随着环境污染和交通拥堵问题的日益加深,具有运输量大、速度快、绿色环保等优势的城市轨道交通越来越受到政府和人民的青睐。由于永磁体和电枢绕组都安装在动子上,在城市轨道交通这样的长距离运输系统中,初级永磁直线电机自然而然地引起了国内外学者的关注。而城市轨道交通牵引系统是多台初级永磁直线电机牵引系统,这必将导致电流传感器的应用数目大大增多,随之而来的是故障率的明显加大。要保证城市轨道交通牵引系统的稳定性和安全性,城市轨道交通列车牵引系统的电流传感器容错控制举足轻重。本课题开展针对城市轨道交通初级永磁直线电机牵引系统的研究,主要的研究内容有下面几部分:1)阐述课题研究的背景与意义,说明国内外城市轨道交通的发展现状,论述述城市轨道交通直线电机牵引系统的现阶段发展状况。2)针对初级永磁直线电机进行了电磁设计与建模。首先,进行了有限元分析,计算了永磁磁链、反电动势、动态电感、损耗、法向力与定位力、静态电磁推力等特性。其次,建立初级永磁直线电机的功率方程并推导了电机的尺寸方程。最后,推导了初级永磁直线电机dq坐标系下的数学模型,为后面的控制方法的提出和实验证明提供了理论支撑。3)针对单直流母线电流传感器提出了一种新型直接推力控制策略。一相电流由直接测量得到;根据有限延迟测量原则,得到第二相电流;根据三相电流之和为零得到第三相电流。为了避免测量电流长时间沦陷在某一相,一旦沦陷时间达到极限时间,则根据单目标优化原则重新选择电压矢量。新型直接推力控制不仅具有鲁棒性好的特点,而且能保持和标准直接推力控制几乎一样的稳态和瞬态性能。4)针对单相电流传感器提出了一种容错控制策略。首先,根据dq轴参考电流和残存的相电流得到估测dq轴电流,并且从理论上证明了估测的正确性。其次,第一次在单相电流传感器容错控制中用到了电压解耦,很大程度上提高了电流的动态响应。和现有的容错控制相比,本课题所提的单相电流传感器容错控制具有更好的鲁棒性和瞬态性能。5)针对无电流传感器提出了一种电流滞环控制策略。鉴于dq轴测量电流和估测电流具有一一对应关系,在估测的交直轴电流相同的情况下,故障动子和正常动子可以具有相同的dq轴测量电流。所提无电流传感器控制充分利用多动子牵引系统的特性,通过其他正常动子的牵引逆变器确定故障动子牵引逆变器的交直轴电流参考值,进而实现无电流传感器控制。6围绕dSPACE DS1103控制器为中心,搭建城市轨道交通初级永磁直线电机牵引系统实验平台。