[发明专利]一种无温度传感器的磁浮列车电磁铁温度估计方法

说明书

本发明公开了一种无温度传感器的磁浮列车电磁铁温度估计方法，根据磁浮列车悬浮时可以获得的悬浮电磁铁电流、控制电压、悬浮间隙信息作为输入条件，通过实时辨识的方法，构建带遗忘因子的递推最小二乘法，估计悬浮电磁铁的直流电阻，然后根据悬浮电磁铁电阻和温度的对应关系反算出悬浮电磁铁的温度估计值。相比现有技术，这种方法无需附加安装温度传感器，也无需向悬浮电磁铁线圈注入测试信号，不影响悬浮效果，具有结构简单，成本低廉、便于实施的优点。

技术领域

本发明涉及温度估计技术领域，特别是涉及一种无温度传感器的磁浮列车电磁铁温度估计方法。

背景技术

磁浮列车在悬浮运行时，悬浮电磁铁的线圈需要通过一定的电流来平衡悬浮负载和外界扰动，如气动载荷扰动、轨道不平顺产生的车辆动力学扰动等。由于电磁铁线圈存在电阻，悬浮电流在电磁铁线圈的电阻上会产生焦耳热，当磁浮列车长时间工作时，这些热量的聚集会导致电磁铁线圈温度上升。而温度的上升会导致线圈电阻的进一步加大，从而产生更多热量。当温度升高到一定程度时，悬浮控制的电磁铁线圈绕组的表面绝缘材料将会被破坏，从而产生电磁铁匝间短路、甚至烧毁电磁铁等严重故障。为此，对磁浮列车的电磁铁温度进行监测对于行车安全具有重要意义。

然而，当前的磁浮列车电磁铁上大都没有配置温度传感器，无法直接检测电磁铁的实时温度，当车辆在载客高峰期长时间运行、或者因某种原因产生悬浮负载不均衡时，载荷较大的电磁铁温度往往很高，对车辆安全造成了影响。专利ZL201410377320.9公布了一种用于车辆的旋转电机温度估计系统，包括旋转电机、冷却器、温度传感器和实际温度估计部,温度传感器用于测量定子线圈的温度，实际温度估计部用于估计定子温度的实际值。然而这种方法需要在定子上设置温度传感器。专利ZL201180024903.8公布了一种估计温度方法，该方法包括加热表面、加热元件、温度传感器、电源、控制单元、显示器、加热容器、容物,利用温度传感器测量到的温度来控制加热元件的功率，使加热元件的温度维持在希望的温度范围内，然后根据加热功率的变化量以及储存在存储器中的容物热属性参数实时估计出容物的温度。这种方法也需要用到温度传感器来实现加热温度的控制。文献《基于直流电压注入的永磁同步电机定子绕组温度》(电工技术学报，2017年10月第32卷第20期)公布了一种在线估计永磁同步电机定子绕组温度的方法，通过在定子的矢量控制中向轴注入直流电压信号，通过该信号在线辨识电子的电阻，然后结合金属材料的温度和阻值的线性关系实现定子绕组的温度实时估计。然而该方法需要在定子绕组中注入外加的直流信号，且该直流信号会导致电机转矩发生振荡。

发明内容

有鉴于此，本发明提出一种无温度传感器的磁浮列车电磁铁温度估计方法，无需附加安装温度传感器，也无需向悬浮电磁铁线圈注入测试信号，在不影响悬浮效果的情况下，可以完成磁浮列车悬浮电磁铁的温度估计，具有结构简单，成本低廉、便于实施的优点。

一方面，本发明提供了一种无温度传感器的磁浮列车电磁铁温度估计方法，通过悬浮控制系统进行温度预估，所述悬浮控制系统包括悬浮电磁铁、悬浮控制器、间隙传感器和电流传感器，所述间隙传感器用于检测轨道与悬浮电磁铁之间的悬浮间隙信号，所述电流传感器用于检测悬浮电磁铁的电流信号，所述悬浮控制器用于接收间隙传感器的悬浮间隙信号和电流传感器的电流信号，所述无温度传感器的磁浮列车电磁铁温度估计方法包括如下步骤：

S01,磁浮列车正常悬浮时，通过间隙传感器采集轨道与悬浮电磁铁之间的悬浮间隙信号，通过电流传感器采集悬浮电磁铁的电流信号；

S02,将采集的悬浮间隙信号和电流信号输送至悬浮控制器，所述悬浮控制器通过实时辨识的方法，构建带遗忘因子的递推最小二乘法，估计悬浮电磁铁的直流电阻；

S03,根据悬浮电磁铁电阻和温度的对应关系反算出电磁铁的温度估计值。