CN103231664B - 一种中低速磁悬浮列车控制方法及装置 - Google Patents

一种中低速磁悬浮列车控制方法及装置 Download PDF

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Abstract

本发明实施例公开了一种中低速磁悬浮列车控制方法及装置，其中控制方法包括：检测悬浮***的悬浮电流；判断所述悬浮电流是否大于额定值；当所述悬浮电流大于额定值时，减小直线牵引电动机的牵引力，通过减小牵引力的大小引起直线电机的法向力的减小，进而引起悬浮***的悬浮力的减小，通过悬浮力的减小实现悬浮电流减小。该方法通过优化控制直线牵引电机运行时的牵引力，合理降低直线电机法向力，减小悬浮***的悬浮力，从而降低悬浮***的能耗，避免悬浮***过流，保证悬浮***工作的稳定性，以增强中低速磁浮列车的实用性。

Description

一种中低速磁悬浮列车控制方法及装置
技术领域
本发明涉及铁路机车领域，特别是涉及一种中低速磁悬浮列车控制方法及装置。
背景技术
悬浮列车是一种新型的轨道交通运输工具，利用电磁吸力或者电动斥力将列车悬浮在轨道上方，由直线电机驱动列车运动。磁悬浮列车没有车轮以及相应的传动***，与地面无接触，不产生摩擦损耗，运行维护简单方便，具有良好的发展前景。使用直线感应电机驱动磁悬浮列车运动是中低速磁悬浮列车的关键技术之一，研究磁悬浮列车的直线感应电机的控制方式和牵引控制***对于推动磁悬浮列车的发展和实用具有现实意义。
磁悬浮列车牵引和电制动功能是由异步直线牵引电动机工作完成的。直线牵引电动机在运行时要同时产生推力和垂直于轨道的法向力，其中法向力主要分为两个部分，一部分是由气隙磁场对次级铁心的吸引力，另一部分是气隙磁场与次级导体中的涡流之间产生的排斥力。直线电机的法向力与悬浮电磁铁的悬浮力共同构成磁悬浮列车轨道垂直方向的力，当改变列车的牵引力的同时，法向力也会随着牵引力的变化而变化，造成悬浮***负载过大、能耗增大，进而导致列车悬浮控制的不稳定。
基于上述技术问题，迫切需要提供一种中低速磁浮列车控制方法，控制直线感应电机运行时产生的法向力与悬浮力的平衡，减少悬浮***的能耗，以避免干扰悬浮***工作的稳定性，以增强一种中低速磁浮列车的实用性。
发明内容
为了解决上述技术问题，本申请实施例中提供了一种中低速磁浮列车控制方法及装置，控制直线感应电机运行时产生的法向力与悬浮力的平衡，减少悬浮***的能耗，以避免干扰悬浮***工作的稳定性，以增强一种中低速磁浮列车的实用性。
本发明实施例公开了如下技术方案：
一种中低速磁悬浮列车控制方法，包括：
检测悬浮***的悬浮电流；
判断所述悬浮电流是否大于额定值；
当所述悬浮电流大于额定值时，减小直线牵引电动机的牵引力。
优选的，通过电流传感器采集悬浮***的悬浮电流进行检测。
本发明还公开了另一种中低速磁悬浮列车控制方法，其特征在于，包括：
检测直线牵引电动机的法向力和悬浮***的悬浮电流；
判断所述法向力是否大于预设阈值，判断所述悬浮电流是否大于额定值；
当所述法向力大于预设阈值且所述悬浮电流大于额定值时，减小直线牵引电动机的牵引力。
优选的，在牵引工况下通过悬浮控制器检测直线牵引电动机的法向力。
本发明还公开了一种中低速磁悬浮列车控制装置，其特征在于，包括：
第一检测模块，用于检测悬浮***的悬浮电流；
第一判断模块，用于判断所述悬浮电流是否大于额定值；
第一处理模块，用于当所述悬浮电流大于额定值时，减小直线牵引电动机的牵引力。
优选的，通过牵引逆变器检测悬浮***的悬浮电流。
本发明还公开了一种中低速磁悬浮列车控制装置，其特征在于，包括：
第二检测模块，用于检测直线牵引电动机的法向力和悬浮***的悬浮电流；
第二判断模块，用于判断所述法向力是否大于预设阈值，判断所述悬浮电流是否大于额定值；
第二处理模块，用于当所述法向力大于预设阈值且所述悬浮电流大于额定值时，减小直线牵引电动机的牵引力。
优选的，通过悬浮控制器检测直线牵引电动机的法向力。
