一種磁浮列車懸浮控制器的制造方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種磁浮控制裝置，尤其是涉及一種磁浮列車懸浮控制器，屬于采用電磁懸浮或永磁電磁混合懸浮的懸浮控制器技術。
【背景技術】
[0002]磁浮列車是一種新型的軌道交通運輸工具，具有運行噪聲低、爬坡能力強、轉彎半徑小、安全可靠性高、運營維護成本低、造價低等突出特點。它利用電磁吸力使車體懸浮于軌道之上，列車與軌道之間保持無接觸狀態(tài)，克服了兩者間的接觸磨損，減小了運行阻力。懸浮控制器是實現(xiàn)車輛懸浮的執(zhí)行機構，它根據(jù)懸浮電磁鐵與軌道之間的氣隙以及電磁鐵的垂向運動加速度來改變懸浮電磁鐵內部電流的大小，從而調節(jié)懸浮電磁鐵與鋼制軌道之間的吸引力，使磁浮列車保持在8?I Omm氣隙大小的穩(wěn)定懸浮狀態(tài)。經過幾十年的技術開發(fā)，磁浮列車技術已基本成熟，正在逐步走向商業(yè)化生產和運營。
[0003]如圖1所示，目前，中低速磁浮列車車輛走行部采用四懸浮架或五懸浮架結構。每個懸浮架上左右兩側各有I個電磁鐵I。每個電磁鐵I由4個線圈組成，兩端兩個線圈串聯(lián)在一起由I個懸浮控制器控制，稱為一個懸浮點。每個懸浮架的電磁鐵I由4個懸浮控制器獨立控制。
[0004]由于中低速磁浮列車車輛懸浮架結構所限，每個懸浮點對應I個空氣彈簧，空氣彈簧傳遞懸浮架和車體之間的作用力。從圖1可以看出，當4個懸浮控制器中的任何一個出現(xiàn)故障時，對應的懸浮點將不能實現(xiàn)穩(wěn)定懸浮，滑橇降落在軌道上，磁浮列車只能減速退出運行。假如五懸浮架結構三節(jié)編組的一列磁浮車，每節(jié)車有20個懸浮控制器，一列車共有60個懸浮控制器。只要60個懸浮控制器之中的I個出現(xiàn)故障，此列車就要退出運行，并且以故障狀態(tài)慢速回庫維修。這樣的狀況使得磁浮列車的可用性很差，不能達到商用運營的要求，成為制約磁浮列車進一步發(fā)展和應用的瓶頸。解決這個問題的基本途徑有兩個:一個是從結構上對中低速磁浮列車進行全面改造，使系統(tǒng)能夠適應任何一個懸浮控制器故障都能夠維持正常運行，如德國TR08系列高速磁浮列車“二托一”式的懸浮架結構。顯然這樣大規(guī)模改造的代價是高昂的，并且改造后會出現(xiàn)車輛結構不再適應原有的線路條件等問題；另一個途徑是對懸浮控制器進行冗余設計，使得一個懸浮控制器故障后，另一個懸浮控制器接替故障控制器繼續(xù)工作，比如每個懸浮點配置兩個懸浮控制器。然而此種冗余式設計也有明顯的缺點，如懸浮控制器數(shù)量增加一倍、成本增加、可靠性低、維護困難等問題以及兩者之間通訊、故障判斷和工作接管等技術性問題。

【發(fā)明內容】

[0005]本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術存在的缺陷而提供一種功能優(yōu)化、占用體積小的磁浮列車懸浮控制器。
[0006]本發(fā)明的目的可以通過以下技術方案來實現(xiàn):
[0007]一種磁浮列車懸浮控制器，用于控制磁浮列車電磁鐵，其特征在于，包括三個控制單元，分別為第一主控制單元、第二主控制單元和冗余控制單元，其中第一主控制單元與第二主控制單元結構相同，均包括主控制電路、主選通功率開關、為所述主選通功率開關提供功率的主功率變換電路以及為所述主控制電路和主功率變換電路供電的主輔助電源，兩個所述的主選通功率開關與電磁鐵兩端的串聯(lián)線圈組一一對應連接，
[0008]所述的冗余控制單元包括冗余控制電路、兩個冗余選通功率開關、功率輸出端分別與兩個冗余選通功率開關連接的冗余功率變換電路以及為所述冗余控制電路和冗余功率變換電路供電的冗余輔助電源，所述的兩個冗余選通功率開關與電磁鐵兩端的串聯(lián)線圈組——對應連接，
[0009]第一主控制單元的主選通功率開關的通斷同時受第一主控制單元的主控制電路與冗余控制電路控制，第二主控制單元的主選通功率開關的通斷同時受第二主控制單元的主控制電路與冗余控制電路控制，兩個冗余選通功率開關的通斷均受冗余控制電路控制，冗余控制電路分別與兩個主控制電路通信，形成冗余控制。
