原文传递
电磁轨道上高温超导块材磁悬浮特性的实验与仿真研究
| 论文题名： | 电磁轨道上高温超导块材磁悬浮特性的实验与仿真研究 |
| 关键词： | 磁悬浮轨道交通;电磁轨道;高温超导;悬浮力;导向力;仿真建模 |
| 摘要： | 高温超导体的排磁性和磁通钉扎性使其可以稳定地悬浮或倒挂于磁体上下，展现了其独特的悬浮特性。以永磁体作为高温超导磁悬浮轨道的技术已经得到充分的验证。电磁轨道具有悬浮特性可调、即时励磁和日常维护相对简单等优点，在长距离的高温超导磁悬浮轨道交通系统中具有潜在的技术和成本优势。迄今为止，在高温超导磁悬浮轨道交通系统中，国内外尚缺乏电磁轨道上高温超导体悬浮特性的系统研究。基于上述考虑，本文提出在高温超导磁悬浮轨道交通系统中使用电磁轨道替代永磁轨道，并通过实验和仿真两种方法研究高温超导块材在电磁轨道上的悬浮特性，主要内容如下： （1）研究不同结构参数电磁轨道单元磁场下超导样品的悬浮特性，包括电流调节方式与竖直运动方式下的悬浮力特性和横向运动下的导向力特性。 （2）提出并建立用于研究超导体运动于电流可调节的电磁轨道上的悬浮特性的分离电磁轨道-超导体模型。通过实验和仿真研究高温超导块材在电磁轨道上磁化过程的悬浮力及轨道单元电流变化对超导体悬浮特性的影响，并通过超导体内部的电磁仿真结果分析造成这些悬浮特性的机理。 （3）为了提高电磁轨道单元提供给超导体的磁场，根据优化原则对电磁轨道单元进行优化设计。通过实验与仿真研究单个和多个超导块材在电磁轨道上的动态悬浮特性，并通过仿真结果分析造成这些悬浮特性的机理。 （4）提出在仿真中实现分段励磁调节的方法，并阐述其合理性。在此基础之上，研究分段励磁模式下超导块材的动态悬浮特性，提出超导体沿轨道行进时轨道单元协调控制策略。 所设计的电磁轨道可以为超导体平稳运行提供纵向的均匀磁场；电磁轨道电流调节可以调节或改善超导体在电磁轨道上的悬浮性能；当多个块材悬浮于电磁轨道上方时，不但要考虑块材在磁场环境中的位置，还要考虑块材之间的相对位置，以防止由于块材受力的严重不均导致块材破损或断裂，进而影响整车的悬浮性能和安全运行；提出的轨道单元间的协调控制策略可以保持分段励磁调节时超导体沿轨道直线行进时悬浮力的平稳，证明了分段励磁模式的可行性；模型的仿真结果无论是定性上还是定量上都较好地反映了实验结果，说明了模型的有效性，并可以用于分析超导体在电磁轨道上悬浮特性的机理。以上研究结果为高温超导磁悬浮轨道交通系统中采用电磁轨道的实际应用和进一步研究提供重要的参考和依据。 |
| 作者： | 赵超群 |
| 专业： | 电气工程 |
| 导师： | 信赢 |
| 授予学位： | 博士 |
| 授予学位单位： | 天津大学 |
| 学位年度： | 2021 |
检索历史
应用推荐
