廖志明，林國斌，趙華華

（1.同濟(jì)大學(xué)電信學(xué)院，上海201804;2.同濟(jì)大學(xué)磁浮交通工程技術(shù)研究中心，上海201804）

高速磁浮列車冗余供電方法

廖志明1,2，林國斌2，趙華華2

（1.同濟(jì)大學(xué)電信學(xué)院，上海201804;2.同濟(jì)大學(xué)磁浮交通工程技術(shù)研究中心，上海201804）

為了滿足車輛供電的要求，在現(xiàn)有高速常導(dǎo)磁浮列車車載供電方式基礎(chǔ)上，提出了一種新的用于高速磁浮車輛上的冗余供電方法。通過蓄電池供電與感應(yīng)線圈供電相結(jié)合的方式，減少了地面供電設(shè)備數(shù)量。在每節(jié)車輛上設(shè)置多個車載電網(wǎng)、每個電網(wǎng)上并聯(lián)接多個相同的供電設(shè)備同時向車輛用電設(shè)備供電。通過供電系統(tǒng)的多重冗余設(shè)計保證車輛供電的可靠性。該方法滿足任意單一供電設(shè)備或一定分布的多個供電設(shè)備的故障都不會影響車輛的正常運行，即使在任意一個電網(wǎng)整體失效的情況下也能保證列車安全停車到預(yù)定的停車位置。

高速磁浮列車；車載電網(wǎng)；冗余;可靠性；無接觸供電

高速磁浮列車通過電磁力實現(xiàn)懸浮和導(dǎo)向，不存在對軌道的機(jī)械磨損，使列車運行的維護(hù)工作大為減少。但在減少機(jī)械磨損的同時，高速磁浮列車需要大量的電氣設(shè)備實現(xiàn)車輛的懸浮和導(dǎo)向，所有這些設(shè)備需要通過車輛電網(wǎng)供電，并實時進(jìn)行控制和監(jiān)測。眾多的電氣設(shè)備同時工作，一方面要求每個電氣設(shè)備自身的可靠性要非常高，同時還要求系統(tǒng)要有足夠的冗余，保證當(dāng)部分電氣設(shè)備故障后車輛仍然能夠安全運行。這就對車輛供電的可靠性提出了很高的要求,普遍用于輪軌車輛或城市軌道交通車輛的供電方式已經(jīng)不適用于高速磁浮車輛［1,2］。文獻(xiàn)［3-4］介紹了中低速磁浮采用的供電軌供電方式，這種供電方式也不能于高速磁浮車輛。

高速磁浮列車通過同步電機(jī)實現(xiàn)驅(qū)動，牽引系統(tǒng)在車輛上不需要專門的供電設(shè)備。車輛的主要用電設(shè)備包括：懸浮系統(tǒng)、導(dǎo)向系統(tǒng)、制動系統(tǒng)、車輛控制系統(tǒng)、診斷系統(tǒng)、車載運控及無線電系統(tǒng)、空調(diào)、照明、氣路系統(tǒng)、風(fēng)機(jī)和車載乘客信息系統(tǒng)等。由于磁浮車輛的高速運行，高速磁浮車輛在中高速段需要采用無接觸供電的方式；在低速段目前主要采用兩種方式：供電軌供電（如上海高速磁浮示范線）和電磁感應(yīng)供電（TR09）。文獻(xiàn)［5-15］對無接觸供電技術(shù)和用于懸浮列車的無接觸供電方法及相關(guān)技術(shù)特性進(jìn)行了分析，但是沒有對其車載電網(wǎng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行專門研究。高速常導(dǎo)磁浮列車在中高速段的無接觸供電，是在列車上設(shè)置感應(yīng)線圈，線圈面正對著電機(jī)定子面，當(dāng)列車運動時，由于定子齒槽效應(yīng)，感應(yīng)線圈通過齒槽時產(chǎn)生磁通的變化，從而產(chǎn)生交流電，交流電通過車輛上的變流裝置進(jìn)行整流和升壓，可向車輛提供所需電能，發(fā)電線圈基本發(fā)電原理和具體布置見文獻(xiàn)［16-17］。低速段的電磁感應(yīng)供電方式是在地面鋪設(shè)高頻發(fā)射線圈，車輛上設(shè)置感應(yīng)線圈，實現(xiàn)將地面電能傳輸?shù)杰囕v上。供電軌供電方式則是在地面列車的低速運行區(qū)和停車區(qū)都鋪設(shè)供電軌，車輛上設(shè)置受流器，當(dāng)列車需要地面供電時，受流器伸出與供電軌接觸，實現(xiàn)受流。