[0010]兩個所述的主控制電路分別與對應串聯(lián)線圈組的懸浮傳感器連接，所述的冗余控制電路同時與電磁鐵兩端的串聯(lián)線圈組的懸浮傳感器連接，用以計算串聯(lián)線圈組所需電流，并控制主功率變換電路或冗余功率變換電路在對應串聯(lián)線圈組上產生相應大小的電流。
[0011]所述的主功率變換電路和冗余功率變換電路均為H型功率變換電路，且均包含全控型功率器件和續(xù)流二極管。
[0012]所述的全控型功率器件為IGBT或MOSFET。
[0013]所述的主選通功率開關和冗余選通功率開關均為全控型電子功率開關。
[0014]所述的全控型電子功率開關為IGBT或M0SFET。
[0015]所述的主控制電路、冗余控制電路、主功率變換電路和冗余功率變換電路集成在一個箱體中，所述的冗余控制電路和冗余功率變換電路為主控制電路和主功率變換電路的熱備份。
[0016]本發(fā)明通過對一個電磁鐵所對應的兩個懸浮控制器進行合并集成和優(yōu)化設計，并加入一個控制器作為“熱備”冗余，使目前中低速磁浮列車懸浮控制系統(tǒng)中存在的可靠性和可用性問題得到解決。
[0017]與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點:
[0018](I)通過冗余結構設計，令冗余控制電路分別與兩個主控制電路通信，較為完美地解決了中低速磁浮列車懸浮控制系統(tǒng)冗余問題，在懸浮控制器部分故障的情況下，磁浮列車可以正常工作，大大提高了磁浮列車的可用度。
[0019](2)把三個懸浮控制器電路集成在一個機箱中，實現(xiàn)了電路之間既獨立運行又互為備份，同時簡化了電路結構。與采用一個懸浮點配置兩個懸浮控制器的方法相比，總體上既實現(xiàn)了系統(tǒng)冗余又降低了總體積、重量以及產品造價，達到了良好的綜合效果。
[0020](3)采用IGBT或MOSFET等全控型功率器件作為功率變換電路的選通開關及選通功率開關，既可以方便地選擇電磁鐵接入電路，又解決了觸點式接觸器體積大、功耗高的問題。
【附圖說明】
[0021 ]圖1為現(xiàn)有技術的磁浮列車的結構示意圖；
[0022]圖2為本實施例中應用的“三合一”型懸浮控制器結構示意圖；
[0023]圖3為本實施例中應用的“三合一”型懸浮控制器控制原理示意圖；
[0024]附圖標記:
[0025]1-電磁鐵;2-軌道;3-車體。
【具體實施方式】
[0026]下面結合附圖和具體實施例對本發(fā)明進行詳細說明。本實施例以本發(fā)明技術方案為前提進行實施，給出了詳細的實施方式和具體的操作過程，但本發(fā)明的保護范圍不限于下述的實施例。
[0027]實施例
[0028]如圖2、圖3所示，一種磁浮列車懸浮控制器，也可稱為“三合一”型懸浮控制器，用于控制磁浮列車電磁鐵，包括三個控制單元，分別為第一主控制單元、第二主控制單元和冗余控制單元，其中第一主控制單元與第二主控制單元結構相同，第一主控制單元包括主控制電路Cl、主選通功率開關K1、為主選通功率開關Kl提供功率的主功率變換電路Pl以及為主控制電路Cl和主功率變換電路Pl供電的主輔助電源DCl;第二主控制單元包括主控制電路C2、主選通功率開關K2、為主選通功率開關K2提供功率的主功率變換電路P2以及為主控制電路C2和主功率變換電路P2供電的主輔助電源DC2;兩個主選通功率開關Kl、K2與電磁鐵兩端的串聯(lián)線圈組——對應連接。
[0029]冗余控制單元包括冗余控制電路C3、兩個冗余選通功率開關Κ3、Κ4、功率輸出端分別與兩個冗余選通功率開關Κ3、Κ4連接的冗余功率變換電路Ρ3以及為冗余控制電路C3和冗余功率變換電路Ρ3供電的冗余輔助電源DC3，兩個冗余選通功率開關Κ3、Κ4與電磁鐵兩端的串聯(lián)線圈組——對應連接。
[0030]兩個主輔助電源DCl、DC2和冗余輔助電源DC3相互獨立。
[0031]主選通功率開關K1、K2和冗余選通功率開關K3、K4均為全控型電子功率開關，例如IGBT或MOSFET。
[0032]主功率變換電路Pl、Ρ2和冗余功率變換電路Ρ3均為H型功率變換電路，均由充電電路、輸入側支撐電容、放電回路、IGBT或MOSFET全控型功率器件以及續(xù)流二極管等組成。
[0033]兩個主控制電路Cl、C2分別與對應串聯(lián)線圈組的懸浮傳感器連接，冗余控制電路C3同時與電磁鐵兩端的串聯(lián)線圈組