一种用于超导电动悬浮系统的阻尼器及阻尼设备技术方案

本实用新型专利技术提供了一种用于超导电动悬浮系统的阻尼器及阻尼设备，设置于列车上，所述阻尼器包括：阻尼线圈、控制组件以及逆变电路；所述控制组件用于根据列车的垂向速度信号生成第一开关信号；所述垂向速度信号表征列车在垂直方向的速度；所述逆变电路用于根据所述第一开关信号输出相应的输入电流并反馈至所述阻尼线圈；所述阻尼线圈用于根据所述输入电流产生阻尼力。通过上述阻尼器，可以依据相关的控制策略控制流过阻尼线圈电流，在高速飞行列车全速度域范围内有效且准确地实现阻尼器的抑制效果。抑制效果。抑制效果。

【技术实现步骤摘要】
一种用于超导电动悬浮系统的阻尼器及阻尼设备


[0001]本技术涉及磁悬浮列车领域，具体涉及一种用于超导电动悬浮系统的阻尼器及阻尼设备。

技术介绍

[0002]高速飞行列车采用超导电动悬浮系统，其本质是一种被动悬浮系统。车载超导磁体掠过地面悬浮线圈，悬浮线圈因感应出电流而产生感应磁场，该磁场与超导磁体磁场相互作用从而为列车提供悬浮力与导向力，其在速度>150km/h时，轮轨脱离接触，从而能够突破传统轮轨粘着效应的约束，满足高速飞行列车1000km/h的应用需求。
[0003]高速飞行列车在实际运行过程中，面临如下外部激励扰动：1)气动扰动，尤其是会车工况下的气动扰动；2)悬浮线圈固有不连续性带来的悬浮力波动；3)线圈安装精度不达标、线路沉降、接缝等带来的线路不平顺问题。然而超导电动悬浮也是一种负阻尼或临界阻尼系统，在外部激励扰动下系统容易发散导致悬浮失稳，而且上述激扰在列车1000km/h速度下影响将会放大，导致车体剧烈振动甚至发生撞击轨道等现象。因此，为减少外部阻尼对列车稳定运行的影响，需要引入外部阻尼，以在高速飞行列车全速度域范围内有效且准确地达到抑制效果。

