城轨交通用直线感应牵引电机工况辨识与电磁力全解耦控制

科学研究和技术服务业

现有成果已完成理论验证工作，尚缺在轨交实验线完成装车实验验证工作。

拟合作方需满足以下条件;1、有合适场地开展轨交装车实验验证;2、经营范围包括但不限于;城市轨道交通设备、铁路轨道设备及其相关电气部件和机械部件的研发、制造、销售、维修、再制造服务;3、通过质量管理体系认证;4、有铁路相关产品配件和城轨相关产品配件的供货资质:5、无不良安全故事记录。

仅限国内转让

预期效益体现在如下方面:1、提升生产安全:通过智能化和自动化技术的运用，预计能显著提高城轨交通车辆运营安全性，降低运营风险。2、降低运营成本:智能电机电磁力解耦控制系统的应用，可实时监测直线牵引电机的运行工况，降低法向力带来的额外阻力和磨损，预计每年可节首数百万元的维修成本。3、节能减排:牵引电机电磁力解耦控制系统的应用，将显著减少视在负载过多的碳排放，推动城轨交通行业向绿色、低碳方向转型。

北京市自然科学基金面上项目

北京市科学技术委员会;中关村科技园区管理委员会

城轨交通直线轮轨及磁悬浮列车的直线感应牵引电机不仅产生牵引力，还会产生法向力和侧向力。法向力会转化为车辆的载荷，增加车辆运行阻力，导致车辆运行效率降低。侧向力会加重列车转向架被动导向的负荷以及轮轨之间磨损。本项目以直线牵引电机在城轨交通中应用为背景，研究三维电磁场建模与在线工况辨识方法，从根本上解决弯道和次级不连续工况下电机三维电磁力对列车带来的负面作用，有效提高列车行驶的安全性与机械寿命。研究内容如下： 首先，利用坡应廷定理及准二/三维电磁场理论导出的各场量表达式，给出端部效应的修正系数，推导出考虑初级横向偏移的直线感应电机等效电路。从新型纵向磁密分布模型出发，给出计及空间二维、三维力的新型等效电路。再次，提出两种低复杂度且可靠的直线电机在线参数辨识方法：1）仅对励磁电感进行辨识,通过结合滑模观测器消除微分环节同时增强抗扰能力；2）全面考虑励磁电感和次级电阻变化，提升模型精度，通过双参数辨识解耦保证系统的稳定性，并降低整定难度。最后，结合直线电机在轨道交通背景下的控制性能不足，本项目通过新型等效电路导出的三维电磁力的解析表达式，推导电磁力的比值曲线，根据该曲线制定电机在不同运行工况时的解耦策略，并设计力解耦控制器。 项目以直线感应牵引电机在城轨交通系统中应用为背景，提出直线牵引电机工况辨识方法、电磁力解耦控制方法，从根本上消除电机中法向力、侧向力对车辆运行带来的负面影响，补偿电机工况突变下牵引力的损失。为直线电机城轨交通系统在京津冀区域的广泛发展应用奠定理论基础。