上海高速磁懸浮地面牽引供電系統
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近些年來，磁浮列車以其高速、節能、安全、舒適、環保等優點日益受到人們越來越多的關注。目前德國和日本是世界上磁浮列車研究最多的國家：德國已經研制了tr系列吸力型磁浮列車，并在埃姆斯蘭建造了大型試驗用的tve試驗線;日本也研制了mlu系列斥力型磁浮列車和hsst系列吸力型磁浮列車，并修建了山梨試驗線。我國也在積極開展這方面的研究工作，上海已從德國引進了tr08型磁浮列車，并已投入了商業運行，同時也拉開了消化吸收其先進技術的序幕。在磁浮列車運行系統中，合理有效的牽引供電系統是實現磁浮列車高速可靠運行的關鍵之一，故而成為本文的主要研究對象。
2 磁浮列車牽引供電系統概況
磁浮列車按照動力源（直線電動機）定子的長短相應可分為短定子直線電動機驅動的磁浮列車和長定子直線電動機驅動的磁浮列車。短定子直線電動機是將定子繞組安裝在車體的底部，通過向磁浮列車提供變壓變頻的電源，由車上的短定子產生行波磁場;軌道上安置結構較為簡單的長轉子，這種結構多用于直線異步牽引電動機的驅動系統。由于列車通過受流器供電，而高速受流困難使列車運行速度、異步電機的功率因數及效率均受到限制，因此該系統僅用于低速小功率短距離的電力牽引。長定子直線同步電動機驅動的磁浮列車的底部安置有直線電機的轉子，整條軌道上安裝同步電機的長定子繞組。磁浮列車內部對轉子的供電簡單，沒有高速受流的困難。采用這種直線同步電動機驅動，適合于高速、大功率、長距離的電力牽引。德國和日本均采用這種系統。德國研制了常導吸浮式磁浮列車：由車上常導電流產生的電磁吸引力吸引軌道下方的導磁體，使列車浮起。常導電流比較容易獲得，通常由蓄電池或感應式發電線圈等設備產生電流，供給同步直線電動機的轉子。但常導系統電磁吸引力相對較小，列車懸浮高度約10mm，故對控制精度的要求很高。日本研制的超導斥浮型磁浮列車是由車上強大的超導電流產生極強的電磁場，該電磁場相對線路側墻上的8字形導電環高速移動，使導電環感應出強大的環流，在8字形下半環中形成推斥磁場，而上半環中則形成吸力磁場，使列車懸浮。該懸浮系統是一個無需反饋控制的穩定系統，而且懸浮高度可在10cm左右，從而使控制相對簡單。
3 上海高速磁浮列車的牽引供電系統［1］
上海運營的高速磁浮列車是從德國引進的tr08型磁浮列車，采用長定子直線同步電動機和常導吸浮式系統。其牽引供電系統如圖1所示，由高壓變壓器（110kv/20kv）、輸入變壓器、輸入變流器、逆變器和輸出變壓器等主要部件構成。
磁懸浮列車牽引供電系統從110kv網壓經高壓變壓器變為20kv，再由輸入變壓器和輸入變流器變為±2500v的直流電壓。從直流環節來的直流電壓，由三相三點式逆變器產生可變頻率（0～300hz）、可變幅值（0～×4.3kv）、可調相角（0～360°）的三相交流電。磁懸浮列車的牽引變流器有兩種工作模式：
（1）逆變器脈沖寬度調制的直接輸出模式，是電機在低頻工作時的輸出方式，具有0～70hz的開關頻率。此時兩套三點式逆變器并聯，經輸出變壓器的初級繞組如圖1所示的連接輸出，這時輸出變壓器初級繞組相當于并聯用的均衡電抗器，同時也起到濾波作用。
（2）變壓器輸出模式，是電機工作在高頻時的輸出方式，具有30hz～300hz的開關頻率。這時主牽引變流器中的兩套逆變器相串聯作用于輸出變壓器的原邊，經輸出變壓器升壓后輸出。
3.1 輸入變流器
輸入變流器的前級由高壓變壓器和輸入變壓器組成。輸入變壓器由兩個整流變壓器構成，其作用是將高壓網側電壓通過變壓器二級降壓，然后送至輸入變流器。對于大容量高壓整流變壓器，為了提高整流效率，采用2套6脈沖整流橋組成，每套整流變壓器是由一個y結和一個d結兩組三相繞組供電。靜止變流器系統采用的是三臺單相三繞組變壓器方案，通過各繞組的規定連接將其構成圖2所示的y/y、d組式整流變壓器的方案，其主要優點有：
（1） 備用容量小，較為經濟;
（2） 單臺容量較小，較易滿足運輸對裝置尺寸的要求;
（3） 三個繞組可以布置在同一鐵心柱上，有助于降低變壓器的諧波損耗。
為了控制中間電路直流環電壓，以及減小網側勵磁，系統的每個整流器采用1個六脈沖三相全控整流橋和1個六脈沖三相不可控整流橋串聯而成，如圖2所示。這樣兩套整流器串聯，中間點通過高電阻接地（如圖1所示），構成三電位的中間電路直流環。直流環的電壓是可控的，范圍在2×1500v～2×2500v內，額定電流3200a。為得到平滑的直流電流，在中間回路中串有平波電抗器。同時為防止整流橋和直流環過電壓，采用了直流側過電壓保護。在直流環中間電路并有放電保護的晶閘管和大功率電阻，作為直流側吸收裝置，
以抑制過電壓。另外， 中間電路直流環中間點通過高電阻接地保護， 并帶有接地故障顯示。
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