上海高速磁悬浮地面牵引供电系统
上海磁悬浮
当前位置：首页 -〉关于磁浮 -〉磁浮技术与发展磁浮原理【引子】马克思曾指出，人们“如果不以一定方式结合起来共同活动和互相交换其活动，便不能进行生产。
为了进行生产，人们便发生一定的联系和关系；只有在这些社会联系和社会关系范围内，才会有他们对自然界的关系，才会有生产。
”交通，正是人们这种社会联系和社会关系的直接产物。
自人类从猿进化能够直立行走后，人类的生活就发生了革命性的变化。
人的视域范围变宽广了，从而可以更好的观察周边情况、体察危机。
但是，原始时期生产力低下，人们受制于自然条件的束缚，通常只能利用自然界的个别要素，依赖在一定地域空间范围内猎获的动物或采集的植物，以维持生机，谈不上会有什么“农工商交易之路通”的交通之举。
不过，随着人类社会的发展，人们在生产活动中逐步通过多种形式的横向社会交往，慢慢扩大了地缘空间的视野，在被动的人地关系中注入了积极求取的因素。
逐渐的，人类学会了运用工具和其他物种为其服务，其中包括了马——一种改变人类运输速度的动物，马车行驶的速度约在10公里/小时左右，从此人类的地域范围随之改变，城与城之间的联系也越来越密切，进而增强了各地的文化、文明的进步；英国的工业革命动摇了几千年来的运输模式，汽车和火车的出现实现了动力革命，发动机使车的速度大大提高，从此也使速度与能源及效率联系在一起，至今汽车行驶速度已普遍达到了为80～100公里/小时。
而火车行驶速度从刚开始的低速、笨重的“铁家伙”演变为一种普及的陆上交通工具，时速可达150～200公里/小时；速度是人类永恒追求的目标。
如今在欧洲及日本，高速列车以成为普及，时速超过200公里/小时的速度，同时进一步拉近了城市与城市、甚至国家与国家的距离，大力促进信息沟通和人才流动。
现代科技造所就的社会的特征之一是大信息量和信息广泛高速传输，在人们头脑中建立了全新的地域和速度概念，而且成为一种全球性文化越来越不可更改。
伴随着人类这种对高速的渴求，磁浮技术应运而生，在多个国家的实验室里，科学家和工程师们力图将这种常规机电产品与现代控制技术相结合的产物投入商业运用。
HST的工作原理
HST的工作原理HST的工作原理：高速列车（High-Speed Train，HST）是一种在铁路上运行的高速交通工具，其工作原理基于磁悬浮技术和电力驱动系统。
HST的工作原理可以分为三个主要部分：磁悬浮系统、电力供应系统和控制系统。
1. 磁悬浮系统：HST采用磁悬浮技术，通过磁力将列车悬浮在轨道上，减少了与轨道的摩擦力，从而提高了列车的速度和平稳性。
磁悬浮系统由磁悬浮导向系统和磁悬浮牵引系统组成。
磁悬浮导向系统利用轨道上的电磁铁产生的磁场与列车上的磁铁相互作用，使列车保持在轨道上，并保持稳定的导向。
磁悬浮牵引系统则利用轨道上的线圈产生的磁场与列车上的磁铁相互作用，产生推力，驱动列车运行。
2. 电力供应系统：HST的电力供应系统通过接触轨道上的供电装置，将电能传输给列车上的电动机，驱动列车运行。
电力供应系统主要包括供电装置、供电线路和列车上的电动机。
供电装置通常是由直流电源提供电能，通过供电线路将电能传输到轨道上。
列车上的电动机通过电力传输装置与轨道上的供电装置相连接，接收电能并将其转化为机械能，驱动列车运行。
3. 控制系统：HST的控制系统是保证列车安全运行和提高运行效率的关键。
控制系统主要包括列车控制、信号系统和通信系统。
列车控制系统通过监测和控制列车的速度、加速度和制动力等参数，确保列车在运行过程中保持稳定和安全。
信号系统则通过信号灯和信号设备，向列车驾驶员和控制中心传递运行状态和指令，确保列车在不同区段之间的安全距离和运行速度。
通信系统则提供列车与控制中心之间的双向通信，以便及时传递运行信息和处理紧急情况。
总结：HST的工作原理基于磁悬浮技术和电力驱动系统。
通过磁悬浮系统实现列车的悬浮和牵引，通过电力供应系统提供驱动力，通过控制系统确保列车的安全和运行效率。
HST的工作原理的优势在于提供了更高的速度和平稳性，为人们提供了更快捷、舒适的交通方式。
高速磁悬浮列车车载电源系统
高速磁悬浮列车车载电源系统李健鸣(株洲南车时代电气股份有限公司技术中心，湖南株洲412001)摘要：上海高速磁悬浮列车是世界上第一条商业运行的高速磁悬浮列车。
简述了高速磁悬浮列车车载电源系统的结构及功能，并详细阐述其系统的各个基本组件、部件的结构及功能。
关键词：高速磁悬浮；车载电源；升压斩波器；配电；磁悬浮列车0 引言我国在本世纪之初引进德国技术，在上海建设世界第一条高速磁悬浮列车商业运行线。
上海引进的常导高速磁浮车辆是整个高速磁悬浮交通的核心技术之一，而车载电源系统又是车辆的核心技术之一。