上海高速磁浮示范線采用常導(dǎo)系統(tǒng)，是目前世界上唯一實現(xiàn)商業(yè)化運營的高速磁浮系統(tǒng)，該示范線于2002年底建成通車，到現(xiàn)在運營超過14年，準(zhǔn)點率長期穩(wěn)定在99.95%以上，未發(fā)生一起人身傷亡事故，充分證明了該系統(tǒng)的高可靠性和安全性。從20世紀(jì)90年代末開始，我國在國家科技部的支持下，一直在進(jìn)行高速磁浮技術(shù)的研究。高速磁浮系統(tǒng)作為一種先進(jìn)的交通工具，隨著其技術(shù)的持續(xù)優(yōu)化和建設(shè)、運營成本的降低，未來一定會有很好的應(yīng)用前景［18］。同時，通過上海線多年的運行，也暴露出目前的系統(tǒng)存在的一些問題，許多地方還有進(jìn)一步優(yōu)化的空間。例如在車輛供電方面，目前低速段采用的供電軌供電方式，車輛運行時受流器磨損較大，需要經(jīng)常更換受流靴，增大了維護(hù)成本和工作量，同時也提高了建設(shè)成本；另一方面在一些故障情況下存在車輛運行過程中受流器與供電軌碰撞的可能性，造成了安全隱患。

本文針對高速常導(dǎo)磁浮車輛的技術(shù)特點和既有供電方式存在的一些問題，對高速常導(dǎo)磁浮車輛的供電方式和車載電網(wǎng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了系統(tǒng)研究，綜合分析了供電方式和車載電網(wǎng)結(jié)構(gòu)，在文獻(xiàn)［19］基礎(chǔ)上提出了一種優(yōu)化的車輛供電方法。車輛供電方式上采用列車在低速運行時由蓄電池供電，較高速度時通過發(fā)電線圈感應(yīng)供電，車輛停止時通過地面供電的方法；在車載電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)上針對與安全相關(guān)設(shè)備的供電采用多重冗余的方法。這種分段供電方式和多重冗余的電網(wǎng)結(jié)構(gòu)一方面避免了在列車低速段的地面設(shè)置供電裝置，同時通過電網(wǎng)間的分布式、冗余供電，既能保證車輛的供電可靠性，又可降低磁浮交通系統(tǒng)的建設(shè)成本，提高車輛運行經(jīng)濟(jì)性。

1 車輛分段供電方法

分段供電方法中車輛設(shè)備的主要供電源包括：發(fā)電線圈、蓄電池和地面供電裝置。發(fā)電線圈設(shè)置在車輛上，在車輛達(dá)到一定速度時，發(fā)電線圈向車輛供電；蓄電池安裝在車輛上，作為車輛正常運行時低速段的工作電源和緊急情況下的應(yīng)急電源；地面供電裝置設(shè)置在車輛的停車位置 （包括站臺、緊急和臨時停車點），通過車輛上的受流裝置，將地面的電能傳輸?shù)杰嚿稀＼囕v基本供電原理見圖1。