由上述实施例可以看出，本申请的一种中低速磁悬浮列车控制方法是通过检测悬浮***的悬浮电流；判断所述悬浮电流是否大于额定值；当所述悬浮电流大于额定值时，减小直线牵引电动机的牵引力。牵引力的减小会引起法向力的减小，进而悬浮***的悬浮力就会随着法向力的减小而减小，悬浮***的悬浮电流就会相应的减小。通过悬浮电流与牵引力之间的合理优化，将牵引力控制在合理范围内，保证直线感应电机运行时产生的法向力与悬浮力之间的始终保持平衡，提高悬浮***工作的稳定性，减小了牵引力引起了悬浮电流的减小进而减少了悬浮***的能耗，以增强中低速磁浮列车的实用性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请实施例一揭示的一种中低速悬磁浮列车控制方法的方法流程图；
图2为本申请实施例二揭示的一种中低速悬磁浮列车控制方法的方法流程图；
图3为本申请实施例三揭示的一种中低速悬磁浮列车控制装置的装置结构图；
图4为本申请实施例四揭示的一种中低速悬磁浮列车控制装置的装置结构图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明实施例进行详细描述。
实施例一
请参阅图1，其为本申请实施例一揭示的一种中低速磁悬浮列车控制方法的方法流程图，具体包括：
步骤101：检测悬浮***的悬浮电流；
优选的，通过电流传感器采集悬浮***的悬浮电流进行检测。
步骤102：判断所述悬浮电流是否大于额定值；
步骤103：当所述悬浮电流大于预设额定值时，减小直线牵引电动机的牵引力。
中低速磁浮列车依靠电磁吸力将列车悬浮至一定高度，实现了列车与地方轨道间的无机械接触，然后利用线性电机驱动列车运行。列车悬浮***的悬浮力是由悬浮***控制通过电磁铁的电流大小而产生的电磁铁与轨道之间的吸引力，悬浮电磁铁位于轨道的下方，因此悬浮力是相对于车体向上的，与重力方向相反。悬浮***通过调节悬浮电流大小实现悬浮力的调节，使得悬浮力与列车重力和法向力之间保持一个平衡以保证列车能够正常悬浮。因此法向力减小时悬浮***的悬浮力也就会减小。当悬浮力减小时悬浮***所需悬浮电流就会就减小，悬浮***的能耗就会降低。
当所述悬浮电流大于额定值时，根据控制指令控制牵引变流器输出以减小牵引力；根据所述牵引力的减小引起直线牵引电动机的法向力的减小，进而使得所述悬浮力减小，所述悬浮力的减小引起悬浮***的悬浮电流减小。合理控制直线电机的牵引力大小，从而间接控制列车运行过程中的法向力始终处于满足***需求的最小值，悬浮***需要克服的法向力减小导致悬浮力的减小，从而实现悬浮电流的减小。
所述额定值是指机车出厂时，针对悬浮***正常工作设计的能够承受的最大电流值。当电流超过额定值大小时，悬浮***负载过大会造成悬浮***工作不稳定，会产生垒成悬浮掉点和悬浮供电电源过载的运行故障。
通过上述实施例可以看出：通过判断悬浮电流的大小，当悬浮电流大于额定值时，通过减小牵引力的大小从而减小法向力，从而引起悬浮力的减小，最终悬浮***控制悬浮电流的减小，使得悬浮***恢复到额定负载下，解决了因为悬浮***负载过大造成中低速悬浮列车悬浮掉点和悬浮供电电源过载的运行故障。
实施例二
由于实施一中的一种中低速磁悬浮列车控制方法通过判断悬浮电流是否超出额定值，进而决定是否进行牵引力的调节。由于悬浮电流会受到很多因素的影响而发生变化，不仅仅是由于法向力的变化引起悬浮力的变化而最终引起的悬浮电流变化。所以为了使得判断和控制结果更为准确，本发明还提供了另一种中低速磁悬浮列车控制方法，具体请参阅图2所示的方法流程图，具体包括：
步骤201：检测直线牵引电动机的法向力和悬浮***的悬浮电流；
优选的，通过悬浮控制器检测直线牵引电动机的法向力。
在牵引工况下，直线牵引电动机的法向力，可通过检测装置进行测量，也可通过与牵引力、悬浮力、重力之间的关系进行推导。当然也可通过其他方式进行检测，在此对采用哪种检测方式不做具体限定，只要能够检测出法向力的大小即可。
优选的，通过电流传感器采集悬浮***的悬浮电流进行检测。
步骤202：判断所述法向力是否大于预设阈值，判断所述悬浮电流是否大于额定值；
步骤203：当所述法向力大于预设阈值且所述悬浮电流大于额定值时，减小直线牵引电动机的牵引力。