经多年运行，显示出该技术的优越性。
本文介绍该车载电源系统的结构和功能。
1 车载电源系统结构和功能上海磁悬浮列车采用了如下的供电方案：列车在速度小于20 km/h时完全由供电轨供电；列车速度在约20～100 km/h时由地面的供电轨与列车自带的直线发电机联合对车辆供电；在列车速度大于100 km/h时完全由直线发电机供电；车载蓄电池作为列车紧急或故障运行情况下的电源；在使用涡流制动器紧急制动时，高速运行段（速度大于约150 km/h）电能由直线发电机提供，当较低速度时直线发电机电能不能满足涡流制动需要，此时由蓄电池与直线发电机联合提供电能，紧急制动过程中不使用供电轨向列车供电。
每一节车的车载电源包括以下几部分：①4套相互独立的440 V直流电源，每套最大容量为128 kW；②4套相互独立的24 V直流电源，每套容量为1.6 kW；③2套相互独立的230 V三相交流电源，每套容量约为5.5 kW；④1套外部440 V直流供电电源。
440 V电源是车上的主电源，24 V电源与230 V电源都是通过相应的变流设备从440 V电源变换得到的。
24 V电源是车上的控制电源，主要向控制设备供电。
每套440 V电源与24 V电源上都接有一组蓄电池作为备用电源。
440 V电源与24 V电源都有较大的冗余，当部分供电设备出现故障时不会影响对车辆的供电。
牵引供电系统外部电源与供电方式
高速铁路牵引供电系统的实际应用中，需要关注供电能力、电能质量和环 境保护等方面的问题。
磁悬浮列车牵引供电系统
磁悬浮列车牵引供电系统通常采用直流供电方式，通过磁悬浮变电所将来自电网的高压交流电转换为 直流电，为磁悬浮列车提供动力。
牵引供电系统外部电 源与供电方式
目录
• 牵引供电系统概述 • 牵引供电系统外部电源 • 牵引供电系统供电方式 • 牵引供电系统外部电源与供电方式的
优化 • 牵引供电系统外部电源与供电方式的
实际应用案例
01
牵引供电系统概述
牵引供电系统的定义与功能
定义
牵引供电系统是为电气化铁路或 城市轨道交通提供电能的系统， 通过接触网向电力机车或电动汽 车提供所需直流或交流电能。
容量
牵引供电系统外部电源的容量应根据 牵引负荷的大小和运行方式进行选择 ，以确保供电的可靠性和稳定性。
稳定性
外部电源的稳定性对牵引供电系统的 正常运行至关重要，应采取措施确保 电源的电压、频率和波形等参数的稳 定。
03
牵引供电系统供电方式
直接供电方式
01
直接供电方式是一种简单的牵引 供电方式，通过牵引网直接向电 力机车供电。
02
该方式结构简单，投资少，但会 对沿线通信线路产生干扰。
串联电容补偿供电方式
串联电容补偿供电方式是在牵引网中 串联电容，补偿感性负载的无功功率， 提高功率因数。
该方式可以减少对通信线路的干扰， 但需要增加补偿装置和滤波装置。
吸流变压器供电方式
吸流变压器供电方式是通过吸流变压 器将牵引电流从接触网引至回流线， 减少对通信线路的干扰。
沪杭超级磁浮工作原理
沪杭超级磁浮工作原理
沪杭超级磁浮是一种先进的交通工具，它运用了磁悬浮技术。
它的工作原理如下：
1. 磁悬浮力：沪杭超级磁浮通过磁力将车辆悬浮在轨道上。
轨道上安装了一系列的电磁铁，车辆底部有特殊的磁性材料。
当电磁铁通电时，产生的磁场与车辆底部的磁性材料相互作用，产生强大的磁悬浮力，将车辆悬浮在轨道上。
2. 前进力：沪杭超级磁浮的前进力是通过电动机产生的。
每辆车都装备有电动机，电动机的动力由电源提供。
当电动机转动时，驱动车辆前进。
由于车辆悬浮在轨道上，因此减少了与地面之间的摩擦力，使得车辆具有较高的速度和较低的能耗。
3. 控制系统：沪杭超级磁浮的运行还需要一个精确的控制系统。
该控制系统根据车辆与轨道间的距离和速度，实时调整电磁铁的通电量，以保持车辆的悬浮高度和平衡。
同时，控制系统还能调整电动机的转速，以实现车辆的前进、刹车和转弯等操作。
4. 安全系统：为了确保乘客的安全，沪杭超级磁浮还配备了多种安全系统。
例如，轨道上安装了防撞装置，能够及时监测到障碍物并发出警报，以避免碰撞。
车辆上也设有多种传感器，能够监测车辆的状态和周围环境，确保安全行驶。
综上所述，沪杭超级磁浮通过磁悬浮力悬浮在轨道上，利用电动机产生前进力，并通过精确的控制系统和安全系统来实现安全高效的运行。
磁浮铁路技术标准(试行)
磁浮铁路技术标准(试行)1.引言磁浮铁路是一种基于磁悬浮技术的高速交通工具，以磁悬浮列车在轨道上悬浮并利用磁力驱动，实现高速运输。
为了推动磁浮铁路技术的发展，确保其安全、高效、可靠的运行，制定并执行技术标准是十分必要的。
本文就磁浮铁路技术标准进行了阐述。