圖1 車輛基本供電原理Fig.1 Basic principle of onboard power supply

發(fā)電線圈產(chǎn)生的交流電通過整流和升壓后向車輛用電負(fù)載供電。地面供電傳遞到車輛上后也通過升壓提高到車輛電網(wǎng)電壓等級。根據(jù)列車不同的速度和工作狀態(tài)，車輛采用以下的分段供電工作模式：

（1）列車速度v=0時，由地面供電裝置向車輛供電。當(dāng)需要充電時，對蓄電池進(jìn)行充電；

（2）列車速度0＜v＜vL時，由蓄電池單獨供電；

（3）列車速度vL≤v＜vH時，由蓄電池和發(fā)電線圈同時向車輛供電。此時隨著車輛速度的提高，發(fā)電線圈發(fā)出的電能已經(jīng)可以開始給車輛供電，但還不能滿足車輛荷載需求，不足部分由蓄電池提供。列車最低速度vL和最高速度vH由發(fā)電線圈的發(fā)電能力以及車輛上的電能荷載決定的，對于上海高速示范線：vL為20 km/h，vH為100 km/h；

（4）列車速度v≥vH時，完全由發(fā)電線圈向車輛供電。

2 車載電網(wǎng)組成及其主要特點

2.1 車載電網(wǎng)組成

根據(jù)車輛的實際負(fù)載特點，在車輛上設(shè)置3種電網(wǎng)（440 V、24 V、220 V）和1個外部供電網(wǎng)。

每節(jié)車的車載電網(wǎng)組成如下：①4套440 V直流電網(wǎng)，主要為車輛上的懸浮系統(tǒng)、導(dǎo)向系統(tǒng)、制動系統(tǒng)等供電。440 V電網(wǎng)主要由供電模塊，440 V蓄電池，440 V電網(wǎng)分配單元等組成；②4套24 V直流電網(wǎng)，為車輛上的控制、診斷等低壓設(shè)備供電。24 V電網(wǎng)由DC/DC、24 V蓄電池、24 V電網(wǎng)分配單元等組成；③2套220 V交流電網(wǎng)，主要為車輛上的照明、乘客信息系統(tǒng)等供電。220 V電網(wǎng)由DC/ AC、220 V電網(wǎng)分配單元等組成；④1套外部供電網(wǎng)，主要由受流器和外部供電分配單元組成。一節(jié)車輛上各電網(wǎng)及其設(shè)備間連接關(guān)系如圖2所示。

圖2 車載電網(wǎng)間連接關(guān)系Fig.2 Connection of onboard power nets

2.2 車載電網(wǎng)系統(tǒng)的主要特點

構(gòu)建的車輛供電系統(tǒng)具有如下特點：①每節(jié)車輛間的電網(wǎng)相互獨立，一節(jié)車輛電網(wǎng)的故障不會對另一節(jié)車造成影響。車輛之間不設(shè)置供電母線；②每節(jié)車輛的多個440 V電網(wǎng)間通過開關(guān)并聯(lián)，一個440 V電網(wǎng)的故障不會影響到其他440 V電網(wǎng)；③每個440 V電網(wǎng)通過多個供電模塊并聯(lián)供電，一個或多個供電模塊故障，440 V電網(wǎng)仍能正常工作；④每節(jié)車設(shè)置多個24 V電網(wǎng)，24 V電網(wǎng)間相互獨立，一個24 V電網(wǎng)的故障不會影響其他24 V電網(wǎng)；⑤每個24 V電網(wǎng)同時從2個440 V電網(wǎng)獲得電能，滿足一個440 V電網(wǎng)的故障不會對24 V電網(wǎng)供電造成影響；⑥220 V電網(wǎng)間相互獨立，一個220 V電網(wǎng)故障不會影響另一個220 V電網(wǎng)；⑦每個 440 V電網(wǎng)和24 V電網(wǎng)各設(shè)置一組蓄電池。440 V電網(wǎng)的蓄電池作為常用工作電源，24 V電網(wǎng)蓄電池作為緊急電源。

