)新，增強(qiáng)自主發(fā)展能力與核心競爭力，進(jìn)一步提升技術(shù)和裝備水平。加大交通運(yùn)輸新技術(shù)、新裝備的開發(fā)和應(yīng)用，加快推進(jìn)具有我國自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的技術(shù)與裝備的

24、市場化和產(chǎn)業(yè)化，帶動(dòng)相關(guān)產(chǎn)業(yè)升級(jí)和壯大。研究設(shè)置能耗和排放限值標(biāo)準(zhǔn)，研究制定裝備技術(shù)政策，促進(jìn)技術(shù)裝備的現(xiàn)代化。推進(jìn)先進(jìn)、適用的軌道交通技術(shù)與裝備的研發(fā)和應(yīng)用，全面實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化。提升鐵路高速動(dòng)車組、大功率電力機(jī)車、重載貨車等先進(jìn)裝備的安全性和可靠性，提高空調(diào)客車比例和專用貨車比例，推進(jìn)高速動(dòng)車組譜系化，以及城際列車與城市軌道交通車輛等先進(jìn)技術(shù)裝備的研制與應(yīng)用。通過工程應(yīng)用帶動(dòng)技術(shù)研發(fā)，突破軌道交通通信信號(hào)、牽引制動(dòng)、運(yùn)行控制等關(guān)鍵核心技術(shù)，系統(tǒng)掌握高速磁懸浮技術(shù)，優(yōu)化完善中低速磁懸浮技術(shù)。在中小城市與城鎮(zhèn)之間及城鎮(zhèn)分布較為密集的走廊經(jīng)濟(jì)帶上，視運(yùn)輸需求，加密高等級(jí)公路網(wǎng)絡(luò)、提升省道技術(shù)等級(jí)或以城

25、市快速路的形式建設(shè)相對(duì)開放的快捷通道，并注重與區(qū)際交通網(wǎng)絡(luò)的銜接。另一方面，2012年，中國共有城鎮(zhèn)人口7.12億人，占總?cè)丝诒戎貫?2.6%，比上年末提高1.3個(gè)百分點(diǎn)。這意味著，如果把在城鎮(zhèn)工作和生活六個(gè)月以上的農(nóng)民工算上，中國城鎮(zhèn)化比率已達(dá)到52.6%。在城鎮(zhèn)化和"十二五"的規(guī)劃下，磁懸浮列車再次成為了人們關(guān)注的焦點(diǎn)和未來國家的戰(zhàn)略目標(biāo)。2012年中低速磁懸浮列車是一種新近發(fā)展起來的新型綠色軌道交通裝備，它利用電磁鐵吸引力使列車"浮 "于空中平穩(wěn)運(yùn)行，無摩擦、零排放、低噪聲，可帶給乘客貼地飛行的新體驗(yàn)。磁懸浮列車以其速度快，高效，環(huán)保，安全，無噪音

26、無污染的優(yōu)點(diǎn)磁懸浮類車的發(fā)展與國家的發(fā)展規(guī)劃不謀而合。由此可見隨著未來磁懸浮市場第三章 高速磁懸浮列車車載電源系統(tǒng)上海高速磁懸浮列車是世界上第一條商業(yè)運(yùn)行的高速磁懸浮列車。簡述了高速磁懸浮列車車載電源系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及功能，并詳細(xì)闡述其系統(tǒng)的各個(gè)基本組件、部件的結(jié)構(gòu)及功能。 磁懸浮列車結(jié)構(gòu)如圖3-1。我國在本世紀(jì)之初引進(jìn)德國技術(shù)，在上海建設(shè)世界第一條高速磁懸浮列車商業(yè)運(yùn)行線。上海引進(jìn)的常導(dǎo)高速磁浮車輛是整個(gè)高速磁懸浮交通的核心技術(shù)之一，而車載電源系統(tǒng)又是車輛的核心技術(shù)之一。經(jīng)多年運(yùn)行，顯示出該技術(shù)的優(yōu)越性。本文介紹該車載電源系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能。圖3-1 磁懸浮列車的結(jié)構(gòu)示意圖3.1 車載電源系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和