2.磁浮系统2.1轨道磁浮铁路的轨道是由碳纤维复合材料制成，具有轻巧、高强度、耐腐蚀等特点。
轨道的设计应满足列车的运行速度和载重要求，并具备良好的减震和连接性能。
2.2供电系统磁浮铁路的供电系统主要包括牵引供电和辅助供电两部分。
牵引供电系统采用直流供电方式，应保证供电稳定，能够满足列车的牵引功率需求。
辅助供电系统为列车提供辅助电力，包括照明、空调等设备的电力需求。
2.3车辆磁浮列车是磁浮铁路系统的核心部件。
车辆应具备轻量化、高速运行、低能耗等特点。
对车辆的设计和制造应符合相关的国家标准和行业规范，确保列车的安全性和可靠性。
3.瞬态稳定性瞬态稳定性是指列车在启动、制动、加速和减速等瞬时过程中的稳定性。
磁浮铁路的瞬态稳定性需要保证列车的稳定性，并且列车应具有良好的运行平稳性，确保乘客的舒适感。
4.安全与可靠性安全是磁浮铁路运营的核心要素。
磁浮铁路应采取必要的安全措施，保证列车和乘客的安全。
同时，磁浮铁路的系统应具备良好的可靠性，能够满足连续运行的要求。
5.环境适应能力磁浮铁路的运行环境复杂多变，需要具备良好的环境适应能力。
磁浮铁路的系统应能够适应气候变化、温度变化、雨雪等外界环境的影响，保证列车的运行稳定和乘客的出行舒适。
6.监测与维护磁浮铁路的系统应具备完善的监测和维护手段，能够对列车和轨道的状态进行实时监测和分析，及时发现和解决问题，保证系统的正常运行。
7.经济性与可持续发展磁浮铁路的建设和运营应具备良好的经济性和可持续发展性。
磁浮铁路的投资、运营成本应适当，能够满足经济效益的要求。
同时，磁浮铁路的建设和运营应符合环保要求，减少对环境的污染和破坏。
上海磁悬浮列车技术原理
上海磁悬浮列车技术原理磁悬浮列车（Maglev train）是一种利用磁力将列车悬浮在轨道上并通过磁力驱动的高速交通工具。
上海磁悬浮列车作为世界上第一条商业化运营的磁悬浮列车线路，其技术原理与其他磁悬浮列车相似，都是基于磁力原理实现列车的悬浮和运行。
上海磁悬浮列车的技术原理可以简单地分为两个方面：磁悬浮和磁力驱动。
首先是磁悬浮技术。
磁悬浮列车采用了磁悬浮的原理，即通过磁力将列车悬浮在轨道上。
上海磁悬浮列车采用了主动型磁悬浮技术，即通过电磁系统产生磁力，将列车悬浮在轨道上方。
具体来说，轨道上铺设有一系列的电磁铁，这些电磁铁会产生一个垂直向上的磁力，而列车底部则有一组与轨道上的电磁铁相对应的磁体。
当列车靠近轨道时，轨道上的电磁铁会产生磁场，而列车底部的磁体则会受到相应的磁力作用，从而实现列车的悬浮。
接下来是磁力驱动技术。
磁悬浮列车的运行是通过磁力进行驱动的。
上海磁悬浮列车采用了线性电机技术，即通过电磁感应原理将电能转化为机械能，从而驱动列车在轨道上运行。
具体来说，轨道上布置有一组线圈，这些线圈通过交流电源供电。
而列车底部则有一组与轨道上的线圈相对应的线圈。
当轨道上的线圈通电时，会产生交变磁场，而列车底部的线圈则会感应到相应的磁场，从而产生电流。
根据洛伦兹力的原理，当电流通过线圈时，会受到一个与电流方向垂直的力，从而驱动列车在轨道上运行。
除了磁悬浮和磁力驱动技术，上海磁悬浮列车还应用了许多其他技术来提高列车的运行效率和乘坐舒适度。
例如，列车采用了永磁同步电机技术，具有高效、低噪音和低振动的特点；车体采用了轻量化材料，使列车具有更好的悬浮性能和减少能耗；列车还配备了先进的控制系统，能够实现精确的悬浮控制和运行控制，提高列车的安全性和稳定性。
上海磁悬浮列车的技术原理是通过磁悬浮和磁力驱动两个方面来实现列车的悬浮和运行。
这种技术不仅提高了列车的运行速度和乘坐舒适度，还具有环保、低能耗和低噪音的优点，是一种现代化、高效率的交通工具。
上海磁悬浮列车
通俗的讲就是，在位于轨道两侧的线圈里流动的交 流电，能将线圈变为电磁体。由于它与列车上的超 导电磁体的相互作用，就使列车开动起来。列车前 进是因为列车头部的电磁体（N极）被安装在靠前 一点的轨道上的电磁体（S极）所吸引，并且同时 又被安装在轨道上稍后一点的电磁体（N极）所排 斥。当列车前进时，在线圈里流动的电流流向就反 转过来了。其结果就是原来那个S极线圈，现在变 为N极线圈了，反之亦然。这样，列车由于电磁极 性的转换而得以持续向前奔驰。根据车速，通过电 能转换器调整在线圈里流动的交流电的频率和电压。