3 車輛電網(wǎng)冗余供電方法

3.1 440 V電網(wǎng)

每節(jié)車輛上都設(shè)置4個440 V電網(wǎng)，在每個440 V電網(wǎng)上布置多個供電模塊、一組蓄電池以及電能分配設(shè)備等。其中每個供電模塊由多組發(fā)電線圈、一路地面供電輸入以及與發(fā)電線圈數(shù)量相對應(yīng)的多個整流模塊和升壓模塊組成。供電模塊的電路原理如圖3所示。

圖3 供電模塊電路原理Fig.3 Schematic of the power supply module

由于地面供電只在車輛停止時才進(jìn)行，因此與其中一個發(fā)電線圈共用一組整流模塊和升壓模塊。一個供電模塊中的所有升壓模塊的輸出端并聯(lián)。地面供電和發(fā)電線圈與整流模塊間通過可控開關(guān)連接，可以根據(jù)列車運行狀態(tài)進(jìn)行斷開和閉合。當(dāng)車輛停止時，斷開開關(guān)k1、k2，閉合開關(guān)k3；車輛運動時則相反。k1、k2、k3間的控制邏輯如表1所示。

表1 開關(guān)控制邏輯Tab.1 Switch control logic

每節(jié)車輛內(nèi)的4個440 V電網(wǎng)間通過開關(guān)實現(xiàn)相互并聯(lián)，這樣當(dāng)1個440 V電網(wǎng)上的部分供電設(shè)備故障導(dǎo)致該電網(wǎng)電能不足時，可以通過其他幾個電網(wǎng)為其提供電能。如果440 V蓄電池出現(xiàn)嚴(yán)重故障，系統(tǒng)可以將故障蓄電池切除，然后由其他3組電網(wǎng)向故障蓄電池所在440 V電網(wǎng)供電。440蓄電池容量的設(shè)置保證當(dāng)一節(jié)車上有1組蓄電池故障時仍能保證車輛正常工作，當(dāng)有2組蓄電池出現(xiàn)故障時，能保證車輛運行到安全停車區(qū)。

一節(jié)車輛上的4個440 V電網(wǎng)間關(guān)系如圖4所示。其中k1~k4在車輛供電設(shè)備正常時是斷開的，這樣可以保證4組電網(wǎng)的相對獨立，減少由于一個電網(wǎng)故障導(dǎo)致其他電網(wǎng)受到影響的可能性。只有在當(dāng)一個電網(wǎng)設(shè)備故障，導(dǎo)致該電網(wǎng)電能不足需要其他電網(wǎng)向其提供電能，并且控制系統(tǒng)判斷不會造成其他電網(wǎng)進(jìn)一步故障的情況下，才會將這4個開關(guān)閉合，由其他3個電網(wǎng)向其供電。

圖4 440 V電網(wǎng)間關(guān)系Fig.4 Connection diagram of the 440 V power nets

為了滿足當(dāng)車輛一個電網(wǎng)故障完全不能工作時（如短路）車輛仍然能保證正常的懸浮、導(dǎo)向，緊急制動也可滿足車輛制動需求，將車輛上的懸浮系統(tǒng)、導(dǎo)向系統(tǒng)與緊急制動系統(tǒng)也分成4組，分別由4個440 V電網(wǎng)供電。根據(jù)上海高速磁浮示范線車輛上的配置，每節(jié)車共有32個懸浮控制單元、32個導(dǎo)向控制單元和8個緊急制動控制器，這樣每個電網(wǎng)上就連接了8個懸浮控制器、8個導(dǎo)向控制器和2個緊急制動控制器。在車輛懸浮和導(dǎo)向能力設(shè)計中，考慮在極端情況下一節(jié)車輛同一個電網(wǎng)的8個懸浮點和8個導(dǎo)向點同時失效，也能滿足該車輛懸浮和導(dǎo)向的要求。緊急制動能力設(shè)計中，考慮有一列車2個緊急制動控制器失效，車輛也可以安全停車到安全停車點。

