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《国防科学技术大学》 2005年
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常导型高速磁浮列车电磁系统的研究

陈棣湘  
【摘要】: 随着国民经济的发展,交通运输日益紧张并成为制约经济发展的一个重要因素,缓解并改善交通状况是当前迫切需要解决的问题。作为新型的陆上交通工具,磁浮列车依靠电磁力将列车悬浮于轨道上,用直线电机推进,它没有车轮及相应的传动机构,与地面无机械接触,可以高速、平稳地运行,并且运营维护费用低,无环境污染,具有良好的发展前景。 常导型高速磁浮列车采用长定子直线同步电机进行驱动。悬浮电磁铁作为直线同步电机的次级,在绕组电流的激励下,与长定子轨道相互作用,同时具备悬浮、推进、发电等多项功能。列车中气隙磁场的分布和变化规律对于列车的悬浮、推动、导向和车载发电都有很大的影响。常导型高速磁浮列车电磁系统的研究,对于磁浮列车的设计和控制有着重要的指导意义,可以为高速磁浮列车技术的国产化研究提供有力的保障。 本文以国家863项目“车辆电磁场研究”为背景,对常导型高速磁浮列车的电磁系统进行了解析分析与仿真分析,设计了高速磁浮列车三维磁场自动测量系统,应用该系统对常导型高速磁浮列车实验系统的气隙磁场进行了高精度测量,并对列车运行情况下电磁力的软测量技术进行了研究。主要内容和创新点包括: 一、建立了常导型高速磁浮列车的电磁模型。采用各向异性介质近似模拟齿槽区域,并引入定子和转子等效电流层的概念,建立了直线同步电机的磁场分层模型,在此基础上得到了气隙磁场的组成以及悬浮力和推力的解析表达式,为气隙磁场的分析和测量以及列车运动情况下电磁力软测量模型的建立提供了理论指导。 二、提出了对磁浮列车的运动模型进行有限元分析的“空间离散”和“滑动平面”方法。磁浮列车在运行时,转子和定子的相对位置不断发生变化,给有限元建模和分析带来困难。应用“空间离散”和“滑动平面”方法,可以解决列车运动情况下有限元模型的建立和分析上的困难,使分析过程得到简化,并减少网格拓扑结构变化所带来的离散误差,使磁场的分析结果更加准确和稳定。 三、提出了基于霍尔元件的电压比磁场测量法。当温度变化时,霍尔元件的内阻会发生变化,从而导致测量电路中的电流出现波动,给磁感应强度的测量结果带来误差。电压比测量法采用计算机控制模拟开关轮流采集霍尔元件的输出电压和串联在同一回路上精密电阻两端的电压降,通过两者的比值来求得磁场的测量结果,从而消除了激励电流变化所带来的测量误差,提高了磁场测量精度。 四、提出了基于霍尔元件的三维磁敏传感器的设计方法。为了降低传感器运动控制系统的复杂性,提高测量速度,将六个性能参数相同的霍尔元件粘贴在一个小立方体的表面
【学位授予单位】:国防科学技术大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2005
【分类号】:U266.4

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【引证文献】
中国期刊全文数据库 前1条
1 段志东;;EMS型磁悬浮列车瞬态电磁场有限元分析及其悬浮力和牵引力特性研究[J];微电机;2011年02期
中国博士学位论文全文数据库 前2条
1 赵小波;永磁式涡流缓速器电磁特性与制动性能研究[D];南京农业大学;2009年
2 潘孟春;高速磁浮列车波动特性及其抑制技术研究[D];国防科学技术大学;2009年
中国硕士学位论文全文数据库 前2条
1 黄波;直线感应电机的电磁力研究[D];西南交通大学;2007年
2 张军歌;磁悬浮列车绝对定位装置的研究[D];中南大学;2012年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 郭芳,武惠芳,张奕黄;用于磁悬浮列车的长定子同步直线电动机的电磁设计[J];北方交通大学学报;2003年04期
2 傅云翎,周学秋,张丽红;霍耳探头的自生磁场对磁场测量的影响[J];北京联合大学学报;1996年01期
3 张瑞华,严陆光,徐善纲,武瑛;一种新的高速磁悬浮列车——瑞士真空管道高速磁悬浮列车方案[J];变流技术与电力牵引;2004年01期
