CN110323816B - 一种直线发电机控制方法和装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种直线发电机控制方法和装置，其中，根据获取到的电池的温度值、直线发电机输出电流值、电池各单体电压和升压斩波装置的晶闸管的持续打开时间计算出打开和关闭晶闸管的实际控制时刻，然后根据计算得到的打开和关闭晶闸管的实际控制时刻对直线发电机进行斩波操作，本发明专利满足了磁悬浮列车的供电性能需求，能够保证输出电流最大程度充到电池中，提高了电池的充电效率。

Description

一种直线发电机控制方法和装置
技术领域
本发明涉及自动控制技术领域，具体而言，涉及一种直线发电机控制方法和装置。
背景技术
目前，磁悬浮列车通过电磁力实现列车与轨道之间的无接触悬浮和导向，再利用地面牵引设备产生的电磁力驱动列车运行。其中磁悬浮列车在行驶过程中由于悬浮消耗的电能由电池提供，而电池消耗的电量是由直线发电机补充。
通常，直线发电机的控制器仅采用输出电流作为控制信号，并不考虑电池的充电能力。因此，现有磁悬浮列车直线发电机输出电压波动范围较大，充电效率低。
发明内容
为解决上述问题，本发明实施例的目的在于提供一种直线发电机控制方法和装置。
第一方面，本发明实施例提供了一种直线发电机控制方法，包括：
获取电池的温度值、直线发电机输出电流值、电池各单体电压和升压斩波装置的晶闸管的持续打开时间；
当升压斩波装置晶闸管的打开时，根据电池各单体电压的和计算电池实际电压；
根据电池的温度值、电池实际电压和电容输出电压确定直线发电机输出电流值下的电池的最优充电时间；
通过将直线发电机输出电流与升压斩波装置晶闸管关闭阀值进行对比，以及在升压斩波装置晶闸管的打开时通过晶闸管的持续打开时间和电池的最优充电时间进行对比，计算出关闭晶闸管的实际控制时刻；
当升压斩波装置晶闸管为关闭时，通过将直线发电机输出电流与升压斩波装置晶闸管打开阀值进行对比，当直线发电机输出电流大于升压斩波装置晶闸管打开阀值，则打开晶闸管。
第二方面，本发明实施例还提供了一种直线发电机控制装置，包括：
获取模块，用于获取电池的温度值、直线发电机输出电流值、电池各单体电压和升压斩波装置的晶闸管的持续打开时间；
第一计算模块，用于当升压斩波装置晶闸管打开时，根据电池各单体电压的和计算电池实际电压；
第二计算模块，用于根据电池的温度值、电池实际电压和电容输出电压确定直线发电机输出电流值下电池的最优充电时间；
第三计算模块，用于通过将直线发电机输出电流与升压斩波装置晶闸管关闭阀值进行对比，以及在升压斩波装置晶闸管的打开时通过晶闸管的持续打开时间和电池的最优充电时间进行对比，计算出打开和关闭晶闸管的实际控制时刻；
处理模块，用于当升压斩波装置晶闸管为关闭时，通过将直线发电机输出电流与升压斩波装置晶闸管打开阀值进行对比，当直线发电机输出电流大于升压斩波装置晶闸管打开阀值，则打开晶闸管。
本发明实施例上述第一方面和第二方面提供的方案中，根据获取到的电池的温度值、直线发电机输出电流值、电池各单体电压和升压斩波装置的晶闸管的持续打开时间计算出打开和关闭晶闸管的实际控制时刻，然后根据计算得到的打开和关闭晶闸管的实际控制时刻对直线发电机进行斩波操作，控制了直线发电机的输出电压。本发明专利中直线发电机的控制过程考虑了电池充电性能，并将电池温度的变化率作为变量参与到直线发电机控制过程中，提高了电池充电效率。本发明专利满足了磁悬浮列车的供电性能需求，很大程度上提高了直线发电机输出电压的稳定性及给电池充电的效率。
为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1示出了本发明实施例1所提供的一种直线发电机控制方法的流程图；
图2示出了本发明实施例1所提供的一种直线发电机控制方法中，直线发电机的原理图；
图3示出了本发明实施例2所提供的一种直线发电机控制装置的结构示意图。
具体实施方式
目前，磁悬浮列车中设置有用于对直线发电机进行控制的控制器。传统直线发电机的控制器采用输出电流作为控制信号，所以在直线发电机的工作过程中，直线发电机实际的输出电流大于电流阈值后，才能对直线发电机的输出电压进行控制，导致直线发电机输出电压波动范围较大，发电效率低。另外，也没有考虑电池充电性能，因此直线发电机给电池的充电效率也较低。
基于此，本申请实施例提出的直线发电机控制方法和装置，获取电池的温度值、直线发电机输出电流值、电池各单体电压和升压斩波装置的晶闸管的持续打开时间；当升压斩波装置晶闸管的断开时，根据电池各单体电压的和计算电池实际电压；根据电池的温度值、电池实际电压和电容输出电压确定直线发电机输出电流值下的电池的最优充电时间；通过将直线发电机输出电流与升压斩波装置晶闸管打开和关闭阀值进行对比，以及在升压斩波装置晶闸管的打开时通过晶闸管的持续打开时间和电池的最优充电时间进行对比，计算出打开和关闭晶闸管的实际控制时刻，然后根据计算得到的打开和关闭晶闸管的实际控制时刻对直线发电机的输出电压进行操作，保证了电池的充电效率。