27、功能 上海磁懸浮列車采用了如下的供電方案：列車在速度小于20 km/h時(shí)完全由供電軌供電；列車速度在約20100 km/h時(shí)由地面的供電軌與列車自帶的直線發(fā)電機(jī)聯(lián)合對(duì)車輛供電；在列車速度大于100 km/h時(shí)完全由直線發(fā)電機(jī)供電；車載蓄電池作為列車緊急或故障運(yùn)行情況下的電源；在使用渦流制動(dòng)器緊急制動(dòng)時(shí)，高速運(yùn)行段（速度大于約150 km/h）電能由直線發(fā)電機(jī)提供，當(dāng)較低速度時(shí)直線發(fā)電機(jī)電能不能滿足渦流制動(dòng)需要，此時(shí)由蓄電池與直線發(fā)電機(jī)聯(lián)合提供電能，緊急制動(dòng)過程中不使用供電軌向列車供電。 每一節(jié)車的車載電源包括以下幾部分： 4套相互獨(dú)立的440 V直流電源，每套最大容量為128 kW； 4套相互

28、獨(dú)立的24 V直流電源，每套容量為1.6 kW； 2套相互獨(dú)立的230 V三相交流電源，每套容量約為5.5 kW； 1套外部440 V直流供電電源。440 V電源是車上的主電源，24 V電源與230 V電源都是通過相應(yīng)的變流設(shè)備從440 V電源變換得到的。24 V電源是車上的控制電源，主要向控制設(shè)備供電。每套440 V電源與24 V電源上都接有一組蓄電池作為備用電源。440 V電源與24 V電源都有較大的冗余，當(dāng)部分供電設(shè)備出現(xiàn)故障時(shí)不會(huì)影響對(duì)車輛的供電。230 V電源則主要向車上與安全無關(guān)的用電設(shè)備供電，它在每節(jié)車上沒有冗余。3.2 基本組件及結(jié)構(gòu) 整個(gè)車載電源主要包括如下組件： 440 V

29、直流車載電源基本組件。它包括的部件為：440 V車載電源開關(guān)箱；440 V蓄電池箱；蓄電池通風(fēng)機(jī)；升壓斬波器。 24 V直流車載電源基本組件。它包括的部件為：24 V蓄電池箱；蓄電池通風(fēng)機(jī)；DC-DC變流器；24 V車載電源配電柜；24 V車載電源開關(guān)箱。 230 V交流車載電源基本組件。它包括的部件為：230 V車載電源開關(guān)箱；230 V車載逆變器及230 V車載電源配電柜。 外部供電基本組件。它包括的部件為：外部供電車載電源；開關(guān)箱受流器；受流器的氣動(dòng)控制組件。 車載電源供電部件的關(guān)系結(jié)構(gòu)如圖3-2所示。 圖3-2 車載電源供電部件關(guān)系結(jié)構(gòu)圖 大部分的車載供電設(shè)備都布置在車廂夾層中。車廂夾

30、層分上下兩層布置，分別布置有許多插接箱體。其中供電設(shè)備中只有升壓斬波器布置在夾層下層，其他的布置在夾層上層，還有部分布置在車廂內(nèi)部。3.3 結(jié)構(gòu)功能 3.3.1 外部供電外部供電用于當(dāng)列車速度小于100 km/h時(shí)對(duì)列車供電，以及停車時(shí)對(duì)列車供電及對(duì)蓄電池進(jìn)行充電。列車通過車上的受流器與鋪設(shè)在線路上的供電軌接觸，將地面的電能傳輸?shù)杰嚿希⑼ㄟ^相應(yīng)的變流與配電裝置將電能分配到各用電設(shè)備。每節(jié)車有2組受流器：1組受流器由2個(gè)受流器組成，每組的2個(gè)受流器分別布置在車輛的左右兩側(cè)。一側(cè)接外部供電電源正極，另一側(cè)接外部供電電源負(fù)極。電源正負(fù)極都有2個(gè)受流器供電，所以一個(gè)受流器故障并不影響供電軌對(duì)列車的供

31、電。每節(jié)車有2個(gè)外部供電車載電源開關(guān)箱，接受來自于受流器的電流。每個(gè)外部供電車載電源開關(guān)箱上有16根（端車15根）輸出電纜，每根電纜兩端分別由額定值為25 A/660 V的保險(xiǎn)器加以保護(hù)。2個(gè)外部供電車載電源開關(guān)箱的32根輸出電纜（端車30根）被分別送到所在車輛的32（端車30）個(gè)升壓斬波器中，升壓斬波器將電纜的連續(xù)輸入電流限制在15 A內(nèi)。從受流器到車載電源開關(guān)箱內(nèi)的保險(xiǎn)器間的電纜具有接地與短路保護(hù)功能。 3.3.2 440 V電源 440 V車載電源主要用于向下列設(shè)備提供電能：懸浮控制系統(tǒng)、導(dǎo)向控制系統(tǒng)、渦流制動(dòng)器、空調(diào)器、440 V蓄電池加熱器、DC-DC變流器、230 V逆變器等。每節(jié)

