CN111292597B - 一种高速磁浮直线发电模拟***以及相关方法和装置 - Google Patents

一种高速磁浮直线发电模拟***以及相关方法和装置 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种高速磁浮直线发电模拟***以及相关方法和装置，其中，该***包括：控制器、变频电源、原边线圈和发电线圈；变频电源分别与原边线圈和控制器连接；发电线圈设置在原边线圈附近；控制器，用于控制变频电源发出驱动电流；原边线圈，在变频电源发出的驱动电流的驱动下产生第一磁通量；发电线圈，在原边线圈产生的第一磁通量的电磁感应下产生第二磁通量，对直线发电机的发电情况进行模拟。通过本发明实施例提供的高速磁浮直线发电模拟***以及相关方法和装置，可以避免圆周运动时同步发电机的线圈结构、温度、阻抗、和/或者感抗等参数变化带来的驱动电流变化造成的直线发电机发电情况不准确。

Description

一种高速磁浮直线发电模拟***以及相关方法和装置
技术领域
本发明涉及计算机技术领域，具体而言，涉及一种高速磁浮直线发电模拟***以及相关方法和装置。
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磁悬浮列车运行。磁悬浮列车在行驶过程中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。所以，需要对直线发电机的性能进行测试。
可以使用同步电动机带动同步发电机，来对高速磁浮列车中使用的直线发电机的直线发电情况进行模拟。
同步发电机是做圆周运动，不是直线运动，导致通过步发电机模拟得到的直线发电机的直线发电情况不准确。
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高速磁浮直线发电模拟***以及相关方法和装置。
第一方面，本发明实施例提供了一种高速磁浮直线发电模拟***，包括：控制器、变频电源、原边线圈和发电线圈；
所述变频电源分别与所述原边线圈和所述控制器连接；所述发电线圈设置在所述原边线圈附近；
所述控制器，用于控制所述变频电源发出驱动电流；
所述原边线圈，在所述变频电源发出的所述驱动电流的驱动下产生第一磁通量；
所述发电线圈，在所述原边线圈产生的第一磁通量的电磁感应下产生第二磁通量，对直线发电机的发电情况进行模拟。
第二方面，本发明实施例还提供了一种用于上述第一方面所述的高速磁浮直线发电模拟***的高速磁浮直线发电模拟方法，包括：
控制器获取车速、电流频率和电流值的对应关系表；
按照所述车速、电流频率和电流值的对应关系表中记载的车速、电流频率和电流值的对应关系，控制所述变频电源发出电流频率和电流值随车速变化的驱动电流，使得所述原边线圈在驱动电流的驱动下产生第一磁通量，所述发电线圈在所述第一磁通量的电磁感应下产生第二磁通量，对直线发电机的发电情况进行模拟。
第三方面，本发明实施例还提供了一种高速磁浮直线发电模拟装置，包括：
获取模块，用于获取车速、电流频率和电流值的对应关系表；
模拟模块，用于按照所述车速、电流频率和电流值的对应关系表中记载的车速、电流频率和电流值的对应关系，控制所述变频电源发出电流频率和电流值随车速变化的驱动电流，使得所述原边线圈在驱动电流的驱动下产生第一磁通量，所述发电线圈在所述第一磁通量的电磁感应下产生第二磁通量，对直线发电机的发电情况进行模拟。
本发明实施例上述第一方面提供的方案中，通过控制器控制变频电源发出驱动电流，使得原边线圈在变频电源发出的驱动电流的驱动下产生第一磁通量，并使发电线圈在原边线圈产生的第一磁通量的电磁感应下产生第二磁通量，对直线发电机的发电情况进行模拟，与相关技术中使用同步电动机带动同步发电机，来对高速磁浮列车中使用的直线发电机的直线发电情况进行模拟的方式相比，无需使用同步发电机，可以避免圆周运动时同步发电机的线圈结构、温度、阻抗、和/或者感抗等参数变化带来的驱动电流变化造成模拟直线发电机发电情况不准确；而且，通过间隔设置的原边线圈和发电线圈，并使发电线圈在原边线圈产生的第一磁通量的电磁感应下产生第二磁通量，对直线发电机的发电情况进行模拟，比用变频电源直接模拟直线发电机的驱动电流更真实。
