混合EMS磁懸浮系統(tǒng)研究.pdf

1、磁浮技術作為20世紀的一項新興技術近幾年來得到了長足的發(fā)展，已被廣泛應用于交通，冶金，機械，電器，材料等領域。磁浮技術的應用之一即磁浮列車作為一種新型的非接觸式地面軌道交通運輸工具，已經在實踐中得到了成功的應用。 傳統(tǒng)的EMS和EDS磁懸浮系統(tǒng)結構上簡單可靠而且技術上已經相當成熟，但是這種兩種懸浮系統(tǒng)還有一些需要改進的地方。對于常導EMS磁浮列車，由于懸浮線圈具有一定的電阻，列車在運行中能量的消耗不可忽視，而且影響懸浮氣隙的進一

2、步增大，從而增加了列車對軌道的精度要求；而EDS磁浮列車一般采用低溫超導磁體，懸浮氣隙較EMS磁浮列車大，但由于懸浮是斥力懸浮，軌道上的閉合懸浮線圈是離散的，懸浮斥力沒有閉環(huán)控制，列車的舒適度較差；磁場很強又無閉合鐵芯磁路，在列車車廂中有較強的磁場，磁場對人體的不明損害將增加。 針對上述問題，本論文設計了永磁與常導線圈構成的混合EMS懸浮系統(tǒng)及高溫超導線圈與常導線圈構成的混合EMS懸浮系統(tǒng)，并探索了采用純超導線材構成的高溫超導E

3、MS懸浮系統(tǒng)。 本文主要對這三種EMS懸浮系統(tǒng)進行深入研究，研制了一套可分別完成兩種混合懸浮系統(tǒng)及純高溫超導懸浮系統(tǒng)實驗的單磁鐵模型及用于該模型的實驗裝置，并通過實驗驗證了兩種混合EMS懸浮系統(tǒng)及純高溫超導EMS懸浮系統(tǒng)用于磁懸浮軌道交通系統(tǒng)的可行性。 本項研究對發(fā)展磁懸浮軌道交通以及高溫超導線材在磁浮列車中的應用具有重大的理論研究意義和實際應用價值。 本文采用有限元的分析方法對三種懸浮系統(tǒng)的電磁特性做了詳盡的理

4、論分析，結合永磁與超導線材的材料特性設計并制造了可分別完成兩種混合懸浮及純高溫超導懸浮實驗的單磁鐵實驗臺；分別分析了三種EMS懸浮系統(tǒng)的工作原理，建立了三種EMS懸浮系統(tǒng)的數(shù)學模型，設計了懸浮控制器，從理論上分析其控制的可行性并進行了仿真；設計了適用于混合EMS懸浮系統(tǒng)的四象限斬波器以及基于DSP的數(shù)字控制器，實現(xiàn)了兩種混合EMS懸浮系統(tǒng)及純超導EMS懸浮系統(tǒng)的穩(wěn)定懸??；最后通過對幾種系統(tǒng)與傳統(tǒng)的純常導電磁懸浮系統(tǒng)進行比較研究，展望幾種

5、新型EMS懸浮系統(tǒng)的工程應用前景。 實驗證明雖然混合EMS懸浮系統(tǒng)及純超導EMS懸浮系統(tǒng)在結構上較純電磁EMS懸浮系統(tǒng)復雜，給其工作環(huán)境以及控制策略帶來一定的挑戰(zhàn)性，但能夠顯著的降低懸浮功耗、增大懸浮氣隙，從而降低軌道精度要求，大大減小車載蓄電池容量和重量，降低列車的自重，增大磁浮列車的有效載荷，極大地節(jié)約軌道的建設成本。隨著高溫超導線材以及致冷技術的發(fā)展，高溫超導與常導混合EMS系統(tǒng)及純高溫超導EMS懸浮系統(tǒng)將在磁浮列車上得到