為了盡量避免因個別供電模塊故障導(dǎo)致一個電網(wǎng)故障的情況發(fā)生，將一個440 V電網(wǎng)分成5個支路，其中4個支路用于連接懸浮控制器和導(dǎo)向控制器，另一個支路用于連接緊急制動控制器。各支路間限制最大電流，當(dāng)一個支路過流時可以將該支路與其他電路斷開，這樣可以盡可能地限制部分供電模塊故障的影響范圍，提高系統(tǒng)的可用性。一個電網(wǎng)內(nèi)部支路間電路連接關(guān)系如圖5所示。

圖5 一個主電網(wǎng)內(nèi)部支路間電路關(guān)系Fig.5 Connection diagram of the branches of one main power net

3.2 24 V電網(wǎng)

每節(jié)車輛上設(shè)置4套24 V電網(wǎng)。每個24 V電網(wǎng)有一個DC/DC和一組24 V蓄電池。DC/DC內(nèi)部由兩個獨立的電源模塊組成，每個電源模塊連接到一個主電網(wǎng)上，一個電源模塊的功率就能滿足一個24 V電網(wǎng)上的用電設(shè)備電能需求。當(dāng)一個440 V電網(wǎng)故障或一個電源模塊故障時，不會對24 V電網(wǎng)的供電造成影響。24 V蓄電池只作為備用電源，當(dāng)一個DC/DC的2個電源模塊都故障時，24 V電網(wǎng)仍然可以通過連接在該電網(wǎng)的蓄電池獲得電能，至少可維持到車輛運行到停車點。24 V電網(wǎng)與440 V電網(wǎng)間電氣連接如圖6所示。

圖6 24 V電網(wǎng)與440 V電網(wǎng)電氣連接Fig.6 Connection diagram of 24 V power nets and 440 V power nets

車輛上所有由24 V電網(wǎng)供電的安全相關(guān)設(shè)備，如電網(wǎng)控制器、車輛控制器、車載運控等弱電設(shè)備，都由2個24 V電網(wǎng)同時向其供電，實現(xiàn)雙路冗余，這樣保證了在一個24 V電網(wǎng)故障時該設(shè)備的供電不會受到影響。

3.3 220 V電網(wǎng)

每節(jié)車輛上設(shè)置2套220 V電網(wǎng)，此2套電網(wǎng)間相互獨立。每個電網(wǎng)的DC/AC連接在1個440 V電網(wǎng)上，將輸入的440 V電網(wǎng)的直流電轉(zhuǎn)換為220 V交流電。由于220 V電網(wǎng)供電的設(shè)備都是與安全無關(guān)的設(shè)備，因此每個設(shè)備的供電不需要冗余，只從一個220 V電網(wǎng)上獲取電能。但是為了減少電網(wǎng)故障時的影響，由多個設(shè)備組成的同一類設(shè)備，如照明、乘客信息系統(tǒng)等，應(yīng)盡量均衡地分成兩組，分別連接到2個不同的220 V電網(wǎng)上。

3.4 外部供電網(wǎng)

每節(jié)車的外部供電網(wǎng)包含2組受流器和2個外部供電分配單元。受流器可由車輛控制系統(tǒng)控制其伸出或縮回。當(dāng)車輛懸浮降落后受流器伸出，與設(shè)置在軌道上的供電裝置（如供電軌）接觸受流。車輛懸浮后受流器收回。2組受流器相互冗余，并聯(lián)連接到2個外部供電分配單元，由其將電能傳輸?shù)?40 V電網(wǎng)。