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5 林继鹏,王君,凌振宝,孙中,马心璐;HMC1001型磁阻式传感器及应用[J];传感器技术;2002年03期
6 郭志友,孙慧卿;磁传感器及其应用[J];传感器技术;2002年07期
7 陈棣湘,潘孟春,罗飞路,康中尉;基于霍尔传感器的高准确度磁场测量方法[J];传感器技术;2004年02期
8 陈棣湘,潘孟春,罗飞路,康中尉;高精度智能磁场测量仪的设计[J];测试技术学报;2004年03期
9 陈棣湘,潘孟春,罗飞路,康中尉;三维磁场精密测量系统的研制[J];测试技术学报;2005年03期
10 陈宇明,金能强;直线同步电机的磁场与力特性分析[J];电工电能新技术;2002年01期
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 陈宇明;高速磁悬浮列车用常导直线同步电机的研究[D];中国科学院电工研究所;2001年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 胡霞;三相异步电动机空载特性的计算——用有限元法求解[J];安徽教育学院学报;2000年03期
2 刘沛津;谷立臣;任继红;;旋转电机磁场计算的有限元法研究[J];安徽大学学报(自然科学版);2008年05期
3 王宝兰;巴拉洛夫;潘剑怀;;含各向异性介质的三维不均匀涡流场有限元法计算[J];安徽工学院学报;1988年04期
4 陈其工,王鸣;凸极同步发电机空载电势波形畸变率的计算[J];安徽机电学院学报(自然科学版);1997年01期
5 朱达荣;朱卫国;;低速高扭矩永磁直流电机的设计及参数解析计算[J];安徽建筑工业学院学报(自然科学版);2006年04期
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7 黄毅;何强;;参比溶液对比色法标准曲线绘制的影响[J];安徽农业科学;2007年36期
8 陈佳佳;叶亚新;金琎;李兆兰;;竹黄多糖液态发酵培养基优化研究[J];安徽农业科学;2009年25期
9 郑国;薛建军;范广洲;董一平;周定文;;暴雨灾害评估方法研究进展[J];安徽农业科学;2011年03期
10 蒲一涛,钟毅沪,郑宗坤;混合培养对固氮菌和纤维素分解菌生长及固氮的影响[J];氨基酸和生物资源;2000年01期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 王立强;雷美珍;卢琴芬;叶云岳;;大气隙直线感应电机矢量控制系统建模与仿真[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
2 王立强;卢琴芬;叶云岳;雷美珍;;基于虚拟仪器的三相直线感应电机静态测试系统[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
3 ;The Application of Soft-sensor Technology in Measuring Water Boiling Point[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
4 孙玉坤;王博;丁慎平;;基于模糊支持向量机的赖氨酸发酵软测量[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
5 于明湖;张玉秋;叶云岳;姚泽勇;卢琴芬;;直线振荡电机谐振频率跟踪策略研究[A];第二十九届中国控制会议论文集[C];2010年
6 曹荣敏;周惠兴;陈现敏;文华强;;基于永磁直线电机的倒立摆创新实验平台设计[A];第九届全国信息获取与处理学术会议论文集Ⅰ[C];2011年
7 刘琳琳;戈宝军;张志强;;变频电动机转子三维温度场计算及槽形影响分析[A];2011中国电工技术学会学术年会论文集[C];2011年
8 袁建生;李军;左鹏;宋向前;;不同截面形状轨道的电磁炮电流分布特性分析[A];2011中国电工技术学会学术年会论文集[C];2011年
9 叶云岳;;高效节能的直驱技术及其应用[A];2011中国电工技术学会学术年会论文集[C];2011年
