1 导言
近些年来,磁浮列车以其高速、节能、安全、舒适、环保等长处日益遭到人们越来越多的重视。现在德国和日本是世界上磁浮列车研讨最多的国家:德国现已研发了tr系列吸力型磁浮列车,并在埃姆斯兰制作了大型实验用的tve实验线;日本也研发了mlu系列斥力型磁浮列车和hsst系列吸力型磁浮列车,并修建了山梨实验线。我国也在积极开展这方面的研讨作业,上海已从德国引入了tr08型磁浮列车,并已投入了商业运转,一起也拉开了消化吸收其先进技术的前奏。在磁浮列车运转体系中,合理有用的牵引供电体系是完成磁浮列车高速牢靠运转的要害之一,故而成为本文的首要研讨目标。
2 磁浮列车牵引供电体系概略
磁浮列车依照动力源(直线电动机)定子的长短相应可分为短定子直线电动机驱动的磁浮列车和长定子直线电动机驱动的磁浮列车。短定子直线电动机是将定子绕组设备在车体的底部,经过向磁浮列车供应变压变频的电源,由车上的短定子发生行波磁场;轨迹上安顿结构较为简略的长转子,这种结构多用于直线异步牵引电动机的驱动体系。因为列车经过受流器供电,而高速受流困难使列车运转速度、异步电机的功率因数及功率均遭到限制,因而该体系仅用于低速小功率短距离的电力牵引。长定子直线同步电动机驱动的磁浮列车的底部安顿有直线电机的转子,整条轨迹上设备同步电机的长定子绕组。磁浮列车内部对转子的供电简略,没有高速受流的困难。选用这种直线同步电动机驱动,适合于高速、大功率、长距离的电力牵引。德国和日本均选用这种体系。德国研发了常导吸浮式磁浮列车:由车上常导电流发生的电磁招引力招引轨迹下方的导磁体,使列车浮起。常导电流比较简略取得,一般由蓄电池或感应式发电线圈等设备发生电流,供应同步直线电动机的转子。但常导体系电磁招引力相对较小,列车悬浮高度约10mm,故对操控精度的要求很高。日本研发的超导斥浮型磁浮列车是由车上强壮的超导电流发生极强的电磁场,该电磁场相对线路侧墙上的8字形导电环高速移动,使导电环感应出强壮的环流,在8字形下半环中构成推斥磁场,而上半环中则构成吸力磁场,使列车悬浮。该悬浮体系是一个无需反应操控的安稳体系,并且悬浮高度可在10cm左右,从而使操控相对简略。
3 上海高速磁浮列车的牵引供电体系[1]
上海运营的高速磁浮列车是从德国引入的tr08型磁浮列车,选用长定子直线同步电动机和常导吸浮式体系。其牵引供电体系如图1所示,由高压变压器(110kv/20kv)、输入变压器、输入变流器、逆变器和输出变压器等首要部件构成。
磁悬浮列车牵引供电体系从110kv网压经高压变压器变为20kv,再由输入变压器和输入变流器变为±2500v的直流电压。从直流环节来的直流电压,由三相三点式逆变器发生可变频率(0~300hz)、可变幅值(0~×4.3kv)、可调相角(0~360°)的三相交流电。磁悬浮列车的牵引变流器有两种作业形式:
(1)逆变器脉冲宽度调制的直接输出形式,是电机在低频作业时的输出方法,具有0~70hz的开关频率。此刻两套三点式逆变器并联,经输出变压器的初级绕组如图1所示的衔接输出,这时输出变压器初级绕组相当于并联用的均衡电抗器,一起也起到滤波效果。
(2)变压器输出形式,是电机作业在高频时的输出方法,具有30hz~300hz的开关频率。这时主牵引变流器中的两套逆变器相串联效果于输出变压器的原边,经输出变压器升压后输出。
3.1 输入变流器
输入变流器的前级由高压变压器和输入变压器组成。输入变压器由两个整流变压器构成,其效果是将高压网侧电压经过变压器二级降压,然后送至输入变流器。关于大容量高压整流变压器,为了进步整流功率,选用2套6脉冲整流桥组成,每套整流变压器是由一个y结和一个d结两组三相绕组供电。停止变流器体系选用的是三台单相三绕组变压器计划,经过各绕组的规则衔接将其构成图2所示的y/y、d组式整流变压器的计划,其首要长处有:
(1) 备用容量小,较为经济;
(2) 单台容量较小,较易满意运送对设备尺度的要求;
(3) 三个绕组能够安置在同一铁心柱上,有助于下降变压器的谐波损耗。
为了操控中心电路直流环电压,以及减小网侧励磁,体系的每个整流器选用1个六脉冲三相全控整流桥和1个六脉冲三相不可控整流桥串联而成,如图2所示。这样两套整流器串联,中心点经过高电阻接地(如图1所示),构成三电位的中心电路直流环。直流环的电压是可控的,范围在2×1500v~2×2500v内,额定电流3200a。为得到滑润的直流电流,在中心回路中串有平波电抗器。一起为避免整流桥和直流环过电压,选用了直流侧过电压维护。在直流环中心电路并有放电维护的晶闸管和大功率电阻,作为直流侧吸收设备,
以按捺过电压。别的, 中心电路直流环中心点经过高电阻接地维护, 并带有接地毛病显现。