4 車輛工況與用電分析

采用蓄電池供電替代供電軌后，車輛耗電與供電軌供電時相同。根據(jù)上海高速磁浮示范線情況，當(dāng)車輛速度在低速段100 km/h以下時，每節(jié)車的總用電功率在120 kW左右。其中，懸浮導(dǎo)向系統(tǒng)耗電功率約為90 kW，空調(diào)系統(tǒng)通風(fēng)功率最大約12 kW，照明用電8 kW,控制系統(tǒng)用電約6 kW。正常運行時高速段每節(jié)車耗電最高不超過180 kW。車輛在緊急制動時每節(jié)車會增加額外的緊急制動功率，每節(jié)車增加的緊急制動功率最大約112 kW。因此，在車輛正常運行速度低于100 km/h，每個電網(wǎng)的耗電功率約為30 kW。

4.1 正常運行

車輛正常運行時，只在速度100 km/h以下的加速和減速段使用蓄電池。

根據(jù)上海高速磁浮示范線運行情況，車輛正常運行時，從0 km/h加速到100 km/h的時間約1 min，減速和加速時情況相同。一次加速過程中蓄電池消耗的容量C為

式中：P為電網(wǎng)耗電功率30 kW；P1和P2分別為從0加速到100 km/h時發(fā)電線圈提供的電能和蓄電池耗電功率；V為蓄電池放電時電網(wǎng)平均電壓，此處設(shè)為440 V。

按上海高速磁浮示范線蓄電池容量為27 Ah計算，一次加速過程消耗蓄電池容量只有其額定容量的2.5%左右。

4.2 緊急制動

緊急制動時，除了車輛上的其他正常運行時需要的供電外，還需要緊急制動系統(tǒng)的供電，此時車輛每個440 V電網(wǎng)需要向制動系統(tǒng)提供的最大功率約為28 kW，這樣每個440 V電網(wǎng)的耗電功率為58 kW。蓄電池在列車速度為150 km/h左右時需要提供電能，由于有較大的減速度，制動時間不到1 min。為簡化，此處取與正常制動時間相同，也為1 min。這樣1次緊急制動需要蓄電池消耗的容量Ce為

因此一次緊急制動需要消耗的蓄電池容量也只占到了蓄電池額定容量的5%左右。

4.3 維修車庫段的低速移動

為了調(diào)試、測試和檢修的需要，高速磁浮列車只在庫內(nèi)和庫外維修段進(jìn)行極低速運行，速度為5~10 km/h。此時如果不設(shè)置供電軌，則要全部靠蓄電池供電。由于在維修車庫段的低速運行是一種檢修或調(diào)試狀態(tài)，其實際運行時間是不確定的。因此在本供電方案中，采用蓄電池運行的方式只用于正線的運行；維修車庫段供電，建議采用供電軌供電，這樣即可滿足車輛長時間低速運行狀態(tài)。

4.4 特殊情況下的低速行駛

如果由于特殊原因，導(dǎo)致高速磁浮列車在正線上需要持續(xù)低速行駛，這將對蓄電池的容量是一個很大的挑戰(zhàn)。根據(jù)上海線10多年的運行經(jīng)驗，這種情況并未出現(xiàn)，由于高速磁浮系統(tǒng)是全自動控制運行，車輛在正線上運行時，總是根據(jù)運行控制系統(tǒng)的速度曲線運行，保證車輛在任何故障下都可以停止到設(shè)定停車區(qū)。因此運行控制系統(tǒng)也不允許出現(xiàn)這種長時間低速運行的情況。此處假設(shè)發(fā)生此類情況，初步分析在極端情況下，車輛以20 km/h的速度在正線上運行，此時需要全部由蓄電池為車輛供電。為了滿足這種運行狀態(tài)，需要蓄電池容量設(shè)置與車輛停車區(qū)的配置相一致，保證車輛在故障情況下可以移動到輔助停車區(qū)。

按照車輛以20 km/h低速運行，考慮容量損失，蓄電池有效使用容量按照其額定容量的70%計算，建立車輛蓄電池容量與車輛可運行距離的模型進(jìn)行分析。圖7為車輛按照20 km/h速度行駛時不同電池容量下可行駛的距離關(guān)系。