本发明实施例上述第二方面至第三方面提供的方案中，控制器按照所述车速、电流频率和电流值的对应关系表中记载的车速、电流频率和电流值的对应关系，控制所述变频电源发出电流频率和电流值随车速变化的驱动电流，可避免直接通过改变变频电源的电流频率来模拟直线发电机发电时得到的模拟波形与真实的直线发电输出的实际波形的偏差情况，提高模拟的准确率。
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所提供的一种高速磁浮直线发电模拟***的结构示意图；
图2示出了本发明实施例2所提供的一种高速磁浮直线发电模拟方法的流程图；
图3示出了本发明实施例3所提供的一种高速磁浮直线发电模拟装置的结构示意图。
具体实施方式
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
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磁悬浮列车运行。磁悬浮列车在行驶过程中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。所以，需要对直线发电机的性能进行测试。相关技术中，可以使用同步电动机带动同步发电机，来对高速磁浮列车中使用的直线发电机的直线发电情况进行模拟。同步发电机是做圆周运动，不是直线运动，导致通过步发电机模拟得到的直线发电机的直线发电情况不准确。基于此，本实施例提出一种高速磁浮直线发电模拟***以及相关方法和装置，通过控制器控制变频电源发出驱动电流，使得原边线圈在变频电源发出的驱动电流的驱动下产生第一磁通量，并使发电线圈在原边线圈产生的第一磁通量的电磁感应下产生第二磁通量，对直线发电机的发电情况进行模拟，无需使用同步发电机，可以避免圆周运动时同步发电机的线圈结构、温度、阻抗、和/或者感抗等参数变化带来的驱动电流变化造成模拟直线发电机发电情况不准确；而且，通过间隔设置的原边线圈和发电线圈，并使发电线圈在原边线圈产生的第一磁通量的电磁感应下产生第二磁通量，对直线发电机的发电情况进行模拟，比用变频电源直接模拟直线发电机的驱动电流更真实。
为使本申请的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本申请做进一步详细的说明。
实施例1
参见图1所示的高速磁浮直线发电模拟***的结构示意图；本实施例提出的高速磁浮直线发电模拟***，包括：控制器100、变频电源102、原边线圈104和发电线圈106。
所述变频电源102分别与所述原边线圈104和所述控制器100连接；所述发电线圈106设置在所述原边线圈104附近。
所述发电线圈106设置在所述原边线圈104附近时，是与所述原边线圈间隔设置的，并不与所述原边线圈接触。
在一个实施方式中，为了模拟磁浮列车运行时直线发电机的发电情况，所述发电线圈106与所述原边线圈104之间的距离可以设置为磁浮列车运行时与地面之间的悬浮间隙大小。
所述悬浮间隙大小，通常在几毫米到十几毫米之间。
所述控制器100，用于控制所述变频电源发出驱动电流。
为了使高速磁浮直线发电模拟***能够对磁浮列车中的直线发电机的发电情况进行模拟，除了控制所述变频电源发出驱动电流外，还需要控制所述变频电源发出固定的驱动电压，让原边线圈104在驱动电流和驱动电压的共同作用下产生第一磁通量，从而对磁浮列车中的直线发电机的发电情况进行模拟。
所述控制器100，可以使用现有技术在任何可以控制所述变频电源发出驱动电流的处理器、微处理器或者单片机，这里不再一一赘述。
为了模拟不同车速下的磁浮列车中的直线发电机的发电情况，所述控制器，用于控制所述变频电源发出驱动电流，可以执行以下步骤(1)至步骤(2)：
(1)获取车速、电流频率和电流值的对应关系表；
(2)按照所述车速、电流频率和电流值的对应关系表中记载的车速、电流频率和电流值的对应关系，控制所述变频电源发出电流频率和电流值随车速变化的驱动电流。
在上述步骤(1)中，所述车速、电流频率和电流值的对应关系表记录有磁浮列车从0公里/小时到650公里/小时之间中各车速对应的电流频率和电流值。
