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上篇 常导高速磁悬浮供电系统的结构 3

第1章 磁悬浮供电系统的一般概念及构成 3

1.1 概述 3

1.2 主变电所 5

1.3 牵引供电系统 6

1.3.1 牵引模块 6

1.3.2 安全切断开关 7

1.3.3 馈电电缆 8

1.3.4 定子开关站 9

1.3.5 定子绕组电缆 10

1.4 动力供电系统 10

1.4.1 主要动力负荷种类及其供电可靠性要求 10

1.4.2 中压环网电缆 11

1.4.3 轨旁变电所 12

1.4.4 道岔开关站 13

1.4.5 动力轨系统 13

第2章 上海磁悬浮示范线供电系统描述 14

2.1 供电系统概述 14

2.2 主变电所 15

2.2.1 主接线描述 15

2.2.2 滤波器及动态无功补偿装置 17

2.3 牵引供电系统 27

2.3.1 概述 27

2.3.2 牵引模块 28

2.3.3 定子开关站 41

2.3.4 馈电电缆 42

2.3.5 定子绕组及其连接方法 43

2.3.6 牵引供电分区的划分 43

2.3.7 牵引控制系统（ARS） 44

2.3.8 监视与诊断系统 52

2.3.9 数据通信系统 53

2.3.10 牵引控制系统（ABS）与OCS的接口 54

2.4 动力供电系统 54

2.4.1 轨旁变电所 54

2.4.2 中压环网电缆 55

2.4.3 道岔开关站 56

2.4.4 动力轨系统 56

2.4.5 动力供电控制系统 60

2.5 供电系统设备技术规格 60

2.5.1 110kV进线断路器 60

2.5.2 主变压器 61

2.5.3 110kV中性点接地装置 61

2.5.4 配电变压器 61

2.5.5 动力轨整流机组 62

2.5.6 20kV输入开关装置 62

2.5.7 安全切断开关 63

2.5.8 输入变压器 63

2.5.9 高功率变流器单元 64

2.5.10 中功率变流器单元 65

2.5.11 低功率变流器单元 66

2.5.12 输出变压器 66

2.5.13 真空接触器 66

2.5.14 制动电阻 67

2.5.15 定子段绕组 67

2.5.16 动力轨 68

2.5.17 滤波器及动态无功补偿装置 68

第3章 供电系统保护及接地系统 71

3.1 供电系统保护措施 71

3.1.1 过电压保护及绝缘配合 71

3.1.2 防雷措施 72

3.1.3 接地系统 72

3.2 动力供电系统继电保护 75

3.2.1 继电保护设置原则 75

3.2.2 保护设备配置的总体要求 75

3.2.3 上海磁悬浮示范线保护和自动设备配置情况 76

3.3 牵引系统保护配置 80

第4章 既有线供电系统优化研究 81

4.1 主变电所 81

4.2 20kV环网系统 82

4.3 车站降压变电所及轨旁变电所 83

4.4 动力轨系统 85

4.5 馈电电缆敷设 86

4.6 总结 86

第5章 供电系统的核心技术分析方法及设计技术 88

5.1 核心技术分析 88

5.1.1 牵引计算模拟、牵引供电系统网络容量计算及模拟 88

5.1.2 变流器设计制造和控制技术 91

5.1.3 定子开关站内的真空接触器 92

5.2 供电系统的设计技术 92

5.2.1 专业定位及接口关系 92

5.2.2 动力轨的沿线位置分布研究 93

5.2.3 供电系统设计流程 95

下篇 常导高速磁悬浮牵引供电模拟 101

第6章 常导高速磁悬浮牵引供电系统研究 101

6.1 磁悬浮直线同步电机的结构与工作原理 101

6.2 牵引供电系统的结构 103

6.2.1 牵引供电方式 103

6.2.2 牵引变电所 106

6.2.3 馈线电缆 108

6.2.4 定子开关站 108

6.2.5 定子绕组电缆 108

第7章 常导高速磁悬浮牵引供电系统计算理论研究 109

7.1 常导高速磁悬浮列车牵引供电系统的数学模型 109

7.1.1 三相静止坐标系上的同步电机原始模型 110

7.1.2 坐标变换矩阵 110

7.1.3 两相坐标系上的同步电机模型 112

7.1.4 长定子直线同步电机模型 112

7.2 磁场定向控制理论 114

7.2.1 长定子直线同步电机转子磁场定向控制 114

7.2.2 长定子直线同步电机定子磁场定向控制 116

7.2.3 长定子直线同步电机气隙磁场定向控制 117

7.3 直线同步电机参数计算 119

7.3.1 有效气隙的计算 119

7.3.2 电枢参数计算 120

7.3.3 励磁参数计算 123

7.4 运行阻力特性和机械系统的数学模型及参数 124

7.5 各控制方式下磁悬浮牵引电机计算 125

7.5.1 转子磁场定向控制方式 125

7.5.2 定子磁场定向控制方式 126

7.5.3 气隙磁场定向控制方式 128

7.6 定子和气隙磁场定向模拟计算校正控制 129

7.7 二端口网络理论用于磁悬浮牵引供电的研究 131

7.7.1 概述 131

7.7.2 二端口的方程和参数 132

7.8 功率因数校正控制方式 137

7.8.1 校正控制矢量图及计算方程 137

7.8.2 功率因数校正控制算法增大直轴电流的影响 139

第8章 牵引供电系统模拟计算软件架构 141

8.1 参数输入 141

8.2 开关站电气参数计算 144

8.3 磁悬浮牵引供电系统能量分配及电参数超标影响处理 144

第9章 不同运行方式下的模拟计算分析 147

9.1 某速度下同步电机一段长定子牵引计算结果 147

9.2 磁悬浮牵引供电系统计算 149

9.2.1 牵引供电系统计算输入 149

9.2.2 牵引供电系统各模拟工况设置及模拟输入 150

9.3 牵引供电系统计算结果与实测结果对比分析 151

9.3.1 龙阳路站牵引变电所模拟计算与现场实测数据结果对比 151

9.3.2 浦东机场牵引变电所模拟计算与现场实测数据结果对比 153

9.3.3 模拟计算与实测能耗对比分析 154

9.3.4 牵引变电所各功率模拟计算结果对比分析 155

第10章 结论与展望 162

附录A 附图 164

A1 电机采用转子磁场定向方式控制电参数模拟结果图 164

A2 电机采用定子磁场定向控制方式电参数模拟结果图 170

A3 电机采用气隙磁场定向控制方式电参数模拟结果图 176

A4 电机采用功率因数校正控制方式电参数模拟结果图 181

参考文献 188