根據(jù)圖7，當(dāng)每個440 V電網(wǎng)蓄電池容量為27 Ah時，其可運行距離約為5.5 km。如果正線上要考慮這種特殊工況，可以根據(jù)允許低速行駛的速度，在合適位置設(shè)置充電點。由于這是非正常工況，發(fā)生概率極低，因此也可考慮采用地面充電車的方式對車輛蓄電池充電。

圖7 蓄電池容量與車輛運行距離關(guān)系Fig.7 Relationship of battery capacity and train running distance

5 結(jié)語

本文針對高速磁浮車輛的技術(shù)特點，提出的車輛分段供電方法，在車輛運行時采用無接觸的供電方式，只在車輛停止時才采用受流器接觸供電，避免了運動時的機(jī)械磨損，減少了低速段的地面供電設(shè)備，因此減少了車輛維護(hù)工作量，提高了其運行的經(jīng)濟(jì)性。同時，在車載電網(wǎng)的設(shè)計中提出了多重冗余供電的電網(wǎng)結(jié)構(gòu)，對關(guān)系到車輛運行安全相關(guān)的設(shè)備，采用多點、分布式的供電和多個獨立電網(wǎng)供電的方式，使部分供電設(shè)備的故障對整個電網(wǎng)的影響較小，一個電網(wǎng)故障也不會影響車輛的安全運行，從而可大大提高整個車輛供電系統(tǒng)的可靠性。

［1］李亞寧.城市軌道交通供電系統(tǒng)［M］.北京：中國電力出版社,2014.

［2］鄭州鐵路局.高速鐵路供電［M］.北京：中國鐵道出版社, 2012.

［3］陳貴榮.中低速磁浮列車供電系統(tǒng)研究［J］.電氣化鐵道,2007（3）:15-18. Chen Guirong.One general investigation of the feeding system for the medium-low speed maglev vehicle［J］.Electric Railway,2007（3）:15-18（in Chinese）.

［4］王志偉.中低速磁浮列車電氣系統(tǒng)［J］.鐵道車輛,2014, 52（4）:22-24. Wang Zhiwei.Electric system of medium-low speed maglev train［J］.Railway Vehicle,2014,52（4）:22-24（in Chinese）.

［5］Chen Min,Zhou Dengyan,Xu Dehong,et al.Study of maximum linear generator output power for maglev emergency power supply［C］.Applied Power Electronics Conference and Exposition,2005,3:2036-2041.

［6］Moradewicz A J,Kazmierkowski M P.Contactless energy transfer system with FPGA-controlled resonant converter［J］.IEEE Transactions on Industrial Electronics,2010,57（9）:3181-3190.

［7］Cai Hua,Shi Liming,Zhang Ruihua.A novel control method of resonant inverter for movable contactless power supply system of maglev［C］.International Conference on Electrical Machines and Systems,2011:1-4.

［8］Turki F,Meins J,Bühler G,et al.Contactless inductive power supply［C］.The19thInternationalConferenceonMagnetically LevitatedSystemsandLinearDrives,2006.

［9］Bauer M,Becker P,Zheng Q,et al.Inductive power supply（IPS）for the transrapid［C］.The 19th International Conference on Magnetically Levitated Systems and Linear Drives,2006.

［10］Kitano J I.Power Supply system for superconducting maglev transportation system［J］.Journal of the Institute of Elec-trical Engineers of Japan,2004,124（8）:520-523.

［11］薛琦.高速磁浮列車無接觸式受流系統(tǒng)的研究［D］.成都：西南交通大學(xué),2013. Xue Qi.Research on the contactless current collection system of high-speed maglev train［D］.Chengdu:Southwest Jiaotong University,2013（in Chinese）.

［12］Zhang Ying,Zhang Ruihua,Du Yumei.Study and optimized design of contactless power transformer for high speed maglev train［C］.International Conference on Electrical Machines and Systems,2011:1-4.