32、車DC-DC變流器有4個(gè)，分別掛接在相應(yīng)的4個(gè)440 V電源上。230 V逆變器有7個(gè)，其中2個(gè)用于230 V 電源，掛接在2個(gè)不同的440 V電源上；4個(gè)用于空調(diào)電源（2個(gè)用于空調(diào)壓縮機(jī)，2個(gè)用于空調(diào)通風(fēng)機(jī)），分別掛接在相應(yīng)的4個(gè)440 V電源上；1個(gè)用于氣動(dòng)設(shè)備供電，掛接在1個(gè)440 V電源上。440 V蓄電池加熱器分為4組直接掛接在相應(yīng)的440 V電源上。每節(jié)車的4個(gè)440 V車載電源彼此相互獨(dú)立，并在440V電源之間及440V電源與230V交流電源、24V電源間采取了安全隔離措施。440 V電源采用了IT網(wǎng)絡(luò)接地方式。440 V車載電源有3種電源：來自供電軌的440 V直流電、直線發(fā)電

33、機(jī)發(fā)出的交流電和440 V蓄電池提供的440 V直流電。外部供電與直線發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的電能都要先送到升壓斬波器中進(jìn)行整流、升壓。外部供電之所以也要進(jìn)行整流的原因是列車在線路上是往返行駛的，在正反兩個(gè)方向上行駛時(shí)外部供電電流流入升壓斬波器的方向相反，所以也需要經(jīng)過整流器進(jìn)行整流。 1. 直線發(fā)電機(jī) 每節(jié)中間車有160個(gè)直線發(fā)電機(jī)，每節(jié)端車有150個(gè)直線發(fā)電機(jī)。直線發(fā)電機(jī)線圈嵌在懸浮電磁鐵磁極鐵心中，但只在懸浮電磁鐵的主磁極中才有直線發(fā)電機(jī)線圈。每個(gè)主磁極上有2個(gè)串聯(lián)的直線發(fā)電機(jī)線圈，每個(gè)線圈為28匝，這2個(gè)直線發(fā)電機(jī)線圈構(gòu)成一個(gè)直線發(fā)電機(jī)。直線發(fā)電機(jī)發(fā)出的電能通過相應(yīng)的導(dǎo)線輸入到升壓斬波器進(jìn)行整流及

34、升壓。每一個(gè)直線發(fā)電機(jī)的輸出電能的容量為3.2 kW。直線發(fā)電機(jī)在懸浮電磁鐵磁極中的具體位置如圖3-3所示。 圖3-3 直線發(fā)電機(jī)位置圖 2. 升壓斬波器 升壓斬波器將來自于直線發(fā)電機(jī)與供電軌的電能變流后輸送給各用電設(shè)備，同時(shí)對(duì)車載440 V蓄電池的充放電進(jìn)行監(jiān)測與控制。一節(jié)中間車有32個(gè)升壓斬波器，一節(jié)端車有30個(gè)升壓斬波器。 升壓斬波器的主要功能如下： 將直線發(fā)電機(jī)發(fā)出的電能轉(zhuǎn)換為440 V直流電； 將外部供電軌的直流電能轉(zhuǎn)換為440 V直流電；控制蓄電池充電電流大小及充電功率大?。?控制蓄電池充電電壓大??； 監(jiān)測蓄電池放電情況； 通過輸出端對(duì)各用電設(shè)備供應(yīng)440 V直流電；通過內(nèi)部CAN

35、卡診斷升壓斬波器狀態(tài)； 升壓斬波器的位置識(shí)別功能； 升壓斬波器具有過壓與欠壓保護(hù)； 對(duì)升壓斬波器機(jī)箱散熱片溫度進(jìn)行監(jiān)測；11對(duì)升壓斬波器內(nèi)部的開關(guān)電源狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測； 12對(duì)外部供電進(jìn)行監(jiān)測與控制； 13短路保護(hù)功能（過流保護(hù)）。 升壓斬波器由直線發(fā)電機(jī)單獨(dú)供電還是和外部供電軌一起供電取決于車載電源控制發(fā)出的“供電啟動(dòng)”信號(hào)與“起浮”信號(hào)的邏輯組合。 3. 440 V車載電源開關(guān)箱 440 V車載電源開關(guān)箱用于實(shí)現(xiàn)440 V車載電源的配電及電路保護(hù)。每節(jié)車有4個(gè)440 V車載電源開關(guān)箱，各440 V車載電源開關(guān)箱間相互獨(dú)立。440 V車載電源開關(guān)箱功能為： 控制440 V蓄電池到440 V車載電