“常导型”磁悬浮列车的构想由德国工程师赫尔曼· 肯佩尔于1922年提 出。 “常导型”磁悬浮列车及轨道和电动机的工作原理完全相同。只 是把电动机的“转子”布置在列车上，将电动机的“定子”铺设在轨 道上。通过“转子”，“定子”间的相互作用，将电能转化为前进的 动能。我们知道，电动机的“定子”通电时，通过电磁感应就可以推 动“转子”转动。当向轨道这个“定子”输电时，通过电磁感应作用， 列车就像电动机的“转子”一样被推动着做直线运动。 上海磁悬浮列车时速430公里，一个供电区内只能允许一辆列车 运行，轨道两侧25米处有隔离网，上下两侧也有防护设备。转弯处半 径达8000米，肉眼观察几乎是一条直线；最小的半径也达1300米。 乘客不会有不适感。轨道全线两边50米范围内装有目前国际上最先进 的隔离装置。 它是21 世纪理想的超级特别快车，世界各国都十分重视发展磁 悬浮列车。目前，我国和日本、德国、英国、美国都在积极研究这种 车。日本的超导磁悬浮列车已经过载人试验，即将进入实用阶段，运 行时速可达500 千米以上。
原理 磁悬浮列车利用“同名磁极相斥，异名磁极相吸”的原理， 让磁铁具有抗拒地心引力的能力，使车体完全脱离轨道，悬浮 在距离轨道约1厘米处，腾空行驶，创造了近乎“零高度”空 间飞行的奇迹。 由于磁铁有同性相斥和异性相吸两种形式，故磁悬浮列车 也有两种相应的形式：一种是利用磁铁同性相斥原理而设计的 电磁运行系统的磁悬浮列车，它利用车上超导体电磁铁形成的 磁场与轨道上线圈形成的磁场之间所产生的相斥力，使车体悬 浮运行的铁路；另一种则是利用磁铁异性相吸原理而设计的电 动力运行系统的磁悬浮列车，它是在车体底部及两侧倒转向上 的顶部安装磁铁，在T形导轨的上方和伸臂部分下方分别设反 作用板和感应钢板，控制电磁铁的电流，使电磁铁和导轨间保 持10—15毫米的间隙，并使导轨钢板的吸引力与车辆的重力平 衡，从而使车体悬浮于车道的导轨面上运行。
上海磁悬浮列车原理
上海磁悬浮列车原理上海磁悬浮列车，是中国自主研发的一种新型城市轨道交通工具，采用了磁悬浮技术，可以实现高速、平稳、无摩擦的悬浮运行。
那么，究竟什么是磁悬浮技术？它又是如何实现列车的悬浮和运行的呢？接下来，我们将从磁悬浮原理的角度来详细介绍。
磁悬浮列车的原理主要依靠电磁力来实现列车的悬浮和运行。
首先，磁悬浮列车由车体、轨道、电磁悬浮系统和牵引系统组成。
其中，轨道上布置了一系列的电磁悬浮导向轨和牵引轨，而车体下方则安装了相应的磁悬浮装置。
当列车运行时，导向轨和牵引轨会产生磁场，而车体下的磁悬浮装置则会受到磁场的作用，从而实现悬浮和牵引。
其次，磁悬浮列车的悬浮原理主要依靠磁悬浮装置和轨道上的磁场相互作用来实现。
磁悬浮装置通常由电磁铁和超导体组成，当列车运行时，电磁铁会产生磁场，而轨道上的超导体则会产生相反的磁场，从而使列车获得一个向上的磁力，实现悬浮。
这种悬浮方式不仅可以减小空气阻力，提高列车的运行速度，还可以减小轨道和车体之间的磨损，延长设备的使用寿命。
最后，磁悬浮列车的运行原理主要依靠电磁牵引系统来实现。
当列车运行时，牵引轨会产生电磁场，而车体下的牵引系统则会受到电磁场的作用，从而实现列车的牵引和推进。
这种牵引方式不仅可以减小能耗，提高运行效率，还可以减小噪音和振动，提高乘坐舒适度。
综上所述，上海磁悬浮列车的原理主要依靠磁悬浮装置和轨道上的磁场相互作用来实现列车的悬浮和运行。
这种技术不仅可以提高列车的运行速度和运行效率，还可以减小能耗和轨道磨损，是一种具有广阔应用前景的新型城市轨道交通技术。
相信随着科技的不断进步，磁悬浮技术将会在未来得到更广泛的应用和推广。
上海磁悬浮 悬浮 原理
上海磁悬浮悬浮原理
上海磁悬浮是一种利用磁力原理实现悬浮运行的交通工具。
其原
理是利用电磁力将列车悬浮在轨道上方，从而避免了与轨道的摩擦。
具体来说，磁悬浮列车的轨道上覆盖有线圈，列车底部装有磁体。
当
线圈通电时，会产生一种垂直向上的磁场，与列车底部的磁体产生相
互作用，产生电磁力。
这种电磁力可以抵消列车的重力，使列车悬浮
在轨道上。
为了保持列车的稳定运行，磁悬浮系统还包括一个反馈控制系统。
该系统通过感应列车位置和速度的传感器，实时监测列车的状态，并
根据需要调整线圈的通电状态，以保持列车的平衡。
通过不断调整电
磁力的大小，磁悬浮列车在高速运行时可以保持稳定的悬浮状态。
相比传统的轮轨交通工具，磁悬浮具有许多优势。
首先，磁悬浮
列车没有与轨道的接触，减少了摩擦，使列车运行更加平稳，减少了
噪音和振动。
其次，磁悬浮列车的运行速度可以达到很高，可实现超
过500公里/小时的高速运行。
此外，由于没有轮轨之间的磨损，磁悬
浮系统的维护成本相对较低。
磁悬浮技术在上海的应用也取得了一定的成就。
上海磁悬浮列车
于2004年开始运营，成为全球第一条商业化运营的磁悬浮线路。
该线
路连接上海浦东国际机场和市中心，运行速度可以达到430公里/小时，为旅客提供了快速便捷的出行方式。
上海磁悬浮的成功应用，对于促