所述车速、电流频率和电流值的对应关系表可以存储在控制器中。
具体的车速、电流频率和电流值的对应关系是技术人员通过实验得到的，并记录在车速、电流频率和电流值的对应关系表中的。
在上述步骤(2)中，可以对磁浮列车在0公里/小时到650公里/小时中任意车速范围内进行加速运行(即车速逐渐增大)和减速运行(即车速逐渐减小)时的直线发电机的发电情况进行模拟。
在一个实施方式中，控制器可以根据车速、电流频率和电流值的对应关系表中记录的磁浮列车车速从350公里/小时到600公里/小时的车速变化范围中各车速对应的电流频率和电流值，控制变频电源发出电流频率和电流值随车速变化的驱动电流，对磁浮列车车速从350公里/小时到600公里/小时的车速变化范围时直线发电机的发电情况进行模拟。
通过以上的内容可以看出，控制器按照所述车速、电流频率和电流值的对应关系表中记载的车速、电流频率和电流值的对应关系，控制所述变频电源发出电流频率和电流值随车速变化的驱动电流，可避免直接通过改变变频电源的电流频率来模拟直线发电机发电时得到的模拟波形与真实的直线发电输出的实际波形的偏差情况，提高模拟的准确率。
所述变频电源102，在所述控制器100的控制下，发出电流频率和电流值随车速变化的驱动电流给原边线圈104。
所述原边线圈104，在所述变频电源发出的所述驱动电流的驱动下产生第一磁通量。
通过以上的内容可以看出，所述第一磁通量是随不同车速而变化的。
所述发电线圈，在所述原边线圈产生的第一磁通量的电磁感应下产生第二磁通量，对直线发电机的发电情况进行模拟。
具体地，为了模拟不同车速下的磁浮列车中的直线发电机的发电情况，所述原边线圈104，在电流频率和电流值随车速变化的驱动电流的驱动下产生变化的第一磁通量。
所述发电线圈106，在所述原边线圈产生的变化的第一磁通量的电磁感应下产生与所述第一磁通量相同的第二磁通量，对直线发电机的发电情况进行模拟。
这里，由于所述发电线圈106与所述原边线圈104之间的距离只有几毫米到是十几毫米，可以认为所述发电线圈106与原边线圈104设置在同一位置；所以，发电线圈106在所述原边线圈产生的变化的第一磁通量的电磁感应下产生的第二磁通量，可以近似认为是与原边线圈产生的所述第一磁通量相同的磁通量。
所述发电线圈106产生的第二磁通量，经过升压斩波器后输入电源变换装置进行电能转换，然后可以完全输出不同车速下的磁浮列车中的直线发电机的发电情况的真实参数，到达了对不同车速下的磁浮列车中的直线发电机的发电情况进行模拟，考核后端发电电路能力的目的。
为了提高所述原边线圈106产生磁通量的大小，本实施例提出的高速磁浮直线发电模拟***，还可以包括：磁芯108。
所述磁芯108，设置在所述原边线圈104内。
综上所述，本实施例提出的高速磁浮直线发电模拟***，通过控制器控制变频电源发出驱动电流，使得原边线圈在变频电源发出的驱动电流的驱动下产生第一磁通量，并使发电线圈在原边线圈产生的第一磁通量的电磁感应下产生第二磁通量，对直线发电机的发电情况进行模拟，与相关技术中使用同步电动机带动同步发电机，来对高速磁浮列车中使用的直线发电机的直线发电情况进行模拟的方式相比，无需使用同步发电机，可以避免圆周运动时同步发电机的线圈结构、温度、阻抗、和/或者感抗等参数变化带来的驱动电流变化造成模拟直线发电机发电情况不准确；而且，通过间隔设置的原边线圈和发电线圈，并使发电线圈在原边线圈产生的第一磁通量的电磁感应下产生第二磁通量，对直线发电机的发电情况进行模拟，比用变频电源直接模拟直线发电机的驱动电流更真实。
实施例2
参见图2所示的高速磁浮直线发电模拟方法的流程图，本实施例2提出一种用于实施例1所述的高速磁浮直线发电模拟***的高速磁浮直线发电模拟方法，包括以下具体步骤：
步骤200、控制器获取车速、电流频率和电流值的对应关系表；
步骤202、按照所述车速、电流频率和电流值的对应关系表中记载的车速、电流频率和电流值的对应关系，控制所述变频电源发出电流频率和电流值随车速变化的驱动电流，使得所述发电线圈，在所述原边线圈产生的第一磁通量的电磁感应下产生第二磁通量，对直线发电机的发电情况进行模拟。
