永磁同步电机在铁道牵引领域中的应用

尽管牵引变流器控制的三相异步电机的交流传动系统已经广泛地应用于铁道牵引领域,但近年来,由于永磁材料的迅速发展,使永磁同步电机在铁道牵引领域竞争力明显上升,具有良好的应用前景.本文从铁道牵引的观点出发,对永磁同步电机和异步牵引电机进行了技术比较,介绍了国内外有关研发直接驱动式和全封闭式永磁电动机的概况,分析了永磁同步电机在铁路牵引应用中的发展前景及面临的主要问题.     

铁道车辆牵引系统用永磁同步电机比较

永磁体的采用,使永磁同步电机即使在空转的时候也能产生反电势,并且随着转速的升高反电势亦升高。当永磁同步电机作为铁道车辆牵引电机时,由于铁道车辆特有的惰行工况,必须解决永磁同步电机在铁道车辆惰行时的高反电势,以及由此带来的重投困难。如果仅从控制的角度,在电机高速运行时施加直轴负向电流,从而减弱合成气隙磁场,以降低反电势,但由此将带来惰行的铜耗,并且对控制器和逆变器的可靠性提出了更高的要求。本文从降低电机高速惰行时的反电势出发,提出了几种永磁电机方案,从而为铁道车辆牵引用永磁同步电机的选择提供一定参考。     

高速动车组永磁同步牵引系统的研制

为实现高速动车组的高效节能,以CRH380A为技术平台研发了高速动车组永磁同步牵引系统。主要介绍牵引传动系统的整车总体技术指标,牵引特性曲线设计,牵引传动系统主电路组成,永磁同步电机主要技术参数、冷却方式、热管理技术,主电路图拓扑结构,主变流器主要技术参数,永磁同步电机控制策略。试验及实际装车应用表明,永磁同步牵引系统、主变流器、永磁同步电机及其控制策略等核心技术可靠,该永磁同步牵引系统的电机额定效率达到98%以上,显著降低了高速动车组的牵引能耗。     

轨道交通永磁同步牵引系统研究

由于体积小、重量轻、效率高、功率密度高的特点,永磁同步电机近年来受到轨道交通行业的密切关注。阐述了永磁同步电机的发展概况、优点及其结构,并从实现轨道交通直接传动和直接替换现有异步牵引系统两方面阐述了目前永磁同步牵引系统的研究概况,同时介绍了南车株洲电力机车研究所有限公司在永磁同步牵引系统所开展的工作。综合技术趋势和工程化,从系统设计策略、主电路结构、永磁同步电机、控制策略以及运营维护等方面对永磁同步牵引系统进行了具体的分析,为永磁同步牵引系统的研究应用提供参考,以积极推动我国永磁同步牵引系统的技术发展。     

高效率异步电机的设计和效率评价

铁道机车车辆的牵引电机多为逆变器驱动的异步电机,其效率通常为92%左右。新开发的永磁同步电机效率较高,可达97%。以将异步电机的效率提高至95%~96%为目标进行开发,通过样机试验确认其性能。     

永磁同步电机牵引系统在成都地铁上的应用优化方案研究

介绍了城市轨道交通行业的节能需求和成都地铁的发展概况,以成都地铁10号线为例阐述了永磁同步电机牵引系统在地铁领域应用的优化设计方案,并分析了永磁同步电机牵引系统在成都地铁的节能经济效益预期。根据仿真计算得出:再生能量充分回馈条件下,永磁牵引列车节能率可达25%～28%。     

永磁同步传动系统的应用概况

概述了永磁材料的发展概况以及永磁同步电机的特点。永磁同步电机以其体积小、重量轻、功率密度高等特点在交流传动系统得到了越来越广泛的关注,应用领域不断扩大。文章介绍了永磁同步电机在轨道交通牵引系统、钻机顶部驱动系统、流程工业传动系统及船舶推进系统中的应用状况。     

轨道交通中永磁同步牵引系统的优势与挑战

在轨道交通领域,永磁同步牵引系统经历了多年发展,初步进入了商业化阶段。相比传统的感应电机作为牵引电机的传动系统,永磁同步牵引系统能耗更低;电机功率密度更高,可以在功率较低的场合实现直驱;电机可设计成全密封结构,噪声可明显降低。同时,永磁同步牵引系统也具备一些缺点和特殊性,例如永磁体的失磁风险;牵引系统复杂性较高;控制和故障保护上有特殊性;永磁同步电机制造难度和成本较高等。这些问题都需要引起足够重视和深入研究,才能促进永磁同步牵引系统的成熟和应用。最后展望了永磁同步牵引系统在轨道交通领域中的应用前景:虽然无法取代异步电机牵引系统,但永磁同步牵引系统将以其鲜明的优点,在多元化用户需求和细分市场中占得一席之地。     

轨道交通新型永磁同步牵引电机的设计与比较

在满足轨道交通使用的原有异步电机的外特性和结构约束的条件下,基于一种新型永磁同步牵引电机的转子磁路的拓扑结构,设计了一款新型少磁化永磁同步电机.通过对电机转子结构、转矩特性、损耗和线路能耗进行比较和综合评价表明,通过合理设计电机的磁路,可以充分利用永磁转矩和磁阻转矩实现更宽的工作区,同时对比现轨道交通运行的电机耗能.该新型少磁化永磁同步牵引电机节能效果显著.     