进城市交通发展和推动技术创新具有积极的推动作用。
牵引供电SCADA系统概述
够迅速恢复。
高可用性与容错性
冗余设计
采用硬件和软件的冗余设计，确保系统在部分组件发生故障时仍 能正常运行。
负载均衡
合理分配系统负载，避免单个组件过载，提高系统的整体稳定性。
故障检测与自动恢复
实时监测系统状态，发现故障时自动切换到备用组件，确保系统持 续提供服务。
实时性与性能优化
01
实时数据处理
优化数据处理算法，提高系统对 实时数据的处理速度，确保数据 的及时性和准确性。
牵引供电SCADA系统 概述
目 录
• 牵引供电SCADA系统简介 • 牵引供电SCADA系统关键技术 • 牵引供电SCADA系统应用场景与案例 • 牵引供电SCADA系统面临的挑战与解决方案 • 牵引供电SCADA系统发展趋势与展望
01
牵引供电SCADA系统简 介
定义与功能
定义
牵引供电SCADA系统（Supervisory Control And Data Acquisition）是 一种用于监控和控制牵引供电系统的 自动化系统。
02
牵引供电SCADA系统关 键技术
数据采集与传输技术
数据采集
通过传感器、变送器等设备，实时采集牵引供电设备的运行状态、电气参数和 环境信息。
数据传输
利用有线或无线通信技术，将采集的数据传输至系统主站，实现数据的实时共 享。
数据处理与分析技术
数据处理
对采集数据进行清洗、转换和存储，确保数据质量和可用性。
系统应用与发展
应用
牵引供电SCADA系统广泛应用于铁路、地铁、轻轨等轨道交 通领域，实现对牵引供电系统的全面监控和管理，提高运营 效率和管理水平。
发展
随着信息技术和自动化技术的发展，牵引供电SCADA系统将 不断升级和完善，实现更加智能化、高效化的监控和管理， 为轨道交通的安全、可靠、高效运行提供更加有力的保障。
磁浮列车的供电系统及推进控制系统
磁浮列车的供电系统及推进控制系统摘要：目前，随着社会的发展，我国的交通工程的发展也有了创新。
为一种新型的交通运输方式，磁浮交通不仅更安全、快捷、舒适，还更加清洁和节能，对长距离、快运输有着巨大优势，是人类交通事业发展的一个重要研究方向。
上海磁浮交通示范运营线基于电磁悬浮、长定子直线同步电机驱动技术：车体相当于同步电机的转子，轨道相当于同步电机的定子；将普通电机的旋转运动方式变成了直线运动方式。
它主要通过牵引控制系统来精确调节、控制磁浮列车的牵引力和制动力的大小，使得磁浮列车能够快速安全可靠的沿着计算好的速度曲线舒适的加速和制动。
关键词：磁浮列车；供电系统；推进控制系统1磁浮交通供电系统的构成及功能磁浮交通的整个供电系统结构与其他城市轨道交通相似,即主要由外部电源、主变电所(或电源开闭所)、中压供电网络、牵引供电系统、动力照明供电系统和电力监控系统构成,其中牵引供电系统中包括牵引变电所与接触轨;动力照明供电系统中包括降压变电所与动力照明配电系统。
外部电源主要由城市电网变电站和与磁浮交通主变电所连接的高压输电线路组成,磁浮交通通过外部电源从城市电网取得电能;主变电所从城市电网引入高压电源,经降压和分配,给磁浮交通沿线的牵引变电所、降压变电所及牵引降压混合变电所提供中压电源;中压供电网络是纵向把主变电所与牵引变电所、降压变电所联系起来,横向把各牵引变电所和降压变电所联系起来的中压电缆线路;牵引变电所是将中压交流电能转变为直流电能,通过接触轨向磁浮列车供电的专用变电所;降压变电所是将中压交流电能转变为低压交流电能,向除牵引负荷以外的其他负荷供电的变电所;接触轨是通过受流器向磁浮车辆提供牵引电能和进行回流的导电轨;动力照明配电系统是由降压变电所低压侧馈出,连接到各用电负荷处的配电线路及相关设备的集合;电力监控系统是由控制中心内的电力调度、沿线通信网络及受控单元组成,对磁浮交通各种供电设施、设备进行控制、信息采集、数据分析处理等工作的网络控制系统。
磁悬浮列车的主要技术系统
磁悬浮列车的主要技术系统磁悬浮列车主要由悬浮系统、推进系统和导向系统三大部分组成，尽管可以使用与磁力无关的推进系统，但在目前的绝大部分设计中，这三部分的功能均由磁力来完成。
下面分别对这三部分所采用的技术进行介绍。
电磁悬浮系统（EMS）是一种吸力悬浮系统，是结合在机车上的电磁铁和导轨上的铁磁轨道相互吸引产生悬浮。
常导磁悬浮列车工作时，首先调整车辆下部的悬浮和导向电磁铁的电磁吸力，与地面轨道两侧的绕组发生磁铁反作用将列车浮起。
在车辆下部的导向电磁铁与轨道磁铁的反作用下，使车轮与轨道保持一定的侧向距离，实现轮轨在水平方向和垂直方向的无接触支撑和无接触导向。
车辆与行车轨道之间的悬浮间隙为10毫米，是通过一套高精度电子调整系统得以保证的。
