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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