实施例1
参见图1所示的直线发电机控制方法的流程图，本实施例提出一种直线发电机控制方法，执行主体是直线发电机的控制器。
上述控制器，可以采用现有技术中任何可以对直线发电机进行控制的处理器、微处理器和单片机，这里不再一一赘述。
本实施例提出的直线发电机控制方法，包括以下具体步骤：
步骤100、获取电池的温度值、直线发电机输出电流值、电池各单体电压和升压斩波装置的晶闸管的持续打开时间。
在上述步骤100中，所述电池，就是如图2所示的直线发电机原理图中的电池。所述电池的温度值可以通过与控制器连接的温度传感器测量得到，温度传感器会将测量得到的温度值传输给控制器。
所述电池各单体电压，就是组成图2中的电池的各单体的电压，可以通过测量得到。
所述直线发电机输出电流值，可以通过测量得到。
升压斩波装置的晶闸管的持续打开时间，可以通过控制器中的晶振在打开晶闸管时，测量得到升压斩波装置的晶闸管的持续打开时间。
步骤102、当升压斩波装置晶闸管打开时，根据电池各单体电压的和计算电池实际电压。
当然，该电池实际电压也可以采用预先设置值，或者是采用包括磁悬浮列车在内的悬浮物体在发车之前的电池初始电压值。
本领域技术人员可知，电池的实际电压与其中复杂的物理化学反应相关。
步骤104、根据电池的温度值、电池实际电压和电容输出电压确定直线发电机输出电流值下的电池的最优充电时间。
在上述步骤104中，为了确定该电流下的电池的最优充电时间，可以根据电池的温度值、直线发电机输出电流值、电池实际电压和电容输出电压在电池充电特性图中查询出直线发电机输出电流值下电池的最优充电时间。
所述电池充电特性图，预先存储在控制器中，预先设置有电池实际电压、电容输出电压、直线发电机输出电流值以及电池的最优充电时间的对应关系。所以，通过电池实际电压、直线发电机输出电流值和电容输出电压就可以在电池充电特性图中查询出与电池实际电压和电容输出电压电池对应的最优充电时间。
电池充电特性图通过地面台架试验测试绘制得到，其测试目的是获取在不同电池电压(等同于电池充电前的实际电压)在不同充电电压(等同于本文中电容输出电压)下，在不同充电电流((充电电压-电池电压)/电池内阻)下给电池充电多长时间，能够获得电池最优充电效率。
电池充电特性图可能根据不同的最优充电方法通过试验生成，包括不限于变电流最优充电、变电压最优充电方法、Reflex快速充电法等生成的最优特性曲线图。
如果采用变电压最优充电方法，电池充电特性图是不同充电电压(充电电压-电池电压)不同时间下的最优充电效率。在本发明中采取(充电电压-电池电压)查找当前的最优充电效率，进而确定最优充电时间；
如果采用的是变电流最优充电方法，电池充电特性图是不同充电电流下不同时间下的最优充电效率。在本发明中采取(充电电压-电池电压)/电池内阻查找当前的最优充电效率，进而确定最优充电时间；
如果采用的是Reflex快速充电法，则忽略电池放电过程，因为包括磁悬浮列车在内的悬浮物体的悬浮电磁铁的供电由电池提供，可以替代放电过程。其充电过程是变电压最优充电方法和变电流最优充电方法的组合，只需要根据试验获取最优充电效率下的电压和电流，即可选择对应的控制效率，获取电池最优充电时间。
步骤106、通过将直线发电机输出电流与升压斩波装置晶闸管关闭阀值进行对比，以及在升压斩波装置晶闸管的打开时通过晶闸管的持续打开时间和电池的最优充电时间进行对比，计算出打开和关闭晶闸管的实际控制时刻。
这里，当升压斩波装置晶闸管当前状态为打开、电池最优充电时间与晶闸管的持续打开时间的差值小于预设时长或直线发电机输出电流小于升压斩波装置晶闸管关闭的最小阈值时，关闭晶闸管。
步骤108、当升压斩波装置晶闸管为关闭时，通过将直线发电机输出电流与升压斩波装置晶闸管打开阀值进行对比，当直线发电机输出电流大于升压斩波装置晶闸管打开阀值，则打开晶闸管。
综上所述，本实施例提出的一种直线发电机控制方法，根据获取到的电池的温度值、直线发电机输出电流值、电池各单体电压和升压斩波装置的晶闸管的持续打开时间计算出打开和关闭晶闸管的实际控制时刻，然后根据计算得到的打开和关闭晶闸管的实际控制时刻对直线发电机进行斩波操作，控制了直线发电机的输出电压。本发明专利中直线发电机的控制过程考虑了电池充电性能，并将电池温度的变化率作为变量参与到直线发电机控制过程中，提高了电池充电效率。本发明专利满足了磁悬浮列车的供电性能需求，很大程度上提高了直线发电机输出电压的稳定性及给电池充电的效率。
