一种双边长定子直线驱动系统技术方案

本申请涉及电磁助推技术领域，具体公开了一种双边长定子直线驱动系统，包括多个子系统和总控制器，各子系统均包括数量相同的直线电机定子段、六相开关、位置检测装置、子系统公共交流母线以及子系统控制总线，直线电机定子段通过对应的六相开关接入子系统公共交流母线，再通过子系统的母线接口连接后构成的系统公共交流母线接入由分布于各子系统中的三相变流器构成的六相变流器，各位置检测装置通过子系统控制总线接入系统控制总线后接入总控制器，总控制器根据子系统的安装排列顺序以及位置检测装置测得的直线电机动子的运行位置来控制各直线电机定子段的投切。各子系统可以随机排序组装而不影响系统运行，机动性较好。机动性较好。机动性较好。

【技术实现步骤摘要】
一种双边长定子直线驱动系统


[0001]本申请涉及电磁助推
，特别是涉及一种双边长定子直线驱动系统。

技术介绍

[0002]电磁助推技术是一种新兴的直线推进技术，适宜于短行程发射大载荷，在军事、民用和工业领域具有广泛应用前景。电磁助推就是采用电磁的能量来推动被弹射的物体向外运动，其实就是电磁炮的一种形式。过去常采用的弹射有机械弹射，如弹簧、皮筋等。能量弹射如：子弹(利用火药瞬间爆发能量)等。电磁发射是采用电磁作用原理产生的电磁推力使物体加速的。因电磁驱动力与电流平方成正比，所以只要保证足够的电流输入，便能在发射装置内产生足够大的推力，使物体达到更高的速度。
[0003]双边长定子直线驱动系统是目前的一种用于驱动电磁助推装置的直线电机系统。由于长定子直线电机高漏磁、低功率因数等特性，双边长定子直线驱动系统多采用单变流器对多段定子分段供电模式，通过在双边分别将多段定子组装为长定子，按照动子行进方向上所处的位置依次控制各定子段供电，实现动子沿双边长定子进行直线加速运动。由于双边长定子段组装后的直线距离可能达到几十米，需要分解为多个子系统以便运输，且各定子段采用分段供电的模式，对定子段之间的装配精度要求较高，以便实现波磁场的连续性。
[0004]在非机动的场合中，各段定子与变流器之间通过固定的拓扑进行接线，各定子段之间的装配工艺一致性也较高。
[0005]而在需要双边长定子直线驱动系统可快速机动的场合，即在系统机动时，需要将各定子段拆分成子系统进行运输，在系统运行时，需要将各定子段在短时间内组装完成直线驱动系统。且双边长定子直线驱动系统的设计受供电电压的限制，会采用变推力工作模式，即在动子处于低速运行时采用大推力，在动子处于高速运行时采用中小推力。
[0006]为了实现双边长定子直线驱动系统的快速机动，需要双边长定子直线驱动系统的各子系统能够随机排序组装。然而由于现有技术中双边长定子直线驱动系统的各子系统之间的衔接工艺一致性较差，定子段的供电模型也与恒推力模式不同，故目前的双边长定子直线驱动系统的拓扑不能满足子系统随机切换、变推力供电切换运行的需要。
[0007]对此，本领域有技术人员提出采用高对称性、可互换定子段的直线驱动系统，然而该驱动系统仅能实现定子段之间的可互换位置，还需额外运输、组装变流器，无法实现各子系统的结构完全一致，子系统之间存在较大的重量差异，不能满足机动需求。
[0008]可以看到，现有的双边长定子直线驱动系统的方案，存在高装配精度需求导致对长定子段的装配高耗时的问题。同时，如果子系统的分割将变流器器和电机完全分离，系统的组装需要进行繁杂的接线。因此，现有的双边长定子直线驱动系统的方案机动性较差、对装配要求高、容易因装配不当导致使用效果不佳。
[0009]提供一种系统可机动、子系统间可随机排序组装，而不影响系统运行的双边长定子直线驱动系统，是本领域技术人员需要解决的技术问题。