此外由于悬浮和导向实际上与列车运行速度无关，所以即使在停车状态下列车仍然可以进入悬浮状态。
电力悬浮系统（EDS）将磁铁使用在运动的机车上以在导轨上产生电流。
由于机车和导轨的缝隙减少时电磁斥力会增大，从而产生的电磁斥力提供了稳定的机车的支撑和导向。
然而机车必须安装类似车轮一样的装置对机车在“起飞”和“着陆”时进行有效支撑，这是因为EDS在机车速度低于大约25英里/小时无法保证悬浮。
EDS系统在低温超导技术下得到了更大的发展。
超导磁悬浮列车的最主要特征就是其超导元件在相当低的温度下所具有的完全导电性和完全抗磁性。
超导磁铁是由超导材料制成的超导线圈构成，它不仅电流阻力为零，而且可以传导普通导线根本无法比拟的强大电流，这种特性使其能够制成体积小功率强大的电磁铁。
超导磁悬浮列车的车辆上装有车载超导磁体并构成感应动力集成设备，而列车的驱动绕组和悬浮导向绕组均安装在地面导轨两侧，车辆上的感应动力集成设备由动力集成绕组、感应动力集成超导磁铁和悬浮导向超导磁铁三部分组成。
当向轨道两侧的驱动绕组提供与车辆速度频率相一致的三相交流电时，就会产生一个移动的电磁场，因而在列车导轨上产生磁波，这时列车上的车载超导磁体就会受到一个与移动磁场相同步的推力，正是这种推力推动列车前进。
磁悬浮列车技术的电气设计
磁悬浮列车技术的电气设计磁悬浮列车作为一种创新的高速交通工具，凭借其低能耗、高速度和无摩擦的优势，在现代交通领域引起了广泛的关注。
而这种领先于传统轨道交通的技术实现的关键之一便是磁悬浮列车的电气设计。
磁悬浮列车的电气设计是确保其正常运行的重要环节，它包括了列车牵引系统、供电系统和控制系统等多个方面。
首先，磁悬浮列车的牵引系统是其核心部分，它负责提供列车所需的动力。
在电气设计中，一个关键的考虑点是电机的选择和布置。
通常磁悬浮列车采用线性感应驱动方式，其中电机选用的是直线电机。
这种电机的优点是结构简单、易于维护，并且在高速运行时具有较好的稳定性。
此外，在电气设计中还需要考虑电机的电源供应和保护措施，以确保电机的正常运行和安全性。
其次，供电系统是磁悬浮列车电气设计的重要组成部分。
在磁悬浮列车中，通常采用换流器进行能量的转换和供给。
换流器起到将交流电转换为直流电的作用，以满足列车运行所需的电力。
电气设计需要考虑换流器的选型、功率输出和效率等因素。
此外，供电系统还需要具备可靠的冗余设计，以确保在故障情况下列车仍能继续运行。
最后，控制系统在磁悬浮列车的电气设计中发挥着至关重要的作用。
控制系统负责对列车进行监控、数据处理和指令传递等功能，以确保列车的安全和稳定性。
电气设计中的控制系统需要充分考虑分布式控制和实时性的要求，以实现对列车的高效控制和管理。
在磁悬浮列车技术的电气设计中，还有许多其他细节需要考虑和完善。
例如，信号传输和隔离、磁悬浮系统与轨道的配合等方面。
除了以上所述的关键设计要素之外，电气设计还需要充分考虑列车运行环境和运行条件的复杂性，以确保磁悬浮列车在各种情况下都能稳定运行并保证乘客的安全。
综上所述，磁悬浮列车技术的电气设计是实现这一创新交通工具高速、安全运行的基础。
通过合理选择电机、设计供电系统和完善控制系统等关键要素，可以确保磁悬浮列车在各种复杂环境下的可靠性和性能。
随着磁悬浮列车技术的不断发展和应用，电气设计将继续发挥着重要的作用，为磁悬浮列车的未来发展提供支持和保障。
提高磁浮交通供电系统功率因数的措施
提高磁浮交通供电系统功率因数的措施摘要：目前世界上高速磁浮有常导磁浮交通和超导磁浮交通两种技术。
常导高速磁浮系统以常导电磁浮、长定子直线同步电机驱动，列车最高运行速度不低于200km/h，主要包括磁浮线路、磁浮列车、牵引供电、运行控制以及车站和维护设施等子系统。
高速磁浮交通的牵引驱动采用的大功率高电压变流装置受控于输出电源，系统运行时对电网的无功和谐波进行补偿与滤波是电网安全运行和系统正常运行的重要部分。
针对上海高速磁浮交通供电系统的滤波、无功补偿设计的特点，分析了供电系统功率因数较低的原因，提出了提高功率因数的技术措施，并分析了该措施的技术、经济效益。
最后给出了改进滤波、补偿系统设计的建议。
关键词：磁浮交通；供电系统；功率因数；提高措施1现有滤波及无功补偿设计磁浮列车载客运行时，起动、制动及停止频繁。
这决定了其牵引系统需面对冲击性的大功率负荷。
频繁的功率冲击会影响整个供电系统的电压。
磁浮供电系统的主变压器为有载调压变压器。
列车在起动期间，功率因数很低，故冲击性无功功率会使供电系统的电压发生剧烈波动。
在这种情况下，主变压器的分接头将会频繁动作。
另外，牵引系统的变流器是系统中主要的谐波源。