实施例2
参见图3所示的直线发电机控制装置的结构示意图，本实施例提出一种直线发电机控制装置，包括：
获取模块300，用于获取电池的温度值、直线发电机输出电流值、电池各单体电压和升压斩波装置的晶闸管的持续打开时间；
第一计算模块302，用于当升压斩波装置晶闸管打开时，根据电池各单体电压的和计算电池实际电压；
第二计算模块304，用于根据电池的温度值、电池实际电压和电容输出电压确定直线发电机输出电流值下电池的最优充电时间；
第三计算模块306，用于通过将直线发电机输出电流与升压斩波装置晶闸管关闭阀值进行对比，以及在升压斩波装置晶闸管的打开时通过晶闸管的持续打开时间和电池的最优充电时间进行对比，计算出打开和关闭晶闸管的实际控制时刻；
处理模块308，用于当升压斩波装置晶闸管为关闭时，通过将直线发电机输出电流与升压斩波装置晶闸管打开阀值进行对比，当直线发电机输出电流大于升压斩波装置晶闸管打开阀值，则打开晶闸管。
综上所述，本实施例提出的一种直线发电机控制装置，根据获取到的电池的温度值、直线发电机输出电流值、电池各单体电压和升压斩波装置的晶闸管的持续打开时间计算出打开和关闭晶闸管的实际控制时刻，然后根据计算得到的打开和关闭晶闸管的实际控制时刻对直线发电机进行斩波操作，控制了直线发电机的输出电压。本发明专利中直线发电机的控制过程考虑了电池充电性能，并将电池温度的变化率作为变量参与到直线发电机控制过程中，提高了电池充电效率。本发明专利满足了磁悬浮列车的供电性能需求，很大程度上提高了直线发电机输出电压的稳定性及给电池充电的效率。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (4)

1.一种直线发电机控制方法，其特征在于，用于磁悬浮列车直线发电机，包括：
获取电池的温度值、直线发电机输出电流值、电池各单体电压和升压斩波装置的晶闸管的持续打开时间；
当升压斩波装置晶闸管打开时，根据电池各单体电压的和计算电池实际电压；
根据电池的温度值、电池实际电压和电容输出电压确定直线发电机输出电流值下的电池的最优充电时间；其中，所述直线发电机输出端和升压斩波装置输入端连接，所述升压斩波装置输出端还与所述电池连接；所述电容与所述电池并联；
通过将直线发电机输出电流与升压斩波装置晶闸管关闭阀值进行对比，以及在升压斩波装置晶闸管打开时通过晶闸管的持续打开时间和电池的最优充电时间进行对比，计算出关闭晶闸管的实际控制时刻；
当升压斩波装置晶闸管为关闭时，通过将直线发电机输出电流与升压斩波装置晶闸管打开阀值进行对比，当直线发电机输出电流大于升压斩波装置晶闸管打开阀值，则打开晶闸管。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于根据电池的温度值、电池实际电压和电容输出电压确定直线发电机输出电流值下的电池的最优充电时间，包括：
根据电池的温度值、直线发电机输出电流值、电池实际电压和电容输出电压在电池充电特性图中查询出直线发电机输出电流值下电池的最优充电时间。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，通过将直线发电机输出电流与升压斩波装置晶闸管关闭阀值进行对比，以及在升压斩波装置晶闸管打开时通过晶闸管的持续打开时间和电池的最优充电时间进行对比，计算出关闭晶闸管的实际控制时刻，还包括：
当升压斩波装置晶闸管当前状态为打开、电池最优充电时间与晶闸管的持续打开时间的差值小于预设时长或直线发电机输出电流小于升压斩波装置晶闸管关闭阀值时，关闭晶闸管。
4.一种直线发电机控制装置，其特征在于，用于磁悬浮列车直线发电机，包括：
获取模块，用于获取电池的温度值、直线发电机输出电流值、电池各单体电压和升压斩波装置的晶闸管的持续打开时间；
第一计算模块，用于当升压斩波装置晶闸管打开时，根据电池各单体电压的和计算电池实际电压；
第二计算模块，用于根据电池的温度值、电池实际电压和电容输出电压确定直线发电机输出电流值下电池的最优充电时间；其中，所述直线发电机输出端和升压斩波装置输入端连接，所述升压斩波装置输出端还与所述电池连接；所述电容与所述电池并联；
第三计算模块，用于通过将直线发电机输出电流与升压斩波装置晶闸管关闭阀值进行对比，以及在升压斩波装置晶闸管打开时通过晶闸管的持续打开时间和电池的最优充电时间进行对比，计算出关闭晶闸管的实际控制时刻；
处理模块，用于当升压斩波装置晶闸管为关闭时，通过将直线发电机输出电流与升压斩波装置晶闸管打开阀值进行对比，当直线发电机输出电流大于升压斩波装置晶闸管打开阀值，则打开晶闸管。
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