36、源的通斷； 控制DC-DC變流器到440 V蓄電池連接的通斷； 開/關(guān)440 V蓄電池加熱器； 作為440 V車載電源的配電柜； 440 V車載電源的過流保護(hù)； 渦流制動(dòng)控制器電源的接地和短路保護(hù)； 440 V車載電源開關(guān)箱內(nèi)部的8個(gè)電流互感器（LEM）監(jiān)測蓄電池電流并送到相應(yīng)的8個(gè)升壓斬波器； 蓄電池到440 V車載電源開關(guān)箱的輸入動(dòng)力電纜與開關(guān)箱到渦流制動(dòng)器的輸出動(dòng)力電纜具有接地與短路保護(hù)功能。 3.3.3 24 V電源 24 V車載電源主要對(duì)與安全相關(guān)的用電設(shè)備，以及對(duì)供電可用度要求較高的用電設(shè)備供電。每節(jié)車有4套相互獨(dú)立的24 V電源，這4套電源以安全冗余方式給用電設(shè)備供電。24 V電

37、源之間以及24 V電源與440 V、230 V電源間采取了安全隔離措施。24 V電源來源于440 V電源，通過4個(gè)DC-DC變流器將440 V直流電轉(zhuǎn)換為24 V直流電。DC-DC變流器輸出的電能經(jīng)過24 V車載電源開關(guān)箱與24 V車載電源配電柜將24 V直流電源分配給24 V用電設(shè)備。由于24 V電源主要是為控制設(shè)備及部件提供控制電源，所以對(duì)24 V電源供電的安全性、可靠性有更高的要求，并應(yīng)保證在發(fā)生故障24 V電源與440 V電源斷開時(shí)，24 V電源還可以對(duì)應(yīng)急照明與應(yīng)急通信提供1 h的電能。這部分電能的提供通過24 V蓄電池實(shí)現(xiàn)。每個(gè)24 V 電源上的一組24 V蓄電池作為備用電源用于保

38、證電源故障情況下的緊急用電。1. DC-DC變流器 每節(jié)車有4個(gè)DC-DC變流器，分別向4個(gè)24 V電源提供電流隔離且不接地的低壓直流電源。DC-DC變流器間相互獨(dú)立。4個(gè)440 V直流電源通過2塊電源母板上的插座對(duì)開關(guān)電源供電。每一個(gè)440 V車載電源給2個(gè)開關(guān)電源模塊并聯(lián)供電，8個(gè)開關(guān)電源模塊的輸出端并聯(lián)。每個(gè)DC-DC變流器的開關(guān)電源都有電壓調(diào)節(jié)、電流調(diào)節(jié)和保護(hù)電路，它們可以在超出允許的電壓范圍時(shí)斷開輸出;同時(shí)具有輸入/輸出濾波功能，用于減少輸入端的電流沖擊和輸出端的電壓波動(dòng)。由于8個(gè)開關(guān)電源模塊的輸出端相互并聯(lián)，為了防止輸出端的耦合，每個(gè)開關(guān)電源模塊的輸出端采用了一個(gè)二極管來消除開關(guān)電

39、源模塊間輸出端的相互耦合。 2. 24 V車載電源開關(guān)箱 每節(jié)車有4個(gè)24 V車載電源開關(guān)箱，4組24 V蓄電池電源分別接入相應(yīng)的24 V車載電源開關(guān)箱中，通過24 V車載電源開關(guān)箱中相應(yīng)開關(guān)的通斷來接通或斷開24 V蓄電池與24 V電源的緩沖或?qū)?4 V緊急功能的供電。24 V車載電源開關(guān)箱具有如下功能：控制24 V蓄電池輸出到24 V車載電源的通斷； 控制電源到24 V緊急功能（緊急照明，緊急通信）設(shè)備的通斷； 24 V車載電源到24 V配電柜的電纜保護(hù)。在啟動(dòng)和關(guān)閉過程中控制線路都不能斷電。 3. 24 V車載電源配電柜 24 V車載電源配電柜用于對(duì)24 V用電設(shè)備進(jìn)行線路過載與短路保護(hù)