技术实现思路

[0004]鉴于现有技术中外部阻尼对列车稳定运行的影响的问题，提出了本技术以便提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的一种用于超导电动悬浮系统的阻尼器及阻尼设备。
[0005]依据本技术的一个方面，提供一种用于超导电动悬浮系统的阻尼器，设置于列车上，包括：
[0006]阻尼线圈、控制组件以及逆变电路；
[0007]所述控制组件用于根据列车的垂向速度信号生成第一开关信号；所述垂向速度信号表征列车在垂直方向的速度；
[0008]所述逆变电路用于根据所述第一开关信号输出相应的输入电流并反馈至所述阻尼线圈；
[0009]所述阻尼线圈用于根据所述输入电流产生阻尼力。
[0010]优选的，还包括：滤波器，用于对所述垂向速度信号滤波后再发送给所述控制组件。
[0011]优选的，所述逆变电路为单相全桥逆变电路，所述控制组件输出的第一开关信号控制所述单相全桥逆变电路中两对桥臂的导通与关断以控制所述逆变电路。
[0012]优选的，所述第一开关信号为两路IGBT开关信号，每路IGBT开关信号分别控制一个桥臂。
[0013]优选的，所述控制组件包括：指令电流模块、PI控制模块以及高频调制模块；
[0014]所述指令电流模块接收所述垂向速度信号并生成参考电流后输出至PI控制模块；
[0015]所述PI控制模块接收所述逆变电路反馈的输入电流，并将所述输入电流与参考电流进行比较后输出指令信息；
[0016]所述高频调制模块接收所述指令信息，并对所述指令信息进行调制以生成第一开关信号，所述第一开关信号为方波信号。
[0017]优选的，所述高频调制模块通过高频三角波对所述指令信息进行调制以生成占空比变化的方波信号。
[0018]优选的，所述逆变电路还用于根据所述第一开关信号输出相应的输入电压；
[0019]所述阻尼线圈还用于根据所述输入电压产生阻尼力。
[0020]优选的，所述控制组件还用于根据列车的纵向速度信号和/或导向速度信号生成第二开关信号；
[0021]所述逆变电路还用于根据所述第一开关信号以及第二开关信号输出相应的输入电流并反馈至所述阻尼线圈。
[0022]依据本技术的另一个方面，提供一种用于超导电动悬浮系统的阻尼设备，包括：
[0023]如上任意一项所述的一种用于超导电动悬浮系统的阻尼器以及加速度传感器，所述加速度传感器用于采集列车的垂向加速度，并根据所述垂向加速度获得垂向速度信号。
[0024]优选的，所述加速度传感器还用于采集列车的纵向加速度和/或导向加速度以分别获得纵向速度信号和/或导向速度信号。
[0025]通过上述阻尼器，可以依据相关的控制策略控制流过阻尼线圈电流，在高速飞行列车全速度域范围内有效且准确地实现阻尼器的抑制效果。
[0026]上述说明仅是本技术技术方案的概述，为了能够更清楚了解本技术的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本技术的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本技术的具体实施方式。
附图说明
[0027]为了更清楚地说明本技术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技术的一些实施例，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。
[0028]图1为本技术实施例中一种用于超导电动悬浮系统的阻尼器的结构示意图；
[0029]图2为本技术实施例中的逆变电路示意图；
[0030]图3为本技术实施例中的指令电流模块示意图；
[0031]图4为本技术实施例中的PI控制模块示意图；
[0032]图5为本技术实施例中的高频调制模块示意图；
[0033]【附图标号】
[0034]10、阻尼线圈；20、控制组件；30、逆变电路；
[0035]201、指令电流模块；202、PI控制模块；203、高频调制模块。
具体实施方式
[0036]下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
[0037]本技术实施例提供一种用于超导电动悬浮系统的阻尼器，设置于列车上，如图1所示，包括：
[0038]阻尼线圈10、控制组件20以及逆变电路30；
[0039]所述控制组件20用于根据列车的垂向速度信号V生成第一开关信号；所述垂向速度信号V表征列车在垂直方向的速度。具体的，由于阻尼器设置于列车上并随列车的移动而移动，因此初始状态下，列车的速度就视为阻尼线圈的速度，且列车的垂向速度就等于阻尼线圈的垂向速度，因此在本实施例中，根据列车的垂向速度信号生成第一开关信号也相当于根据阻尼器的垂向速度信号生成第一开关信号。较佳的，由于垂直方向的振动对列车的影响较大，因此本实施例中主要针对垂直方向进行分析和数据采集，以简化控制流程。
[0040]所述逆变电路用于根据所述第一开关信号输出相应的输入电流I并反馈至所述阻尼线圈；其中，所述第一开关信号的作用就是控制逆变电路的输出，逆变电路根据第一开关信号的不同输出不同大小的输入电流I，不同大小的输入电流I又可以控制阻尼线圈产生不同大小的阻尼力。
[0041]所述阻尼线圈用于根据所述输入电流I产生阻尼力。具体而言，阻尼线圈根据所述输入电流I产生阻尼力，并且与阻尼线圈当前所受的其他力本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于超导电动悬浮系统的阻尼器，设置于列车上，其特征在于，包括：阻尼线圈、控制组件以及逆变电路；所述控制组件用于根据列车的垂向速度信号生成第一开关信号；所述垂向速度信号表征列车在垂直方向的速度；所述逆变电路用于根据所述第一开关信号输出相应的输入电流并反馈至所述阻尼线圈；所述阻尼线圈用于根据所述输入电流产生阻尼力。2.根据权利要求1所述的一种用于超导电动悬浮系统的阻尼器，其特征在于，还包括：滤波器，用于对所述垂向速度信号滤波后再发送给所述控制组件。3.根据权利要求1所述的一种用于超导电动悬浮系统的阻尼器，其特征在于，所述逆变电路为单相全桥逆变电路，所述控制组件输出的第一开关信号控制所述单相全桥逆变电路中两对桥臂的导通与关断以控制所述逆变电路。4.根据权利要求3所述的一种用于超导电动悬浮系统的阻尼器，其特征在于，所述第一开关信号为两路IGBT开关信号，每路IGBT开关信号分别控制一个桥臂。5.根据权利要求1所述的一种用于超导电动悬浮系统的阻尼器，其特征在于，所述控制组件包括：指令电流模块、PI控制模块以及高频调制模块；所述指令电流模块接收所述垂向速度信号并生成参考电流后输出至PI控制模块；所述PI控制模块接收所述逆变电路反馈的输入电流，并将所述输入电流与参考电流进行比较后输出指令信息；所...

【专利技术属性】
技术研发人员：张志华，张艳清，卢卫国，冯馨月，胡道宇，陈松，王岩，
申请(专利权)人：中国航天科工飞航技术研究院中国航天海鹰机电技术研究院，
类型：新型
国别省市：