悬浮***的悬浮力是由悬浮***控制通过电磁铁的电流大小而产生的电磁铁与轨道之间的吸引力，悬浮电磁铁位于轨道的下方，因此悬浮力是相对于车体向上的，与重力方向相反。所谓直线牵引电动机的法向力是直线电机中客观存在的一个与牵引力垂直的力，是作用与直线电机与轨道上的感应板之间的吸引力，与重力方向相同。悬浮***通过调节悬浮电流大小实现悬浮力的调节，使得悬浮力与列车重力和法向力之间保持一个平衡以保证列车能够正常悬浮。由于牵引力的变化会引起法向力的变化，当牵引力减小时法向力就会随之减小，当法向力减小时悬浮***的悬浮力也就会减小。所需悬浮电流就会就减小，悬浮***的能耗会降低。
由于悬浮***中流过悬浮电磁铁的电流大小与悬浮力的大小成正比关系，悬浮***是通过控制通过悬浮电磁铁的电流实现悬浮力的大小的控制。同时，悬浮***通过距离传感器检测电磁铁与轨道之间的距离，通过电流调节确保悬浮距离保持在一个合理的范围内，从而实现列车的稳定悬浮。悬浮***通过调节悬浮电流的大小实现悬浮力的调节，使得悬浮力与列车重力和法向力之间保持平衡，以保证列车正常悬浮。因此，当直线牵引电动机的牵引力减小时，直线电机的法向力就会随之减小，为了保证机车的正常悬浮，悬浮力会随着法向力的减小而减小，最终悬浮***通过减小悬浮电流以实现悬浮力的减小。
通过上述实施例可以看出：通过判断法向力的大小是否大于预设阈值和悬浮电流的大小是否大于额定值，决定是否对牵引力进行减小处理，由于牵引力的减小会引起法向力的减小，进而悬浮***的悬浮力就会减小，悬浮***的悬浮电流就会相应的减小，通过悬浮电流与牵引力之间的合理优化，将牵引力控制在合理范围内，控制直线牵引电动机运行时产生的法向力与悬浮力之间保持平衡。这样处理可以更准确地确定当前悬浮***的悬浮电流超过额定值是由于法向力过大引起的，这样处理可以使得悬浮***恢复到额定负载下，解决了因为悬浮***负载过大造成中低速悬浮列车悬浮掉点和悬浮供电电源过载的运行故障，减少悬浮***的能耗，提高悬浮***工作的稳定性，以增强中低速磁浮列车的实用性。
实施例三
与上述实施例一中的一种中低速磁悬浮列车控制方法相对应，本申请实施例提供了一种中低速磁悬浮列车控制装置。请参阅图3，其为本申请实施例三揭示的一种中低速磁悬浮列车控制装置的装置结构图，该装置包括：第一检测模块301、第一判断模块302和第一处理模块303。下面结合该装置的工作原理进一步介绍其内部结构及其连接关系。
第一检测模块301，用于检测悬浮***的悬浮电流；
第一判断模块302，用于判断所述悬浮电流是否大于额定值；
第一处理模块303，用于当所述悬浮电流大于额定值时，减小直线牵引电动机的牵引力。
优选的，所述第一检测模块具体是通过牵引逆变器检测悬浮***的悬浮电流。
当所述悬浮电流大于额定值时，根据控制指令控制牵引变流器输出以减小牵引力；根据所述牵引力的减小引起直线牵引电动机的法向力减小，进而使得所述悬浮力减小，所述悬浮力的减小引起悬浮***的悬浮电流减小。所述额定值是指机车出厂时，针对悬浮***正常工作设计的能够承受的最大电流值。当电流超过额定值大小时，悬浮***负载过大会造成悬浮***工作不稳定，会产生垒成悬浮掉点和悬浮供电电源过载的运行故障。第一处理模块，处理之后使得牵引力的减小最终会引起悬浮电流减小，保证了悬浮***的稳定工作，以保证悬浮列车正常运行。
通过上述实施例可以看出：通过判断悬浮电流的大小，当悬浮电流大于额定值时，通过减小牵引力的大小从而减小法向力实现悬浮力的减小，进而引起悬浮电流的减小，使得悬浮***恢复到额定负载下，解决了因为悬浮***负载过大造成中低速悬浮列车悬浮掉点和悬浮供电电源过载的运行故障。
实施例四
与上述实施例二中的另一种中低速磁悬浮列车控制方法相对应，本申请实施例提供了另一种中低速磁悬浮列车控制装置。请参阅图4，其为本申请实施例三揭示的另一种中低速磁悬浮列车控制装置的装置结构图，该装置包括：获第二检测模块401、第二判断模块402和第二处理模块403。下面结合该装置的工作原理进一步介绍其内部结构及其连接关系。
第二检测模块401，用于检测直线牵引电动机的法向力和悬浮***的悬浮电流；
第二判断模块402，用于判断所述法向力是否大于预设阈值，判断所述悬浮电流是否大于额定值；