40、，以及對(duì)24 V用電設(shè)備進(jìn)行配電。每節(jié)車有一個(gè)24 V車載電源配電柜，其電源來自于24 V車載電源開關(guān)箱及DC-DC變流器。每節(jié)車的4個(gè)24 V車載電源開關(guān)箱分別通過4根16 mm2電纜與24 V車載電源配電柜相連，其中2根為24 V車載電源電源線，另2根為緊急功能電源線。24 V車載電源在24 V車載電源配電柜中被分為9組，分別通過2極（電源的正、負(fù)極）保險(xiǎn)裝置進(jìn)行防護(hù)后輸出到不同的用電設(shè)備。緊急功能電源也是在24 V車載電源配電柜中通過保險(xiǎn)裝置后輸出。 3.3.4 230 V電源 每節(jié)車的2個(gè)頻率為50 Hz的230 V車載電源來自于掛在2條440 V車載電源上的2個(gè)逆變器。230 V電源

41、在車廂和服務(wù)區(qū)域內(nèi)無安全冗余，它主要用于向不涉及到安全的用電設(shè)備提供電能，如風(fēng)機(jī)和空壓機(jī)等。230 V電源的供電路徑為：逆變器將440 V主電源的直流電壓變換為230 V交流電壓，然后送入230 V車載電源開關(guān)箱中進(jìn)行電壓隔離后再輸入230 V車載電源配電箱中進(jìn)行保護(hù)與配電，并通過230 V車載電源配電箱為各用電設(shè)備提供交流電源。通過在2 30 V車載電源配電箱內(nèi)的開關(guān)電源將230 V電源變換為28 V與24 V直流電源，28 V直流電源為閱讀燈提供電能，24 V直流電源為230 V車載電源配電箱中的CAN總線I/O卡提供電能。 1. 逆變器 逆變器用于將440 V直流電轉(zhuǎn)變?yōu)轭l率為50 Hz

42、的230 V三相交流電。每節(jié)車有7個(gè)逆變器，其中2個(gè)為230 V電源供電，4個(gè)為空調(diào)供電（其中2個(gè)逆變器為空調(diào)的空壓機(jī)供電，另2個(gè)為空調(diào)其他模塊供電），1個(gè)為氣動(dòng)裝置供電。逆變器在輸入電壓大于330 V時(shí)啟動(dòng)工作，在輸入電壓小于310 V時(shí)，切斷逆變器，停止工作，通過相應(yīng)的繼電器開關(guān)控制440 V電源與逆變器的通斷。 2. 230 V車載電源開關(guān)箱 每節(jié)車有2個(gè)230 V車載電源開關(guān)箱，分別與用于230 V電源的2個(gè)逆變器對(duì)應(yīng)。230 V車載電源開關(guān)箱用于將440 V電源與230 V電源隔離開。其輸入是來自于逆變器的230 V三相交流電，輸出為線電壓400 V的三相交流電。 3. 230 V車

43、載電源配電箱 230 V車載電源配電箱把來自車輛逆變器并通過230 V車載電源開關(guān)箱傳輸過來的電能分配給230 V用電設(shè)備及閱讀燈。每節(jié)車有2個(gè)230 V車載電源配電箱，分別與2個(gè)230 V電源對(duì)應(yīng)，彼此相互獨(dú)立。230 V車載電源配電箱的主要功能有：230 V用電設(shè)備配電； 為28 V閱讀燈供電； 對(duì)氣動(dòng)裝置的空氣壓縮機(jī)電機(jī)溫度進(jìn)行監(jiān)測；對(duì)氣動(dòng)裝置狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控； 可通過車輛診斷計(jì)算機(jī)從CAN總線對(duì)閱讀燈、車內(nèi)照明、車頭前燈和尾燈（紅燈和白燈）、前窗玻璃加熱裝置等進(jìn)行集中控制； 每節(jié)車的2個(gè)230 V車載電源開關(guān)箱的24 V低壓電源相互并聯(lián)； 可以正確地識(shí)別自身安裝位置； 每節(jié)車輛一側(cè)在3個(gè)位