技术实现思路

[0010]本申请的目的是提供一种双边长定子直线驱动系统，其子系统可以随机排序组装而不影响系统运行，机动性强。
[0011]为解决上述技术问题，本申请提供一种双边长定子直线驱动系统，包括：多个子系统和总控制器；
[0012]其中，各所述子系统均包括数量相同的直线电机定子段、与所述直线电机定子段对应的六相开关、与所述直线电机定子段对应的位置检测装置、与所述直线电机定子段的投切步数对应数量的子系统公共交流母线以及子系统控制总线；
[0013]在一个所述子系统中，所述直线电机定子段通过对应的所述六相开关接入对应的所述子系统公共交流母线，所述位置检测装置接入所述子系统控制总线；
[0014]根据所述子系统的安装排列顺序，各所述子系统之间通过母线接口和控制线接口连接，以使各所述子系统公共交流母线连接为与所述直线电机定子段的投切步数对应数量的系统公共交流母线，各所述位置检测装置通过所述子系统控制总线连接而成的系统控制总线连接至所述总控制器；
[0015]多个三相变流器一一分布于不同的所述子系统；一组所述系统公共交流母线至少对应连接一个由两个所述三相变流器构成的六相变流器；
[0016]所述总控制器用于根据各所述子系统的安装排列顺序生成投切控制顺序，根据所述位置检测装置反馈的信号确定直线电机动子的运行位置，并根据所述投切控制顺序和所述直线电机动子的运行位置控制对应的所述六相变流器以控制对应的所述直线电机定子段上下电。
[0017]可选的，所述直线电机定子段的投切步数为两步式；
[0018]各所述子系统均包括偶数对所述直线电机定子段和两组所述子系统公共交流母线，且在各所述子系统中，相邻对所述直线电机定子段分别接入不同的所述子系统公共交流母线；
[0019]所述三相变流器的数量至少为四个，以接入由各所述子系统中的两组所述子系统公共交流母线构成的两组所述系统公共交流母线。
[0020]可选的，所述直线电机定子段的投切步数为三步式；
[0021]各所述子系统均包含三的倍数对的所述直线电机定子段和三组所述子系统公共交流母线，且在各所述子系统中，每三对所述直线电机定子段分别接入不同的所述子系统公共交流母线；
[0022]所述三相变流器的数量至少为六个，以接入由各所述子系统中的三组所述子系统公共交流母线构成的三组所述系统公共交流母线。
[0023]可选的，所述直线电机定子段的投切步数根据所述直线电机动子的运行速度以及所述总控制器控制所述六相变流器、所述六相开关的投切速度确定。
[0024]可选的，一组所述系统公共交流母线至少对应连接两个互为主备的所述六相变流器。
[0025]可选的，一对所述直线电机定子段对应两个所述位置检测装置，分别安装于一侧的所述直线电机定子段的两端。
[0026]可选的，所述总控制器根据所述投切控制顺序和所述直线电机动子的运行位置控
制对应的所述六相变流器以控制对应的所述直线电机定子段上下电，具体包括：
[0027]所述总控制器在接收到所述直线电机定子首端的所述位置检测装置反馈的检出信号时，确定所述直线电机动子开始进入所述直线电机定子，则控制与所述直线电机定子对应的所述六相开关闭合，并控制与所述直线电机定子对应的所述六相变流器调整对所述直线电机定子的控制参数；
[0028]所述总控制器在所述直线电机动子完全处于所述直线电机定子上时，控制与所述直线电机定子对应的所述六相变流器的给定转矩为与所述直线电机定子对应的转矩；
[0029]所述总控制器在接收到所述直线电机定子末端的所述位置检测装置反馈的检出信号时，确定所述直线电机动子开始离开所述直线电机定子，则开始控制对应的所述六相变流器调整控制参数，直至确定所述直线电机动子完全脱离所述直线电机定子时，控制与所述直线电机定子对应的所述六相开关断开。
[0030]可选的，所述总控制器根据所述投切控制顺序和所述直线电机动子的运行位置控制对应的所述六相变流器以控制对应的所述直线电机本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种双边长定子直线驱动系统，其特征在于，包括：多个子系统和总控制器；其中，各所述子系统均包括数量相同的直线电机定子段、与所述直线电机定子段对应的六相开关、与所述直线电机定子段对应的位置检测装置、与所述直线电机定子段的投切步数对应数量的子系统公共交流母线以及子系统控制总线；在一个所述子系统中，所述直线电机定子段通过对应的所述六相开关接入对应的所述子系统公共交流母线，所述位置检测装置接入所述子系统控制总线；根据所述子系统的安装排列顺序，各所述子系统之间通过母线接口和控制线接口连接，以使各所述子系统公共交流母线连接为与所述直线电机定子段的投切步数对应数量的系统公共交流母线，各所述位置检测装置通过所述子系统控制总线连接而成的系统控制总线连接至所述总控制器；多个三相变流器一一分布于不同的所述子系统；一组所述系统公共交流母线至少对应连接一个由两个所述三相变流器构成的六相变流器；所述总控制器用于根据各所述子系统的安装排列顺序生成投切控制顺序，根据所述位置检测装置反馈的信号确定直线电机动子的运行位置，并根据所述投切控制顺序和所述直线电机动子的运行位置控制对应的所述六相变流器以控制对应的所述直线电机定子段上下电。2.根据权利要求1所述的双边长定子直线驱动系统，其特征在于，所述直线电机定子段的投切步数为两步式；各所述子系统均包括偶数对所述直线电机定子段和两组所述子系统公共交流母线，且在各所述子系统中，相邻对所述直线电机定子段分别接入不同的所述子系统公共交流母线；所述三相变流器的数量至少为四个，以接入由各所述子系统中的两组所述子系统公共交流母线构成的两组所述系统公共交流母线。3.根据权利要求1所述的双边长定子直线驱动系统，其特征在于，所述直线电机定子段的投切步数为三步式；各所述子系统均包含三的倍数对的所述直线电机定子段和三组所述子系统公共交流母线，且在各所述子系统中，每三对所述直线电机定子段分别接入不同的所述子系统公共交流母线；所述三相变流器的数量至少为六个，以接入由各所述子系统中的三组所述子系统公共交流母线构成的三组所述系统公共交流母线。4.根据权利要求1所述的双边长定子直线驱动系统，其特征在于，所述直线电机定子段的投切步数根据所述直线电机动子的运行速度以及所述总控制器控制所述六相变流器、所述六相开关的投切速度确定。5.根据权利要求1所述的双边长定子直线驱动系统，其特征在于，一组所述系统公共交流母线至少对应连接两个互为主备的所述六相变流器。6.根据权利要求1所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵寿华，孙大南，程志，冯铁球，刘双华，吴慧玲，周永欣，庞达凌，陈志雪，
申请(专利权)人：中车株洲电机有限公司，
类型：发明
国别省市：