[发明专利]一种分布式磁浮牵引控制系统

说明书

本发明涉及磁浮交通系统领域，更具体的说，涉及一种分布式磁浮牵引控制系统。本发明提出的分布式磁浮牵引控制系统，包括数个牵引变流器模块、电机控制单元和数据传输设备：所述牵引变流器模块及电机控制单元，集中设置在牵引变电所内，通过数据传输设备组成通信环网；所述电机控制单元，与沿线路铺设的直线电机长定子、馈电电缆组成牵引分区；当磁浮车辆行驶至某一牵引分区时，该牵引分区的电机控制单元，通过通信环网控制所对应的牵引变流器模块输出磁浮车辆所需的牵引电流。本发明基于光传输通信技术，采用冗余设计原则，提高了系统的实时性、可靠性和可用性，易于使用和推广。

技术领域

本发明涉及磁浮交通系统领域，更具体的说，涉及一种分布式磁浮牵引控制系统。

背景技术

我国正在积极研发并大力推广适用于商业运营环境的常导式时速200公里中速磁浮和时速600公里高速磁浮。中高速磁浮的动力系统安装于地面，其牵引控制设备、供电设备安装于地面牵引变电所、轨旁变电所和定子开关站内，设备数量多、间隔距离远、通信实时性要求高、集成难度大，对牵引控制及系统组网提出了严峻挑战。

目前世界上实现商业运营的高速磁浮线路只有上海磁浮运营示范线一条，该示范线采用德国常导电磁悬浮技术，其牵引控制系统主要由电机控制单元MCU和牵引变流器控制单元CCU组成，控制器数量多，设备接口复杂。

在我国，高速磁浮牵引控制系统的主要研究单位为中科院电工所，其牵引控制组网方案采用反射内存网络技术，已应用于同济大学1.5公里磁浮试验线。其原理为通过反射内存总线将牵引控制设备内置反射内存板卡，牵引控制设备包括电机控制单元(MCU)和变流器控制单元(CCU)，通过反射内存总线将MCU、CCU串联组成环网，实现本牵引分区内的牵引控制。

图1揭示了现有技术的基于反射内存技术的牵引控制系统网络架构图，如图1所示，牵引变电所111内设有4个电机控制单元MCU，包括MCU11、MCU12、MCU21、MCU41，设有2组变流器控制单元组，包括CCU11和CCU12，每组变流器控制单元组包括3个变流器控制单元CCU。牵引变电所112内设有4个电机控制单元MCU，包括MCU22、MCU31、MCU32、MCU42，设有2组变流器控制单元组，包括CCU21和CCU22，每组变流器控制单元组包括3个变流器控制单元CCU。

牵引分区121内的控制设备为电机控制单元MCU11、MCU12，MCU11、MCU12可以驱动两组变流器控制单元组CCU11和CCU12。

牵引分区122内的控制设备为电机控制单元MCU21、MCU22，MCU21、MCU22可以驱动两组变流器控制单元组CCU11和CCU21。

牵引分区123内的控制设备为电机控制单元MCU31、MCU32，MCU31、MCU32可以驱动两组变流器控制单元组CCU21和CCU22。

牵引分区124内的控制设备为电机控制单元MCU42、MCU41，MCU42、MCU41可以驱动两组变流器控制单元组CCU12和CCU22。

该技术方案仅适用于短距离信号传输，不适用于远距离通信，不能满足高速磁浮长大干线牵引控制系统通信要求。

反射内存网络是一种特殊类型的共享内存系统，旨在使多个独立计算机共享通用数据集。反射内存网络可在每个子系统中保存整个共享内存的独立备份。每个子系统均享有充分且不受限制的访问权限，还能以极高的本地内存写入速度修改本地数据集。总线是一种描述电子信号传输线路的结构形式，是一类信号线的集合，是子系统间传输信息的公共通道。通过总线能使整个系统内各部件之间的信息进行传输、交换、共享和逻辑控制等功能。

发明内容

本发明的目的是提供一种分布式磁浮牵引控制系统，解决现有技术的牵引控制系统远距离通信和通信网络高延迟、高抖动以及控制设备数量多、集成难度大的问题。