［13］Kitano J.Power supply system for superconducting maglev transportation system［J］.Journal of the Institute of Electrical Engineers of Japan,2004,124（8）:520-523.

［14］王國東，原璐璐，王允建.磁耦合諧振式無線電能傳輸系統(tǒng)的四線圈模型研究［J］.電源學(xué)報，2015,13（1）:101-106. Wang Guodong,Yuan Lulu,Wang Yunjian.Research on the four coil model of magnetically-coupled resonant wireless power transmission systems［J］.Journal of Power Supply,2015,13（1）:101-106（in Chinese）.

［15］方楚良,沈錦飛.磁耦合諧振式無線電能傳輸ARM和CPLD控制研究［J］.電源學(xué)報，2015,13（2）:94-98. Fang Chuliang,Shen Jinfei.Research on control system about magnetic coupling resonant wireless power transmission based on ARM and CPLD［J］.Journal of Power Supply, 2015,13（2）:94-98（in Chinese）.

［16］吳祥明.磁浮列車［M］.上海:科學(xué)技術(shù)出版社,2003.

［17］潘孟春,田武剛,陳棣湘,等.高速磁浮列車用直線發(fā)電機(jī)研究［J］.機(jī)電工程技術(shù),2005,34（1）:32-34. Pan Mengchun,Tian Wugang,Chen Lixiang.Research on linear generator for high speed maglev train［J］.M&E Engineering Technology,2005,34（1）:32-34（in Chinese）.

［18］Yan Luguang,Sun Guangsheng,Fang Jiarong,et al.Highspeed MAGLEV in China［C］.International Conference on Applications of Advanced Technologies in Transportation, 2015:321-328.

［19］Liao Zhiming,Zhao Huahua.A kind of safe and reliable power supply system used for high-speed maglev trains［C］. Cota International Conference of Transportation Professionals.2015:153-161.

Redundancy Power Supply Method Used on High Speed Maglev Train

LIAO Zhiming1,2,LIN Guobing2,ZHAO Huahua2
（1.College of Electronics and Information Engineering,TongJi University,Shanghai 201804,China; 2.Maglev Transportation Engineering R&D Center of TongJi University,Shanghai 201804,China）

On the basis of present high speed maglev technology,a new redundancy power supply system used on high speed maglev train is provided.The quantity of ground power supply equipments are reduced by the combination power supply of battery and inductive coils.There are several onboard power nets in each vehicle,and several identical power devices connected to a same power net in parallel to supply power to the onboard electric equipments.And the reliability of the power supply system is guaranteed by the multi redundancy design.This power supply method ensure that the failure of any single power supply equipment or a certain distribution of several power supply equipments will not affect the normal operation of the vehicle,and it can also ensure the train arrives at a stopping point even under the condition that one onboard power net fails.

high speed maglev train;onboard power net;redundancy;reliability;contactless power supply

廖志明

10.13234/j.issn.2095-2805．2017．2.052

TM 721

A

廖志明（1973-），男，博士研究生，高級工程師，研究方向：磁浮車輛直線驅(qū)動控制及車輛供電技術(shù)，E-mail：liaozhiming @#edu.cn。

2016-11-12

“十三五”國家重點研發(fā)計劃資助項目：高速磁浮交通系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)仿真驗證與優(yōu)化設(shè)計研究（2016YFB1200 602-02）

Project Supported by“13th Five-Year”National Key Research Plan：Research on Simulation Verification and Design Optimization of Key Technologies for High Speed Maglev Transportation System（2016YFB1200602-02）.

林國斌（1964-），男，碩士，研究員，博士生導(dǎo)師，研究方向：磁浮車輛系統(tǒng)設(shè)計，E-mail：linguobin@#edu.cn。

趙華華（1980-），女，通信作者，碩士，工程師，研究方向：磁浮車輛運行控制技術(shù)，E-mail：zhaohuahua@#edu.cn。