[发明专利]用于测量磁悬浮铁路的磁悬浮车辆的极位置角的方法和装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于测量极位置角(Pollagewinkel)的方法。

背景技术

用于为磁悬浮车辆测量极位置角的极位置测量装置例如被应用于 Transrapid中。

在低速情况下在Transrapid中考虑混合的递增的/绝对的定位系统，该定位 系统使用参考标记和路段侧定子的槽来确定磁悬浮车辆的位置。从行波场绕组 (Wanderfeldwicklung)相对于行驶路径的位置和定子电流的相位角的知识中， 获得作为电和机械角的差的极位置信息。然而由于该差的形成，该公知的方法 在很大程度上依赖于从车辆到位置固定的驱动调节装置的具有实时能力的数据 传输通道。

在较高速度的情况下，在Transrapid中观察由运动的磁悬浮车辆的支承磁 场在路段侧的定子中感应的磁极电压(Polradspannung)。为此，在路段侧的定 子的接头上并由此在驱动变流器的输出端上测量电流和电压并且送到驱动系统 的数学模型中。该所谓的“向上方法(Up-Verfahren)”对于较大速度是合适的， 但是前提条件是磁悬浮车辆的最小速度，因为否则在路段侧的定子中感应的电 压对分析来说太小。

发明内容

从以上出发，本发明要解决的技术问题是，给出一种用于测量磁悬浮车辆 的极位置的方法，该方法在车辆速度极小或者在车辆停止的情况下也能提供非 常精确的测量结果并且尽管如此还可以简单和成本低廉地实施。

按照本发明，随时间改变车辆侧的支承磁铁电流的大小和由此的支承磁 场，并且采集通过支承磁场的大小随时间的改变在定子中感应的电压，并且利 用所感应电压的电压测量值形成极位置角。

例如，可以通过随时间改变支承磁场电流的振幅、峰值或有效值或者通过 用预先给出的调制频率调制支承磁场电流来进行车辆侧的支承磁场电流的大小 随时间的改变。

按照本发明的方法的主要优点是，该方法即使在非常小的车辆速度情况下 甚至在磁悬浮车辆停止的情况下也能进行，因为(与本文开头描述的公知方法 不同)对于极位置测量不需要磁悬浮车辆的运动；因为按照本发明不是利用由 于在支承磁铁和路段侧的定子的定子绕组之间的相对运动引起的磁通量改变， 而是利用由于支承磁场的大小的改变在定子绕组中的感应。

本发明的另一个主要优点是，该方法不需要开销大的技术装置，因为仅须 测量和分析在定子接头上的电压测量值。

按照本方法的第一特别优选的变形，在磁悬浮车辆停止的情况下如下地考 虑在提升磁悬浮车辆时出现的支承磁场的随时间的变化：测量在提升时在路段 侧的定子的定子接头上施加的感应电压并且利用该电压测量值确定极位置角。 在该优选实施方式中的基本思路是，磁悬浮车辆在提升时在定子绕组中感应出 电压。在该过程的开始阶段建立支承磁场，其中磁通量持续上升，但是车辆还 没有提升，因为磁力还小于车辆的重力；因此车辆还不能在行驶方向上移动。 相应地在定子绕组中感应的电压系统是就其相位而言对应于车辆的位置的、冻 结的三相电压系统。在定子的接头或者接线柱上可以测量该三相电压系统以及 其影响，并且用于确定起始极位置。要说明的是，无需车辆上其它技术上的装 置并且例如仅仅通过用来控制路段侧的定子的驱动变流器中的扩展的软件可以 进行极位置确定。

优选地，根据在路段侧的定子的定子接头上施加的感应电压的变化识别磁 悬浮车辆的提升。例如如果感应电压对于预先给出的最小时间段达到或者超过 预先给出的最小电压值，则推断出磁悬浮车辆的提升。

按照本方法的第二特别优选的变形，例如在行驶的磁悬浮车辆的情况下， 利用调制信号调制车辆侧的支承磁场电流并且由此产生附加的调制支承磁场； 测量通过附加的调制支承磁场在路段侧的定子的定子接头上施加的感应调制电 压，并且用该调制电压值确定极位置角。在此的基本思路是，在定子的接头或 者说接线柱上的可测量的电压形成用调制信号和用车辆的各个极位置进行振幅 调制的三相电压系统。该第二变形使得上面描述的在停止的悬浮运行中的第一 变形(在车辆提升期间测量)的优点可以从停止状态延伸到如下的速度：从该 速度起采用本文开头结合现有技术描述的向上方法。在此处提出的第二方法变 形中，本文开头结合现有技术描述的、公知的递增的车辆定位对于确定极位置 是完全多余的。