2滤波及无功补偿装置存在的问题滤波器及无功补偿器可使系统的谐波达标，而且能较好地稳定系统电压。
在磁浮列车运行的过程中，滤波器及无功补偿器能提供0～12MVar的无功功率。
通过实际的测试数据可以看出，补偿容量远大于列车运行实际需要的无功，即目前上海磁浮线正处于过补偿状态。
另外，牵引变流器仅在牵引列车时产生谐波与无功电流。
因而在列车非运行期间的系统无功过补偿状态更为明显。
由于滤波器产生的无功需由补偿器来抵消，故补偿器常处于满负荷运行的状态。
系统无功过补偿的状况带来如下问题：(1)增加了电能消耗。
没有列车运行时，补偿器处于满负荷运行状态，其电能消耗较浪费。
该项损耗约为动态补偿容量的4％。
(2)系统可靠性低。
由于补偿器大部分时间在满负荷甚至超负荷运行，故补偿器的功率模块故障率很高，导致设备可靠性降低。
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1 引言
近些年来，磁浮列车以其高速、节能、安全、舒适、环保等优点日益受到人们越来越多的关注。
目前德国和日本是世界上磁浮列车研究最多的国家：德国已经研制了tr系列吸力型磁浮列车，并在埃姆斯兰建造了大型试验用的tve试验线;日本也研制了mlu系列斥力型磁浮列车和hsst系列吸力型磁浮列车，并修建了山梨试验线。
我国也在积极开展这方面的研究工作，上海已从德国引进了tr08型磁浮列车，并已投入了商业运行，同时也拉开了消化吸收其先进技术的序幕。
在磁浮列车运行系统中，合理有效的牵引供电系统是实现磁浮列车高速可靠运行的关键之一，故而成为本文的主要研究对象。
2 磁浮列车牵引供电系统概况
磁浮列车按照动力源（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安装在车体的底部，通过向磁浮列车提供变压变频的电源，由车上的短定子产生行波磁场;
轨道上安置结构较为简单的长转子，这种结构多用于直线异步牵引电动机的驱动系统。
由于列车通过受流器供电，而高速受流困难使列车运行速度、异步电机的功率因数及效率均受到限制，因此该系统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置有直线电机的转子，整条轨道上安装同步电机的长定子绕组。
磁浮列车内部对转子的供电简单，没有高速受流的困难。
采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。
德国和日本均采用这种系统。
德国研制了常导吸浮式磁浮列车：由车上常导电流产生的电磁吸引力吸引轨道下方的导磁体，使列车浮起。
常导电流比较容易获得，通常由蓄电池或感应式发电线圈等设备产生电流，供给同步直线电动机的转子。
但常导系统电磁吸引力相对较小，列车悬浮高度约10mm，故对控制精度的要求很高。
日本研制的超导斥浮型磁浮列车是由车上强大的超导电流产生极强的电磁场，该电磁场相对线路侧墙上的8字形导电环高速移动，使导电环感应出强大的环流，在8字形下半环中形成推斥磁场，而上半环中则形成吸力磁场，使列车悬浮。
该悬浮系统是一个无需反馈控制的稳定系统，而且悬浮高度可在10cm左右，从而使控制相对简单。
3 上海高速磁浮列车的牵引供电系统［1］
上海运营的高速磁浮列车是从德国引进的tr08型磁浮列车，采用长定子直线同步电动机和常导吸浮式系统。
其牵引供电系统如图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主要部件构成。
磁悬浮列车牵引供电系统从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产生可变频率（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工作模式：
（1）逆变器脉冲宽度调制的直接输出模式，是电机在低频工作时的输出方式，具有0～70hz的开关频率。
此时两套三点式逆变器并联，经输出变压器的初级绕组如图1所示的连接输出，这时输出变压器初级绕组相当于并联用的均衡电抗器，同时也起到滤波作用。
（2）变压器输出模式，是电机工作在高频时的输出方式，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作用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，其作用是将高压网侧电压通过变压器二级降压，然后送至输入变流器。
对于大容量高压整流变压器，为了提高整流效率，采用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。
