轨道交通直线感应电机与控制

在现代轨道交通的背景下，本书从直线电机的类型、拓扑结构、供电、驱动方式以及应用车辆的特征等方面，详细阐述了轨道交通直线电机的相关理论与应用。以轨道交通直线感应电机为描述对象，阐述了其工作原理、拓扑结构以及特殊的电磁现象。从“路”和“场”的角度，分别给出了以初级等效长度、复电磁功率和磁通密度模型等三种思路获取直线感应电机等效电路的方法，以及直线感应电机的一维、二维和三维电磁场理论。深入分析了直线感应电机的参数辨识，阐述了该电机的一维、二维和三维控制策略。*后，介绍了直线电机城市轨道交通系统，重点分析了初级横向偏移、次级断续等复杂工况下电机的特性和暂态过程。 本书可供高等院校电机、电气传动专业的教师和研究生，以及电机工程、载运工具运用工程等相关行业的科技人员参考。

吕刚，北京交通大学教授、博士生导师、IET Fellow。担任世界交通运输大会轨道交通学部牵引传动委员会主席、IEEE PES 电驱动技术分委会常务理事、中国电工技术学会直线电机专委会委员、中国工业节能协会绿色电机系统专委会委员等。英国剑桥大学、谢菲尔德大学访问学者，江西理工大学兼职教授。 主持国家重大科技成果转化项目、国家自然科学基金、中车集团重点项目、中国航天科工项目和教育部博士点基金等40余项。共发表轨道交通直线电机系统领域高水平学术论文70余篇，其中在IEEE Tans.和IET Proc.期刊发表SCI论文30余篇，EI论文40余篇；国家发明专利20余件，软件著作权1件，其中3项发明专利转化，提供的直线电机技术在国内多个“首条”轨道交通线路中应用。主编轨道交通电机与传动系统领域专著4部，其中3部中文，1部英文。起草和实施标准1部。获得英国工程技术学会颁发的Fellowship of the Institution of Engineering and Technology、交通运输部的交通运输重大科技创新成果奖等。