10 桑鹏;吕建工;;基于FPGA的步进电机细分驱动方案[A];第二十四届全国空间探测学术交流会论文摘要集[C];2011年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 赵扬锋;煤岩变形破裂电荷感应规律的研究[D];辽宁工程技术大学;2010年
2 雷金;洛仑兹平面电机的结构动态特性研究[D];华中科技大学;2010年
3 杨通;高速大推力直线感应电机的电磁理论与设计研究[D];华中科技大学;2010年
4 王海兰;乔木体水分的测试技术及其监测系统的研究[D];北京林业大学;2011年
5 颜鹏达;斯特林型两级脉管制冷机理论与实验研究[D];浙江大学;2009年
6 李奇南;钢板磁悬浮系统控制[D];浙江大学;2010年
7 胡亮;基于边界法向磁通密度逐点测量的无旋磁场重构方法及其应用[D];浙江大学;2010年
8 胡楚雄;基于全局任务坐标系的精密轮廓运动控制研究[D];浙江大学;2010年
9 聂勇;新型可编程电液比例控制器关键技术研究[D];浙江大学;2010年
10 赵云;大功率调制气流声源的数值模拟与实验研究[D];国防科学技术大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 张志华;弧形直线电机伸缩门及其控制研究[D];河南理工大学;2010年
2 王旭强;圆筒型永磁直线同步电机电磁性能及温度场研究[D];河南理工大学;2010年
3 江民俊;弹上遥测系统若干关键智能传感器信息测量及融合研究[D];南昌航空大学;2010年
4 李鹏;磁悬浮风力发电机转子系统的研究[D];山东科技大学;2010年
5 赵昊;微测位移传感器在轮毂跳动量中的应用[D];长春理工大学;2010年
6 郝云雷;基于外磁场驱动的微型管道机器人研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
7 易昌;采油中心的设计与动力学分析[D];哈尔滨工程大学;2010年
8 刘罡;长行程新型磁力操动机构的研究[D];大连理工大学;2010年
9 李慧;饲料中四种FQs的LLE-HPCE及诺氟沙星MISPE-HPCE的研究[D];安徽农业大学;2010年
10 郭猛;圆管形共箱封闭母线的研究[D];辽宁工程技术大学;2009年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 郭芳,武惠芳,张奕黄;用于磁悬浮列车的长定子同步直线电动机的电磁设计[J];北方交通大学学报;2003年04期
2 王旭;刘志;龙志强;;磁浮列车测速定位方法综述[J];兵工自动化;2008年01期
3 何仁;赵万忠;胡青训;;永磁式缓速器转子鼓瞬态温度场的计算方法[J];兵工学报;2007年01期
4 何仁;王永涛;赵迎生;;汽车联合制动系统的性能仿真分析[J];兵工学报;2007年10期
5 陈兴旺;;鼓式制动器温度场的数值模拟分析[J];北京汽车;2005年06期
6 王佩玲;永久磁铁涡电流式轻型减速器[J];北京汽车;1994年01期
7 李凤艳,赵天波;乳化蜡型家具地板去污上光剂的设计与优化[J];北京石油化工学院学报;2000年01期
8 祁国强,刘载文,崔莉凤;基于RBF人工神经网络的生活污水处理软测量方法[J];北京工商大学学报(自然科学版);2004年03期
9 邬红娟,林子扬,郭生练;人工神经网络方法在资源与环境预测方面的应用[J];长江流域资源与环境;2000年02期
10 齐风春;永磁材料的发展现状[J];材料导报;1994年03期
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 余强;汽车下坡持续制动性能研究[D];长安大学;2000年
2 贾宏新;电梯用直线感应电机的优化设计及其控制系统研究[D];浙江大学;2002年
3 刘瑞芳;基于电磁场数值计算的永磁电机性能分析方法研究[D];东南大学;2002年
4 谭启泉;一种新型无线感应系统理论及其应用[D];西南交通大学;2003年
5 单庆晓;级联型逆变器关键技术研究[D];国防科学技术大学;2003年
6 潘开林;永磁直线电机的驱动特性理论及推力波动优化设计研究[D];浙江大学;2003年
7 袁月明;气吸式水稻芽种直播排种器的理论及试验研究[D];吉林大学;2005年