44、置設(shè)置乘務(wù)員呼叫開關(guān)，可以對(duì)本節(jié)車一側(cè)的閱讀燈進(jìn)行集中開關(guān)控制。 第四章 磁懸浮列車三相輔助逆變電源的設(shè)計(jì)本章介紹了一種 DC1500V 供電的三相輔助逆變電源。相對(duì)于傳統(tǒng)的靜止式輔助逆變電源，它具有體積小、重量輕等特點(diǎn)。該產(chǎn)品在上海、唐山中低速磁懸浮列車上得到應(yīng)用，運(yùn)行穩(wěn)定可靠。中低速磁懸浮列車?yán)秒姶帕朔厍蛞?，使列車在軌道上懸浮，并利用直線電機(jī)推動(dòng)前進(jìn)，是一種新近發(fā)展起來的軌道交通裝備，適用于大中城市市內(nèi)、近距離城際間、與旅游景區(qū)連接的旅客運(yùn)輸，市場前景廣闊。與普通輪軌列車相比，它具有噪聲低、振動(dòng)小、線路敷設(shè)條件寬松、建造成本低、易于實(shí)施和維護(hù)等優(yōu)點(diǎn)，而且由于其牽引力不受輪軌間粘著系

45、數(shù)的影響，其爬坡能力強(qiáng)，運(yùn)行彎道半徑小，是舒適、安全、快捷、環(huán)保的綠色軌道交通工具，在各種交通方式中具有獨(dú)特的優(yōu)勢。磁懸浮列車依靠磁力支撐車體，懸浮所耗功率與車輛的重量有關(guān)，車輛配置了大量的電氣機(jī)電設(shè)備，所以對(duì)各個(gè)部件的重量和體積出了苛刻的要求。磁懸浮列車三相輔助逆變電源的設(shè)計(jì)也考慮了上述幾個(gè)因素。如圖4-1所示，三相輔助逆變電源主電路采用“半橋逆變器+ 全橋整流器+ 三相逆變器”結(jié)構(gòu)，主要由輸入濾波、半橋逆變、全橋整流、三相逆變及輸出濾波電路組成。圖4-1 三相輔助逆變電源系統(tǒng)框圖4.1 主要技術(shù)參數(shù)三相輔助逆變電源將輸入DC 1 500V電源轉(zhuǎn)換成穩(wěn)定的三相380 V/ 50 Hz 交流電

46、輸出，其主要技術(shù)參數(shù)如：輸入電壓主電路 標(biāo)稱DC 1 500V （波動(dòng)范圍DC 1 0001 800V）控制電路 標(biāo)稱DC 110V （波動(dòng)范圍DC 77137.5V）額定輸出電壓 三相AC380V額定輸出頻率 50HZ 輸出電壓波形 正弦波輸出電壓總諧波含量 10%額定輸出容量 60KVA 負(fù)載功率因數(shù) 0.85 額定效率 >90% 質(zhì)量 450 kg 外形尺寸 1600 mm×900 mm×560 mm4.2 主電路隔離式 DC / DC 變換結(jié)構(gòu)的電路拓?fù)溆泻芏啵缯?、反激、半橋、全橋等拓?fù)潆娐?。額定輸入DC 1 500V電壓，開關(guān)管的電壓應(yīng)力較大。前面幾種電

47、路拓?fù)渲?，半橋、全橋逆變電路中開關(guān)管僅承受 5 0% 的輸入電壓，降低了開關(guān)管承受的電壓應(yīng)力；而半橋電路相對(duì)于全橋電路具有開關(guān)管數(shù)量少、驅(qū)動(dòng)電路簡單、抗偏磁能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，并且變壓器雙向勵(lì)磁利用率高，所以，最后選擇了半橋逆變作為DC/DC 變換的電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。為進(jìn)一步降低半橋逆變電路 開關(guān)管承 受的電壓應(yīng)力，采用兩個(gè)半橋電路串聯(lián)的工作方式，輸入電壓DC 1 500V經(jīng)過串聯(lián)電容分壓，得到兩路DC 750V電壓分別送至兩路半橋逆變電路。兩路隔離式DC/DC變換電路的電路形式及參數(shù)完全一致，各傳輸50% 的功率,兩路并聯(lián)輸出。整流電路采用不可控的二極管全橋整流電路。為了降低后端整流二極管的電壓應(yīng)力，高頻變壓器采用雙二次繞組結(jié)構(gòu)，同一個(gè)變壓器兩個(gè)二次繞組輸出電壓經(jīng)過全橋整流后串聯(lián)輸出。兩個(gè)