序 前言 第1章综述 11直线电机在轨道交通中 应用的综述 12直线感应电机在城市轨道 交通中的应用 121短初级直线感应 电机 122长初级直线感应 电机 13电励磁式直线同步电机在 轨道交通中的应用 131常导型直线同步电机 132无铁心超导直线 电机 14永磁直线同步电机在城市 轨道交通中的应用 141“半悬浮”MBahn 列车 142M3磁悬浮列车 143Inductrack永磁磁悬浮 系统 15参考文献 第2章直线感应电机 21直线感应电机的拓扑结构 22直线感应电机的四象限 运行 221电动运行状态 222制动运行状态 23短初级直线感应电机的电磁 特殊现象 231端部效应 232边缘效应 233趋肤效应和气隙漏 磁通 234绕组特性 24具有半填充槽的初级绕组 25设计依据与端部效应补偿 251最佳品质因数 252端部效应的补偿 26端部效应的实验室模拟 方法 261等值条件 262初级保持不变时的 模拟 263采用带有盘式次级的 弧形电动机的模拟 27参考文献 第3章基于“路”的直线感应电机 特性分析 31直线感应电机等效电路 综述 32基于初级等效长度的等效 电路 321考虑端部效应的励磁 电感 322考虑端部效应的励磁 电阻 323推力的计算 324法向力的计算 325法向转矩的计算 33基于复电磁功率的等效 电路 331直线感应电机内部 电磁功率的计算 332虚拟的初级对称 相电动势的计算 333端部效应的数学 分析 334边缘效应的数学 分析 335等效电路参数的 计算公式 336电机特性计算 34基于磁通密度模型的等效 电路 341转差率对纵向磁通 密度的影响 342考虑转差率对纵向磁通密 度分布影响的模型 343空间二维力的推导与 表达 344空间三维力的推导与 表达 345计算与实验结果 比较 35参考文献 第4章基于“场”的直线感应电机 特性分析 41基于“场”的直线感应电机 分析方法综述 42直线感应电机的一维电磁 模型与特性分析 421电磁场分析模型 422端部效应 423边缘效应 43直线感应电机的二维电磁 模型与特性分析 431纵向磁动势分布的 建模 432基于空间高次谐波的 二维电磁模型 44直线感应电机的三维电磁 模型与特性分析 441横向磁动势分布的 建模 442基于空间高次谐波的 三维电磁模型 443次级趋肤效应及 铁轭饱和 444不同次级拓扑结构 445直线感应电机三维 力特性与转矩分析 45直线感应电机有限元法建模 与特性计算 451二维涡流场通用 模型 452二维涡流场离散电磁模 型与电机特性计算 453三维涡流场通用 模型 454三维涡流场离散电磁模 型与电机特性计算 46参考文献 第5章直线感应电机的初始参数 辨识 51引言 52直线感应电机初级与次级的 漏感 53考虑PWM逆变器的直线 感应电机模型 54直线感应电机的参数确定 541初级电阻和电感的 估计 542等效电阻与等效电感 543励磁电感、次级电阻 和次级电感 544互感多项式的数值 解法 55多个直线感应电机的仿真 分析 551β选择对计算误差的 影响 552与传统测试方法的 性能对比 553初级电阻和电感精度的 影响因素及分析 554误差统计与分析 56实验测定的次级电阻 57参考文献 第6章直线感应电机的控制 策略 61直线感应电机控制策略的 综述 611恒转差频率控制 612矢量控制 62直线感应电机的推力控制 621数学模型及其坐标 变换 622端部效应对有功功率 和推力的影响 623磁链控制器与推力 控制器设计 624电流控制器设计 625端部效应对励磁支路 和推力的影响分析 626典型电机及其控制的 仿真结果分析 63直线感应电机的二维力解耦 控制 631直线感应电机推力与 法向力的简要表达 632推力与法向力的关系 与特点 633电流指令和频率指令 的重构 64直线感应电机的准三维力 解耦控制 641推力与法向力、侧向力 之间的关系和特点 642准三维力解耦控制 系统 65直线感应电机最优控制 651引言 652水平力和法向力的 表达 653直线感应电机吸收功率 与车辆运行阻力 654考虑法向力的最优 控制 655与恒定磁通控制系统 的对比和结果分析 66参考文献 第7章直线电机城市轨道交通 系统 71概况 72直线电机城市轨道交通系统 的特点 721直线感应牵引电机 运载系统的优点 722直线感应牵引电机 驱动的缺点 73直线感应牵引电机 731直线感应牵引电机 原理 732直线感应牵引电机 特点、结构与参数 733直线感应牵引电机 冷却方式 734感应板 735直线感应牵引电机 驱动特点 74直线电机车辆供电 75直线电机车辆牵引与制动 751牵引传动系统 752直线感应牵引电机 控制策略 753直线电机车辆制动 76直线感应牵引电机悬挂 技术 761MK系列转向架直线 电机定子悬挂技术 762日本直线电机转向架 定子悬挂技术 77直线电机车辆 771车辆系统 772加拿大UTDC的轻轨 车辆 773日本福冈机场线 车辆 78参考文献 第8章轨道交通直线感应电机的 特殊性 81复杂线路对直线感应电机 的影响 82初级横向偏移时直线感应 电机的特性 821初级横向偏移的直线 感应有限元模型 822气隙磁场和次级涡流 的畸变 823推力、法向力和侧向力 密度分布 824四象限运行时三维力特性 及其对行车的影响 83次级断续时直线感应电机的 特性 831次级断续时电机的 分段式等效电路 832等效电路参数在次级 断续时的不同变化 833次级断续时直线感应 电机的特性分析 834次级断续时电机的 有限元模型 835次级断续时电机的气隙 磁场和涡流分布 836次级断续时直线感应电 机的暂态特性分析 84参考文献