混合EMS磁懸浮系統(tǒng)研究.pdf

1、磁浮技術(shù)作為20世紀(jì)的一項新興技術(shù)近幾年來得到了長足的發(fā)展，已被廣泛應(yīng)用于交通，冶金，機(jī)械，電器，材料等領(lǐng)域。磁浮技術(shù)的應(yīng)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(yùn)輸工具，已經(jīng)在實踐中得到了成功的應(yīng)用。 傳統(tǒng)的EMS和EDS磁懸浮系統(tǒng)結(jié)構(gòu)上簡單可靠而且技術(shù)上已經(jīng)相當(dāng)成熟，但是這種兩種懸浮系統(tǒng)還有一些需要改進(jìn)的地方。對于常導(dǎo)EMS磁浮列車，由于懸浮線圈具有一定的電阻，列車在運(yùn)行中能量的消耗不可忽視，而且影響懸浮氣隙的進(jìn)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(dǎo)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(qiáng)又無閉合鐵芯磁路，在列車車廂中有較強(qiáng)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(shè)計了永磁與常導(dǎo)線圈構(gòu)成的混合EMS懸浮系統(tǒng)及高溫超導(dǎo)線圈與常導(dǎo)線圈構(gòu)成的混合EMS懸浮系統(tǒng)，并探索了采用純超導(dǎo)線材構(gòu)成的高溫超導(dǎo)E

3、MS懸浮系統(tǒng)。 本文主要對這三種EMS懸浮系統(tǒng)進(jìn)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(dǎo)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(dǎo)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(dǎo)線材在磁浮列車中的應(yīng)用具有重大的理論研究意義和實際應(yīng)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(jié)合永磁與超導(dǎo)線材的材料特性設(shè)計并制造了可分別完成兩種混合懸浮及純高溫超導(dǎo)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(xué)模型，設(shè)計了懸浮控制器，從理論上分析其控制的可行性并進(jìn)行了仿真；設(shè)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(dǎo)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(dǎo)電磁懸浮系統(tǒng)進(jìn)行比較研究，展望幾種

5、新型EMS懸浮系統(tǒng)的工程應(yīng)用前景。 實驗證明雖然混合EMS懸浮系統(tǒng)及純超導(dǎo)EMS懸浮系統(tǒng)在結(jié)構(gòu)上較純電磁EMS懸浮系統(tǒng)復(fù)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(shè)成本。隨著高溫超導(dǎo)線材以及致冷技術(shù)的發(fā)展，高溫超導(dǎo)與常導(dǎo)混合EMS系統(tǒng)及純高溫超導(dǎo)EMS懸浮系統(tǒng)將在磁浮列車上得到