[發明專利]一種高速磁浮列車電機模擬測試裝置及系統

有效

• 申請號: 202110485588.4
• 申請日: 2021-04-30
• 公開（公告）號: CN113110109B
• 公開（公告）日: 2023-03-07
• 發明（設計）人: 陳柳松;李江紅;張朝陽;徐立恩;張宇;應婷;王繼麗;劉麗
• 申請（專利權）人: 中車株洲電力機車研究所有限公司
• 主分類號: G05B17/02
• 分類號: G05B17/02
• 代理公司: 湖南兆弘專利事務所(普通合伙) 43008
• 代理人: 胡君

本發明公開一種高速磁浮列車電機模擬測試裝置及系統，該裝置包括：電機模擬器，用于使用功率變換電路模擬高速磁浮列車電機的電機電流，功率變換電路包括輸入變壓器以及變流器，變流器的整流變換側通過輸入變壓器連接電網，逆變變換側連接輸出端；信號采集及驅動器，用于采集電機模擬器中運行信號，發送給電機模擬控制器，以驅動高速磁浮列車電機的模擬；電機模擬控制器，用于接收信號采集及驅動器發送的運行信號，模擬電機電氣特性產生控制信號分別發送給變流器的整流變換側、逆變變換側以實現高速磁浮列車電機的模擬。本發明具有實現方法簡單、模擬測試操作便捷且模擬測試精度以及效率高等優點。

技術領域

本發明涉及高速磁浮列車模擬測試技術領域，尤其涉及一種高速磁浮列車電機模擬測試裝置及系統。

背景技術

磁懸浮列車是利用電磁力將列車懸浮于軌道之上，由直線電機的電磁推力推動的列車。高速磁懸浮列的時速通常能夠超過400公里/小時，高速磁浮列車能夠填補高鐵與飛機之間速度空白。高速磁浮交通系統由線路軌道、牽引供電、運行控制、車輛四大子系統組成，與其他軌道交通系統不同，高速磁浮交通系統中各個子系統之間都是相互緊密聯系的，即高速磁浮交通系統是一個緊密關聯、耦合關聯性強的綜合系統。

由于運行速度非常快，相較于中低速的磁懸浮列車，高速磁懸浮列車對于各子系統的性能要求更高。在高速磁浮交通列車設計階段或者投入運行前階段，均需要對列車各子系統的性能進行模擬測試，以測試是否符合運行要求。針對于磁浮列車的模擬測試，目前通常都是對列車中各子系統獨立進行測試，而高速磁浮列車中各子系統是緊密關聯的，各子系統之間在運行過程中會相互產生影響，因而該類獨立測試子系統的方式并不能從整體上體現列車的真實性能。雖然現有技術中也有針對磁浮列車整體性能的整車模擬測試，但是通常都是依據所需測試的項目，如振動測試、懸浮控制測試等，特定設計對應測試工況的試驗平臺，如將高速磁浮列車看作為黑匣子，只給出通過數字仿真處理后給出的電流傳感器信號，但是該類方案不僅成本高，需要為不同的測試項目搭建不同的試驗平臺，試驗平臺的搭建通常都較為復雜，而且僅能夠適用于特定幾種工況下的模擬測試，試驗結果與列車實際工況會存在差別。

在電氣控制系統方面，現有技術則普遍使用半實物仿真的方式對高速磁浮列車的電氣系統進行測試，如專利申請CN201811476866.4公開一種基于RT-LAB的高速磁浮列車半實物仿真平臺，該方案中高速磁懸浮列車半實物仿真平臺采用硬件在環實時仿真技術，即將控制器實物與在計算機上實現的控制對象模型鏈接，進行仿真實驗，磁浮列車使用數字仿真的模式來進行模擬。但是該類半實物仿真的方式所輸出的列車特性為虛擬的小功率信號，而實際高磁浮電機具有高功率特性，半實物仿真方式就無法真實模擬實際電機的高功率特性，同時半實物仿真方式也難以對實際高速磁浮線路中的功率器件做完整的測試。

在軌道交通領域中，牽引傳動地面試驗系統則主要是使用背靠背試驗平臺的方式進行測試。常用的背靠背試驗平臺如圖1所示，但是該的背靠背試驗平臺只能夠適用于針對動車組、機車和城軌等幾種軌道交通使用的電機及牽引傳動系統進行試驗。而高速磁浮系統，由于其電機是將定子鋪設于軌道上的特殊電機，無法在背靠背試驗平臺上提供真實電機來進行模擬，即不適用于需要提供真實電機的背靠背試驗平臺。

高速磁懸浮列車中電機是整個高速磁懸浮列車系統中的關鍵部分，其可靠穩定性會直接影響整車的安全可靠性，因而實現高速磁浮電機各種實際特性的模擬測試，對整個高速磁浮軟硬件產品的測試及安全質量保證具有重要的意義。高速磁浮電機作為一種特殊的長定子電機，其牽引供電和列車運行控制是結合在一起的，高速磁浮車輛的定子是鋪設在軌道上的，電機參數與整個線路軌道的設計也都存在關聯。高速磁浮電機主要存在以下特性：

(1)線路的坡度、彎道設計以及加速性能、運行速度等級均會對高速磁浮電機的牽引性能提出要求，即高速磁浮電機與線路的坡度、彎道設計以及加速性能、運行速度等均相關；

(2)整條線路相當于無數個直線電機，各自特性均存在差異，供電分區的長度及各定子段的長度均會影響電機牽引特性。