轨道交通直线感应电机与控制/直线电机系列丛书

吕刚教授长期从事轨道交通直线电机系统领域的研究，取得了丰硕的理论研究成果和工程实践经验。曾主持国家重大科技成果转化、国家自然科学基金和中国中车集团重点研发等多个高水平纵向科研项目；也与中国中车集团、中国航天科工集团、北京地铁、广州地铁等多个单位合作。 本书是作者首次对轨道交通直线电机理论和应用进行凝练和提升，形成了从基础理论到工程实践的完整体系，代表了作者在该领域的*新科研成果，反映了轨道交通直线感应电机系统理论的科学创新和工程实践的深刻凝练，具有非常重要的学术理论和工程应用价值。

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 11直线电机在轨道交通中 应用的综述 12直线感应电机在城市轨道 交通中的应用 121短初级直线感应 电机 122长初级直线感应 电机 13电励磁式直线同步电机在 轨道交通中的应用 131常导型直线同步电机 132无铁心超导直线 电机 14永磁直线同步电机在城市 轨道交通中的应用 141“半悬浮”MBahn 列车 142M3磁悬浮列车 143Inductrack永磁磁悬浮 系统 15参考文献 第2章直线感应电机 21直线感应电机的拓扑结构 22直线感应电机的四象限 运行 221电动运行状态 222制动运行状态 23短初级直线感应电机的电磁 特殊现象 231端部效应 232边缘效应 233趋肤效应和气隙漏 磁通 234绕组特性 24具有半填充槽的初级绕组 25设计依据与端部效应补偿 251很好品质因数 252端部效应的补偿 26端部效应的实验室模拟 方法 261等值条件 262初级保持不变时的 模拟 263采用带有盘式次级的 弧形电动机的模拟 27参考文献 第3章基于“路”的直线感应电机 特性分析 31直线感应电机等效电路 综述 32基于初级等效长度的等效 电路 321考虑端部效应的励磁 电感 322考虑端部效应的励磁 电阻 323推力的计算 324法向力的计算 325法向转矩的计算 33基于复电磁功率的等效 电路 331直线感应电机内部 电磁功率的计算 332虚拟的初级对称 相电动势的计算 333端部效应的数学 分析 334边缘效应的数学 分析 335等效电路参数的 计算公式 336电机特性计算 34基于磁通密度模型的等效 电路 341转差率对纵向磁通 密度的影响 342考虑转差率对纵向磁通密 度分布影响的模型 343空间二维力的推导与 表达 344空间三维力的推导与 表达 345计算与实验结果 比较 35参考文献 第4章基于“场”的直线感应电机 特性分析 41基于“场”的直线感应电机 分析方法综述 42直线感应电机的一维电磁 模型与特性分析 421电磁场分析模型 422端部效应 423边缘效应 43直线感应电机的二维电磁 模型与特性分析 431纵向磁动势分布的 建模 432基于空间高次谐波的 二维电磁模型 44直线感应电机的三维电磁 模型与特性分析 441横向磁动势分布的 建模 442基于空间高次谐波的 三维电磁模型 443次级趋肤效应及 铁轭饱和 444不同次级拓扑结构 445直线感应电机三维 力特性与转矩分析 45直线感应电机有限元法建模 与特性计算 451二维涡流场通用 模型 452二维涡流场离散电磁模 型与电机特性计算 453三维涡流场通用 模型 454三维涡流场离散电磁模 型与电机特性计算 46参考文献 第5章直线感应电机的初始参数 辨识 51引言 52直线感应电机初级与次级的 漏感 53考虑PWM逆变器的直线 感应电机模型 54直线感应电机的参数确定 541初级电阻和电感的 估计 542等效电阻与等效电感 543励磁电感、次级电阻 和次级电感 544互感多项式的数值 解法 55多个直线感应电机的仿真 分析 551β选择对计算误差的 影响 552与传统测试方法的 性能对比 553初级电阻和电感精度的 影响因素及分析 554误差统计与分析 56实验测定的次级电阻 57参考文献 第6章直线感应电机的控制 策略 61直线感应电机控制策略的 综述 611恒转差频率控制 612矢量控制 62直线感应电机的推力控制 621数学模型及其坐标 变换 622端部效应对有功功率 和推力的影响 623磁链控制器与推力 控制器设计 624电流控制器设计 625端部效应对励磁支路 和推力的影响分析 626典型电机及其控制的 仿真结果分析 63直线感应电机的二维力解耦 控制 631直线感应电机推力与 法向力的简要表达 632推力与法向力的关系 与特点 633电流指令和频率指令 的重构 64直线感应电机的准三维力 解耦控制 641推力与法向力、侧向力 之间的关系和特点 642准三维力解耦控制 系统 65直线感应电机很优控制 651引言 652水平力和法向力的 表达 653直线感应电机吸收功率 与车辆运行阻力 654考虑法向力的很优 控制 655与恒定磁通控制系统 的对比和结果分析 66参考文献 第7章直线电机城市轨道交通 系统 71概况 72直线电机城市轨道交通系统 的特点 721直线感应牵引电机 运载系统的优点 722直线感应牵引电机 驱动的缺点 73直线感应牵引电机 731直线感应牵引电机 原理 732直线感应牵引电机 特点、结构与参数 733直线感应牵引电机 冷却方式 734感应板 735直线感应牵引电机 驱动特点 74直线电机车辆供电 75直线电机车辆牵引与制动 751牵引传动系统 752直线感应牵引电机 控制策略 753直线电机车辆制动 76直线感应牵引电机悬挂 技术 761MK系列转向架直线 电机定子悬挂技术 762日本直线电机转向架 定子悬挂技术 77直线电机车辆 771车辆系统 772加拿大UTDC的轻轨 车辆 773日本福冈机场线 车辆 78参考文献 第8章轨道交通直线感应电机的 特殊性 81复杂线路对直线感应电机 的影响 82初级横向偏移时直线感应 电机的特性 821初级横向偏移的直线 感应有限元模型 822气隙磁场和次级涡流 的畸变 823推力、法向力和侧向力 密度分布 824四象限运行时三维力特性 及其对行车的影响 83次级断续时直线感应电机的 特性 831次级断续时电机的 分段式等效电路 832等效电路参数在次级 断续时的不同变化 833次级断续时直线感应 电机的特性分析 834次级断续时电机的 有限元模型 835次级断续时电机的气隙 磁场和涡流分布 836次级断续时直线感应电 机的暂态特性分析 84参考文献