[发明专利]一种用于超导电动悬浮系统阻尼器的仿真模型及仿真方法

说明书

本发明提供了一种用于超导电动悬浮系统阻尼器的仿真模型及仿真方法，其中，仿真模型包括：仿真电路以及阻尼线圈等效载荷；仿真电路包括：阻尼线圈模块、控制模块及逆变电路；其中，阻尼线圈模块用于提供垂向速度至控制模块；垂向速度表征阻尼器在垂直方向的速度；控制模块用于根据所述垂向速度生成第一开关信号以控制所述逆变电路；逆变电路用于根据所述第一开关信号输出相应的输入电流至所述阻尼线圈模块以及所述阻尼线圈等效载荷；阻尼线圈模块用于根据所述输入电流生成阻尼力；所述阻尼线圈等效载荷用于根据所述输入电流模拟阻尼器的电气特性。上述仿真模型能够结合相关的控制策略控制流过阻尼线圈模块的电流，为主动阻尼器的设计提供支撑。

技术领域

本发明涉及磁悬浮列车领域，具体涉及一种用于超导电动悬浮系统阻尼器的仿真模型及仿真方法。

背景技术

高速飞行列车采用超导电动悬浮系统，其本质是一种被动悬浮系统。车载超导磁体掠过地面悬浮线圈，悬浮线圈因感应出电流而产生感应磁场，该磁场与超导磁体磁场相互作用从而为列车提供悬浮力与导向力，其在速度150km/h时，轮轨脱离接触，从而能够突破传统轮轨粘着效应的约束，满足高速飞行列车1000km/h的应用需求。

高速飞行列车在实际运行过程中，面临如下外部激励扰动：1)气动扰动，尤其是会车工况下的气动扰动；2)悬浮线圈固有不连续性带来的悬浮力波动；3)线圈安装精度不达标、线路沉降、接缝等带来的线路不平顺问题。然而超导电动悬浮也是一种负阻尼或临界阻尼系统，在外部激励扰动下系统容易发散导致悬浮失稳，而且上述激扰在列车1000km/h速度下影响将会放大，导致车体剧烈振动甚至发生撞击轨道等现象。因此，为分析外部阻尼对列车稳定运行的影响，需要引入外部阻尼模型，以模拟高速飞行列车全速度域范围内有效且准确地分析阻尼器抑制效果。

发明内容

鉴于现有技术中尚无分析高速飞行列车稳定运行的模型的问题，提出了本发明以便提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的一种用于超导电动悬浮系统主动阻尼器的仿真模型及仿真方法。

依据本发明的一个方面，提供一种用于超导电动悬浮系统阻尼器的仿真模型，包括：

仿真电路以及阻尼线圈等效载荷；

所述仿真电路包括：阻尼线圈模块、控制模块及逆变电路；其中，

所述阻尼线圈模块用于提供垂向速度至控制模块；所述垂向速度表征阻尼器在垂直方向的速度；

所述控制模块用于根据所述垂向速度生成第一开关信号以控制所述逆变电路；

所述逆变电路用于根据所述第一开关信号输出相应的输入电流至所述阻尼线圈模块以及所述阻尼线圈等效载荷；

所述阻尼线圈模块用于根据所述输入电流生成阻尼力；

所述阻尼线圈等效载荷用于根据所述输入电流模拟阻尼器的电气特性。

优选的，所述阻尼线圈模块还用于提供纵向速度和/或导向速度至控制模块；

所述控制模块还用于接收纵向速度和/或导向速度并根据所述纵向速度和/或导向速度生成第二开关信号；

所述逆变电路还用于根据所述第一开关信号以及第二开关信号输出相应的输入电流至所述阻尼线圈等效载荷及阻尼线圈模块。

优选的，所述逆变电路为单项全桥逆变电路，所述控制模块输出的第一开关信号控制所述单项全桥逆变电路中的两对桥臂的导通与关断以控制所述逆变电路。

优选的，所述控制模块包括：指令电流模块、PI控制模块以及高频调制模块；

所述指令电流模块接收所述垂向速度并生成参考电流后输出至PI控制模块；

所述PI控制模块接收所述逆变电路反馈的输入电流，并将所述输入电流与参考电流进行比较后输出指令信息；