8 王勇;场路结合并考虑耦合的磁力机械分析与设计方法研究[D];合肥工业大学;2006年
9 卢琴芬;直线同步电机的特性研究[D];浙江大学;2005年
10 韩继文;不同磁场定向控制方式下高速磁悬浮列车牵引特性的分析[D];中国科学院研究生院(电工研究所);2006年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 陈宇明;高速磁悬浮列车用常导直线同步电机的研究[D];中国科学院电工研究所;2001年
2 陈立功;磁浮列车绝对定位系统的设计[D];西南交通大学;2003年
3 姚海;永磁轴承力学特性的研究[D];浙江工业大学;2004年
4 全定策;磁力轴承结构设计及其转子结构特性分析[D];武汉理工大学;2004年
5 王式雄;低速磁悬浮列车牵引控制系统研究[D];西南交通大学;2004年
6 刘少林;电涡流缓速器性能测试系统的研究[D];浙江大学;2004年
7 王玉海;直线感应电动机起动性能及参数的有限元分析[D];哈尔滨理工大学;2004年
8 胡赣娟;磁悬浮列车的长定子同步直线电机电磁特性研究[D];浙江大学;2005年
9 孙为民;电涡流缓速器的理论研究[D];北京工业大学;2005年
10 吴迎峰;汽车电磁缓速制动器的基础理论研究[D];武汉理工大学;2005年
【二级引证文献】
中国期刊全文数据库 前2条
1 奚琳;裴九芳;时培成;;纯电动汽车磁助力启动制动结构设计[J];宿州学院学报;2014年04期
2 梅亮;刘景林;付朝阳;;电磁铁吸力计算及仿真分析研究[J];微电机;2012年06期
中国博士学位论文全文数据库 前2条
1 夏丹;电磁波与运动媒质的机电相互作用研究[D];华中科技大学;2011年
2 叶乐志;汽车永磁缓速器设计理论与试验研究[D];北京工业大学;2012年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 邓长青;城轨车辆涡流制动技术研究[D];西南交通大学;2011年
2 陶诗骏;磁浮列车牵引系统工程应用问题研究[D];国防科学技术大学;2010年
3 陈红艳;直线感应电机电磁特性数值计算与仿真设计[D];西南交通大学;2008年
4 闫文龙;高速磁浮列车推力波动及其抑制技术的仿真分析[D];国防科学技术大学;2009年
5 朱金凯;磁浮列车用直线感应电机特性分析和性能改进方法研究[D];国防科学技术大学;2009年
6 乐天喜;永磁磁力偶合器性能研究[D];大连海事大学;2012年
7 沈保山;永磁式缓速器磁场分析及制动效能仿真[D];南京农业大学;2009年
8 郭战涛;YTG50矿用自卸车制动系统优化设计[D];长安大学;2013年
9 陈乔;涡流缓速器电磁优化设计研究[D];华中科技大学;2013年
10 蒋超华;永磁混合磁浮列车驱动电机及其控制研究[D];西南交通大学;2014年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 傅云翎, 张丽红;两种推导霍耳效应公式的新方法[J];北京大学学报(自然科学版);1995年01期
2 曹柳林,陶斌军;基于对角递归神经网络的粘度软测量模型[J];北京化工大学学报(自然科学版);2001年02期
3 郭志友,孙慧卿;磁传感器及其应用[J];传感器技术;2002年07期
4 陈棣湘,潘孟春,罗飞路,康中尉;高精度智能磁场测量仪的设计[J];测试技术学报;2004年03期
5 过璧君;薄膜磁阻传感器及其应用[J];磁性材料及器件;1994年03期
6 吴威,刘丹军,赵杰,陈卫东,蔡鹤皋;提高增量式光电码盘检测精度的一种通用电路[J];电测与仪表;1995年02期
7 陈宇明,金能强;直线同步电机的磁场与力特性分析[J];电工电能新技术;2002年01期
8 严陆光,徐善纲,孙广生,戴银明,张瑞华,武瑛;高速磁悬浮列车的战略进展与我国的发展战略[J];电工电能新技术;2002年04期
9 严陆光,徐善纲,孙广生,戴银明,张瑞华,武瑛;高速磁悬浮列车的战略进展与我国的发展战略(下)[J];电工电能新技术;2003年01期
10 武瑛,严陆光,黄常纲,徐善纲;新型无接触电能传输系统的性能分析[J];电工电能新技术;2003年04期