第二处理模块403，用于当所述法向力大于预设阈值且所述悬浮电流大于额定值时，减小直线牵引电动机的牵引力。
优选的，所述第二检测模块是通过悬浮控制器检测直线牵引电动机的法向力。
由于悬浮***中流过悬浮电磁铁的电流大小与悬浮力的大小成正比关系，悬浮***是通过控制通过悬浮电磁铁的电流实现悬浮力的大小的控制。同时，悬浮***通过距离传感器检测电磁铁与轨道之间的距离，通过电流调节确保悬浮距离保持在一个合理的范围内，从而实现列车的稳定悬浮。所谓悬浮力是由悬浮***控制通过电磁铁的电流大小而产生的电磁铁与轨道之间的吸引力，悬浮电磁铁位于轨道的下方，因此悬浮力是相对于车体向上的，与重力方向相反。所谓直线牵引电动机的法向力是直线电机中客观存在的一个与牵引力垂直的力，是作用与直线电机与轨道上的感应板之间的吸引力，与重力方向相同。悬浮***通过调节悬浮电流大小实现悬浮力的调节，使得悬浮力与列车重力和法向力之间保持平衡，以保证列车正常悬浮。因此，当直线牵引电动机的牵引力减小时，直线电机的法向力就会随之减小，为了保证机车的正常悬浮，悬浮力会随着法向力的减小而减小，最终悬浮***通过减小悬浮电流以实现悬浮力的减小。
通过上述实施例可以看出：通过判断法向力的大小是否大于预设阈值和悬浮电流的大小是否大于额定值，决定是否对牵引力进行减小处理，由于牵引力的减小会引起法向力的减小，进而悬浮***的悬浮力就会减小，悬浮***的悬浮电流就会相应的减小，通过悬浮电流与牵引力之间的合理优化，将牵引力控制在合理范围内，控制直线感应电机运行时产生的法向力与悬浮力的平衡。这样处理可以更准确地确定当前悬浮***的悬浮电流超过额定值是由于法向力过大引起的，这样处理可以使得悬浮***恢复到额定负载下，解决了因为悬浮***负载过大造成中低速悬浮列车悬浮掉点和悬浮供电电源过载的运行故障，减少悬浮***的能耗，提高悬浮***工作的稳定性，以增强中低速磁浮列车的实用性。
以上对本发明所提供的一种中低速磁悬浮列车控制方法及装置进行了详细介绍，本文中应用了具体实施例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (8)

1.一种中低速磁悬浮列车控制方法，其特征在于，包括：
检测悬浮***的悬浮电流；
判断所述悬浮电流是否大于额定值；
当所述悬浮电流大于额定值时，减小直线牵引电动机的牵引力。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，通过电流传感器采集悬浮***的悬浮电流进行检测。
3.一种中低速磁悬浮列车控制方法，其特征在于，包括：
检测直线牵引电动机的法向力和悬浮***的悬浮电流；
判断所述法向力是否大于预设阈值，判断所述悬浮电流是否大于额定值；
当所述法向力大于预设阈值且所述悬浮电流大于额定值时，减小直线牵引电动机的牵引力。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，在牵引工况下通过悬浮控制器检测直线牵引电动机的法向力。
5.一种中低速磁悬浮列车控制装置，其特征在于，包括：
第一检测模块，用于检测悬浮***的悬浮电流；
第一判断模块，用于判断所述悬浮电流是否大于额定值；
第一处理模块，用于当所述悬浮电流大于额定值时，减小直线牵引电动机的牵引力。
6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，通过牵引逆变器检测悬浮***的悬浮电流。
7.一种中低速磁悬浮列车控制装置，其特征在于，包括：
第二检测模块，用于检测直线牵引电动机的法向力和悬浮***的悬浮电流；
第二判断模块，用于判断所述法向力是否大于预设阈值，判断所述悬浮电流是否大于额定值；
第二处理模块，用于当所述法向力大于预设阈值且所述悬浮电流大于额定值时，减小直线牵引电动机的牵引力。
8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，通过悬浮控制器检测直线牵引电动机的法向力。
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