基于无位置传感器的永磁同步电机带速度重新投入控制算法研究

永磁同步电机采用永磁体励磁,只要其旋转就会在电机端产生反电势。根据永磁同步电机的该特点及轨道交通对牵引系统带速度重新投入功能的需求,文章提出了两种基于无位置传感器的永磁同步电机带速度重新投入控制算法,详细推导了其理论基础,并给出了实现方法,并且对第二种控制算法进行了试验验证。     

轨道交通牵引系统新技术应用综述

对轨道交通领域中牵引系统的新技术应用进行总结。对碳化硅器件应用、永磁同步电机技术、电力电子变压器、中频辅助控制器和无速度传感器技术进行分析和归纳,分析目前国内外牵引系统供应商在这些技术方面的应用现状,总结各类新技术面临的挑战和技术难点,为牵引系统的轻量化、小型化和智能化设计提供参考。     

中国首列永磁高速动车组顺利通过评审

<正>近日,由株洲南车时代电气股份公司研制的第三代"高铁动力"——高速列车永磁同步牵引系统成功完成"首秀",并顺利通过铁总评审,即将开始整车型式试验与运行考核。这首列永磁高速动车组成功"首秀",标志着我国成为世界上少数几个掌握高铁永磁牵引系统技术的国家之一。高速动车组永磁牵引系统项目是国家863项目子课题,该牵引系统被誉为下一代轨道交通牵引传动系统。这"首秀"动车组是国内首列基于永磁同步电机的高速动车组,代表着目前国内轨道交通永磁牵引系统领域的最高水平。     

永久磁铁励磁的牵引电动机

极对数多的永磁牵引电动机使不用传动齿轮箱的电传动成为可能.与用传动齿轮箱的相比,它重量轻,且效率高.文章简要介绍永磁同步电机和永磁横向磁通电机,以及它们在试验台上的成功试验.     

永磁同步电动机在铁道机车动车上的应用

永磁同步电动机因其效率高,现已广泛用作电动汽车牵引电动机和空调压缩机电动机等.在铁道机车动车上,直流牵引电动机用了很长时间.但近些年来已被逆变器供电且只需要较少维护的异步电动机取代.永磁同步电动机是一种交流电动机,所需维护也很少,而且效率比异步电动机高,体积和重量可以更小.为了充分发挥其效率高的特点,开发了直接驱动式和全封闭式永磁同步电动机.文章从铁道机车动车上的应用出发,介绍了我们的研究成果.     

永磁同步电机的三维流场温度场耦合计算

随着永磁同步电机功率密度的提高与体积的减小,准确预估其温升成为设计过程中的关键难题。为解决该难题,以某永磁同步电机为研究对象,基于基本假设和求解条件,采用多参考坐标系模型与有限体积法对永磁同步电机三维流动与传热耦合仿真模型进行求解。对永磁同步电机内部的流体流动特性、整体温度场、定转子温度场以及对流换热系数分布进行了分析。研究方法与结果可为永磁同步电机的热设计工作提供指导。     

地铁车辆永磁同步牵引系统粘着控制研究

从粘着控制的基本原理出发,针对永磁同步电机的特点,提出了适用于地铁车辆永磁同步牵引系统的粘着控制方案,并将其成功应用于沈阳地铁二号线永磁同步牵引系统地铁车辆。运行实测数据波形表明,该粘着控制方案能使车辆平稳地发挥牵引力,减少了空转/滑行现象,切实有效地提高了旅客舒适度。     

铁道车辆用环保型牵引电动机

铁道车辆用牵引电机应用功率电子学等革新技术,按照时代要求,正在不断实现小型、轻量和高功率化。现在,感应电机(IM)已经替代直流电机,从电动车组、通勤电动车组、直到新干线和机车都被广泛采用,已成为成熟的装置。另一方面,日本采用IM已有20年历史,近年来,为了进一步实施高速化,特别在环保需要上,正在努力不断推进小型、轻量、节能、低噪声、少维修的牵引电机的步伐。东芝公司为适应这些要求,率先在世界上考虑环保,开发出了全封闭系列和轻型永磁同步电机(PMSM)作为牵引电机,而且,已经批量生产应用。     

永磁同步电机作为机车牵引电机的应用现状及前景

在介绍永磁同步电机结构和特点的基础上,对其在机车牵引电机上的应用做了较详细的介绍,并对其应用前景进行了展望。     

电动公交车用永磁同步电机实验研究

分析了永磁同步电机的数学模型，在此基础上搭建了电动公交车用永磁同步电机实验平台，实现了电机恒转矩和弱磁控制。给出了实验结果，并且与电机设计值进行了对比，从而表明了系统具有良好的性能，并且验证了永磁同步电机设计和计算平台的正确性。     

磁浮列车空心Halbach永磁直线同步电机的力角特性分析

介绍了中速磁悬浮列车牵引需求分析,选定直线电机类型及设计方案.通过建立面电流模型,给出中速磁悬浮列车空心Halbach永磁直线同步电机的具体参数设计.再通过分析不同极距、不同尺寸边长、端部效应对电机推力的影响,初步验证电机尺寸参数的合理性.最后通过牵引仿真计算和模型车牵引试验结果论证该电机满足列车牵引需求,为今后中速磁...