静止变流器系统采用的是三台单相三绕组变压器方案，通过各绕组的规定连接将其构成图2所示的y/y、d组式整流变压器的方案，其主要优点有：
（1）备用容量小，较为经济;
（2）单台容量较小，较易满足运输对装置尺寸的要求;
（3）三个绕组可以布置在同一铁心柱上，有助于降低变压器的谐波损耗。
为了控制中间电路直流环电压，以及减小网侧励磁，系统的每个整流器采用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，中间点通过高电阻接地（如图1所示），构成三电位的中间电路直流环。
直流环的电压是可控的，范围在2×1500v～2×2500v内，额定电流3200a。
为得到平滑的直流电流，在中间回路中串有平波电抗器。
同时为防止整流桥和直流环过电压，采用了直流侧过电压保护。
在直流环中间电路并有放电保护的晶闸管和大功率电阻，作为直流侧吸收装置，
以抑制过电压。
另外，中间电路直流环中间点通过高电阻接地保护，并带有接地故障显示。
3.2 牵引逆变器
（1）逆变器的结构
上海磁浮列车三相逆变器中的一相结构如图3所示，主管采用gto全控器件，主电路采用两主管串联与中点带箝位二极管的方案，该电路又称为三点式（或三电平中点嵌位式）逆变器，这样可使主管耐压值降低一半，同时在相同开关频率及控制方式下，其输出电压或电流的谐波较两电平更少，且输出电压在电机端产生的共模电压也更少，有利于延长电机的使用寿命。
每相桥臂的四个主管有三种不同的通断组合，分别输出不同的电压（见表1）。
主管gto的峰值电压4.5kv，峰值电流4.3ka。
三点式逆变器要求主管v1与v4不能同时导通，并且v1和v3、v2和v4的控制脉冲是互反的，此外上述主管通断转换时必须遵守先断后通的原则。
三电平逆变器是在二电平逆变器的基础上发展起来的，把二电平逆变器成熟的控制技术引入到三电平逆变器中就形成了多种逆变器控制策略。
如今对三电平逆变器用的比较成熟的控制策略主要有：单脉冲控制方法、上下双调制波的s pwm控制方法、120°导电pwm控制方法、错开90°相位的pwm控制方法、抑制中性点电位偏移的pwm控制方法、开关频率最优pwm控制方法、特定低次谐波消除法（shepwm）、三电平逆变器电压空间矢量控制方法（svpwm）以及抑制中性点电位偏移的电压空间矢量控制方法等［2，3］。
（2）gto驱动电路
大功率gto驱动电路必须首先解决隔离及抗干扰等问题。
上海磁浮列车主牵引逆变器中gto的触发脉冲信号采用光纤电缆传输，这样隔离及抗干扰的问题迎刃而解，从而确保了gto触发脉冲的准确性，间接地保证了磁浮列车的行车安全。
另外，大功率gto 驱动电路能否正常工作的关键还在于电源，gto门极触发脉冲的幅值要足够高，且其前沿要陡，而后沿则要求平缓些。
为满足此要求，磁浮列车主牵引逆变器中gto的门极驱动电源为45v/27a，且gto触发脉冲的后沿信号和电压信号均被送回到控制系统中。
此外，上海磁浮列车主牵引逆变器采用了多种保护：有制动断路器的过电压保护、过电流保护电流限制、脉冲中断和接地故障检测等。
（3）吸收电路
gto的吸收电路很多，上海磁浮列车三电平主牵引逆变器的吸收电路如图3所示。
吸收电路必须保证gto工作时的di/dt、du/dt不超过规定的允许值，这样gto的吸收电路必须要有电感l和电容c。
图3中电感l1、l2和gto串联，用于限制gto的di/dt。
二极管d11、d12、电阻r1与电感l1构成了电感本身的能量释放回路。
电容c11、c12用于限制gto的du/dt，二极管d12、d13构成了电容的能量释放回路。
与rcd吸收电路相比，上述吸收电路增加了大电容c12，因而关断吸收电容c11为rcd吸收电路电容值的一半，所以损耗也减小了一半;同时电容c12起电压嵌位作用，用于抑制gto的关断过电压，对于1500kva 逆变器，此吸收电路的损耗和非对称吸收电路的损耗大体相同。
4 结束语
上海高速磁悬浮列车牵引供电系统具有以下特点：
（1）采用高速常导直线同步电机，整个牵引供电系统安置在地面上，不受车体的空间限制，有利于采用最有效的三步供电方式;
（2）采用适合于高压大功率场合的中性点箝位三电平变流器技术，避开了gto晶闸管的直接串联，从而可以充分发挥大功率电力电子器件的容量;
（3）输入变流器中采用两套可调压的12脉冲整流桥，既减小了谐波与干扰，同时
也抑制了中点电位的偏移;
（4）晶闸管和gto采用光纤电缆传输脉冲信号，具有高抗干扰性。
供电与牵引控制系统是控制磁悬浮列车安全稳定运行的关键之一，对其原理与结构还有待于进一步研究与分析。