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 严陆光;高速磁浮列车技术及其在我国客运交通中的战略地位[J];电工电能新技术;1999年04期
2 梦元;;西德高速磁浮列车运行速度达到412.6km/h[J];国外内燃机车;1988年12期
3 严陆光;高速磁浮列车技术及其在我国客运交通中的战略地位[J];科技导报;1999年08期
4 胡基士;;我国磁浮列车技术研究的现状及工程化水平[J];学术动态;2001年03期
5 沈志云;;高速磁浮列车应定位为铁路高速客运系统的一种补充——随宋健同志考察日本新干线有感[J];学术动态报道;1999年03期
6 田武刚,潘孟春,陈棣湘,罗飞路;基于有限元法的高速磁浮列车优化设计[J];电气应用;2005年03期
7 武瑛严;陆光;徐善纲;;Inductrack磁浮技术及其在磁浮列车系统中的应用[J];电气应用;2006年01期
8 杨光;唐祯敏;;高速磁浮列车运行控制系统体系结构研究[J];中国铁道科学;2006年06期
9 胡刚;刘志刚;卜格非;;高速磁浮列车车载诊断仿真系统分析[J];城市轨道交通研究;2011年01期
10 严陆光,严陆光;高速磁浮列车技术及其在我国客运交通中的战略地位[J];国际技术经济研究;1999年04期
中国重要会议论文全文数据库 前2条
1 杨光;;高速磁浮列车驾驶控制器设计[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
2 王曰凡;;城市轨道交通系统各模式车辆的技术特点[A];2010城市轨道交通关键技术论坛论文集[C];2010年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 洪崇恩;为京沪磁浮重新算账[N];中国有色金属报;2003年
2 新华社记者 吴宇;走近磁浮列车[N];新华每日电讯;2003年
3 本报通讯员 董渝瑾 本报记者 赵维光;18年,用心点亮新浦东[N];文汇报;2008年
4 本报记者 高渊;感受“磁浮动力”[N];人民日报;2003年
5 任佳 本报记者 王春;“部市合作”同耕试验田[N];科技日报;2008年
6 洪崇恩;没有比磁浮列车更安全的[N];经理日报;2004年
7 记者 徐寿松 贺劲松 黄庭钧;磁浮列车如何“飞”?[N];新华每日电讯;2003年
8 沈阳机床(集团)有限责任公司总经理/关锡友;依靠内在动力提升企业核心竞争力[N];中国工业报;2003年
9 张晓冰;变技术领先为市场领先[N];中国工业报;2004年
10 记者 吴宇 周解蓉;世界磁浮技术发展史[N];新华每日电讯;2003年
中国博士学位论文全文数据库 前5条
1 潘孟春;高速磁浮列车波动特性及其抑制技术研究[D];国防科学技术大学;2009年
2 施晓红;常导高速磁浮列车车轨耦合非线性动力学问题研究[D];国防科学技术大学;2005年
3 杨光;高速磁浮列车最优速度曲线及其跟踪控制研究[D];北京交通大学;2007年
4 朴明伟;车辆动态系统协同仿真及刚柔耦合关键技术的研究与应用[D];大连交通大学;2010年
5 赵晶;高速列车通过隧道时气动影响研究[D];西南交通大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 王英琳;高速磁浮列车碰撞过程仿真[D];中南大学;2009年
2 王汝宁;高速磁浮列车的转向运动相关问题研究[D];国防科学技术大学;2010年
3 吴云飞;高速磁浮列车导向控制系统仿真研究[D];西南交通大学;2006年
4 汪林峰;横风中桥上高速列车的气动性能和动力学性能分析[D];西南交通大学;2012年
5 薛琦;高速磁浮列车无接触式受流系统的研究[D];西南交通大学;2013年
6 李言;高速磁浮列车安全计算机平台设计与实现[D];北京交通大学;2008年
7 黄书童;高速磁浮列车悬浮间隙传感器齿槽效应的研究[D];西南交通大学;2008年
8 郭树涛;高速磁浮车间隙传感器标定方法的实现[D];西南交通大学;2007年
9 黄迪;高速磁浮列车中央控制仿真系统的设计与实现[D];北京交通大学;2009年
10 李剑锋;常导高速磁浮列车搭接结构的悬浮控制技术研究[D];国防科学技术大学;2005年
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