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
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最佳品质因数
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直线感应电机最优控制
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考虑法向力的最优控制
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