本实施例提出的高速磁浮直线发电模拟方法的具体实施，与实施例1中所述控制器，用于控制所述变频电源发出驱动电流的具体过程类似，这里不再赘述。
综上所述，本实施例提出的高速磁浮直线发电模拟方法，控制器按照所述车速、电流频率和电流值的对应关系表中记载的车速、电流频率和电流值的对应关系，控制所述变频电源发出电流频率和电流值随车速变化的驱动电流，可避免直接通过改变变频电源的电流频率来模拟直线发电机发电时得到的模拟波形与真实的直线发电输出的实际波形的偏差情况，提高模拟的准确率。
实施例3
参见图3所示的一种高速磁浮直线发电模拟装置的结构示意图，本实施例提出一种高速磁浮直线发电模拟装置，用于执行上述实施例2提出的高速磁浮直线发电模拟方法，包括：
获取模块300，用于获取车速、电流频率和电流值的对应关系表；
模拟模块302，用于按照所述车速、电流频率和电流值的对应关系表中记载的车速、电流频率和电流值的对应关系，控制所述变频电源发出电流频率和电流值随车速变化的驱动电流，使得所述发电线圈，在所述原边线圈产生的第一磁通量的电磁感应下产生第二磁通量，对直线发电机的发电情况进行模拟。
综上所述，本实施例提出的高速磁浮直线发电模拟装置，控制器按照所述车速、电流频率和电流值的对应关系表中记载的车速、电流频率和电流值的对应关系，控制所述变频电源发出电流频率和电流值随车速变化的驱动电流，可避免直接通过改变变频电源的电流频率来模拟直线发电机发电时得到的模拟波形与真实的直线发电输出的实际波形的偏差情况，提高模拟的准确率。
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 (6)

1.一种高速磁浮直线发电模拟***，其特征在于，包括：控制器、变频电源、原边线圈和发电线圈；
所述变频电源分别与所述原边线圈和所述控制器连接；所述发电线圈设置在所述原边线圈附近；
所述控制器，用于控制所述变频电源发出电流频率和电流值随车速变化的驱动电流；
所述原边线圈，在所述变频电源发出的所述驱动电流的驱动下产生随不同车速变化的第一磁通量；
所述发电线圈，在所述原边线圈产生的第一磁通量的电磁感应下产生随不同车速变化的第二磁通量，对直线发电机随不同车速变化的发电情况进行模拟。
2.根据权利要求1所述的高速磁浮直线发电模拟***，其特征在于，所述控制器，用于控制所述变频电源发出驱动电流，包括：
获取车速、电流频率和电流值的对应关系表；
按照所述车速、电流频率和电流值的对应关系表中记载的车速、电流频率和电流值的对应关系，控制所述变频电源发出电流频率和电流值随车速变化的驱动电流。
3.根据权利要求2所述的高速磁浮直线发电模拟***，其特征在于，所述原边线圈，在电流频率和电流值随车速变化的驱动电流的驱动下产生变化的第一磁通量；
所述发电线圈，在所述原边线圈产生的变化的第一磁通量的电磁感应下产生与所述第一磁通量相同的第二磁通量，对直线发电机的发电情况进行模拟。
4.根据权利要求2所述的高速磁浮直线发电模拟***，其特征在于，还包括：磁芯；
所述磁芯，设置在所述原边线圈内。
5.一种用于上述权利要求1-4任一项所述的高速磁浮直线发电模拟***的高速磁浮直线发电模拟方法，其特征在于，包括：
控制器获取车速、电流频率和电流值的对应关系表；
按照所述车速、电流频率和电流值的对应关系表中记载的车速、电流频率和电流值的对应关系，控制所述变频电源发出电流频率和电流值随车速变化的驱动电流，使得所述原边线圈在驱动电流的驱动下产生第一磁通量，所述发电线圈在所述第一磁通量的电磁感应下产生第二磁通量，对直线发电机的发电情况进行模拟。
6.一种高速磁浮直线发电模拟装置，其特征在于，包括：
获取模块，用于获取车速、电流频率和电流值的对应关系表；
模拟模块，用于按照所述车速、电流频率和电流值的对应关系表中记载的车速、电流频率和电流值的对应关系，控制变频电源发出电流频率和电流值随车速变化的驱动电流，使得原边线圈在驱动电流的驱动下产生第一磁通量，发电线圈在所述第一磁通量的电磁感应下产生第二磁通量，对直线发电机的发电情况进行模拟。
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