磁悬浮轨道线圈电力电子放大器及其故障检测方法技术

本发明专利技术提供了一种磁悬浮轨道线圈电力电子放大器及其故障检测方法，所述磁悬浮轨道线圈电力电子放大器包括：六个单向导通器、六个可控开关以及两个线圈，其中：所述六个单向导通器分别与所述六个可控开关并联连接；第一单向导通器的一端与第一线圈的一端连接，所述第一单向导通器的另一端与电源正极连接；第二单向导通器的一端与所述第一线圈的另一端以及第二线圈的一端连接，所述第二单向导通器的另一端与所述电源正极连接；本发明专利技术提供的磁悬浮轨道线圈电力电子放大器具备较好的容错能力，解决了现有技术中，磁悬浮轨道系统中的故障容错能力不足等问题，保证磁悬浮轨道的正常悬浮，并提高了磁悬浮轨道线圈的安全性和鲁棒性。

【技术实现步骤摘要】
磁悬浮轨道线圈电力电子放大器及其故障检测方法
本专利技术涉及轨道车辆的通信
，特别涉及磁悬浮轨道线圈、及其故障保护领域，具体涉及一种磁悬浮轨道线圈电力电子放大器及其故障检测方法。
技术介绍
众所周知，磁悬浮轨道列车是由无接触的磁力支承组成的新型交通工具，早在十九世纪初就已经有了磁悬浮列车的早期构想，经过百年来的发展，世界范围内很多国家已经有成功投入运行的磁悬浮列车。磁悬浮系统由悬浮对象、传感器、控制器和执行器4部分组成，其中执行器包括电磁铁和功率放大器两部分。在参考位置上，悬浮对象受到一个扰动，就会偏离其参考位置，这时传感器检测出悬浮对象偏离参考点的位移，作为控制器的微处理器将检测的位移变换成控制信号，然后功率放大器将这一控制信号转换成控制电流，控制电流在执行器电磁铁中产生磁力，从而使得悬浮对象返回到原来平衡位置。磁悬浮轨道线圈电力电子放大器作用是将控制器的输出控制信号放大为线圈中实际的电流信号，从而控制磁悬浮装置产生的电磁力，是磁悬浮轨道中的重要组成部分。磁悬浮轨道线圈电力电子放大器需要能够快速地对位置控制环控制信号变量做出响应。磁悬浮轨道线圈电力电子放大器的负载电路为磁悬浮轨道的电磁线圈，其中线圈的电阻一般远小于电感负载，因此功率放大器通常具有一定的延时效应。由于电力电子放大器相对于模拟功率放大器具有损耗小，效率高等优点，因此电力电子放大器在实际的磁悬浮系统中也越来越广泛。电力电子放大器要求带宽高，响应快，提高电力电子放大器的开关频率可以增加电流环的带宽，减小电流纹波，获得更好的控制效果；但也会带来更多的开关损耗，使得开关元件发热严重造成开关元件故障。开关元件常见的故障形式有开路故障，短路故障。开路故障通常是由于高温、高电流密度导致的元件焊接线破裂或浮起等；短路故障如高温、强电场效应导致的元件击穿等，可以直接导致功率放大器失去对磁悬浮轨道线圈电流的控制作用，从而造成系统控制失效。综上所述，如何提供一种具备容错能力的磁悬浮轨道线圈电力电子放大器是本领域技术人员亟需解决的问题。
技术实现思路
针对现有技术中的问题，本专利技术提供的磁悬浮轨道线圈电力电子放大器具备较好的容错能力，另外，本专利技术还提供一种基于磁悬浮轨道线圈电力电子放大器的故障检测方法，该方法解决了现有技术中，磁悬浮轨道系统中的故障容错能力不足等问题，在磁悬浮轨道线圈电力电子放大器中出现开路故障时可以提供容错运行的能力，保证磁悬浮轨道的正常悬浮，并提高了磁悬浮轨道线圈的安全性和鲁棒性。为解决上述技术问题，本专利技术提供以下技术方案：第一方面，本专利技术提供一种磁悬浮轨道线圈电力电子放大器，包括：六个单向导通器、六个可控开关以及两个线圈，其中：所述六个单向导通器分别与所述六个可控开关并联连接；第一单向导通器的一端与第一线圈的一端连接，所述第一单向导通器的另一端与电源正极连接；第二单向导通器的一端与所述第一线圈的另一端以及第二线圈的一端连接，所述第二单向导通器的另一端与所述电源正极连接；第三单向导通器的一端与所述第二线圈的另一端连接，所述第三单向导通器的另一端与所述电源正极连接；第四单向导通器的一端与所述第一线圈的一端连接，所述第四单向导通器的另一端与电源负极连接；第五单向导通器的一端与所述第一线圈的另一端连接，所述第五单向导通器的另一端与所述电源负极连接；第六单向导通器的一端与所述第二线圈的另一端连接，所述第六单向导通器的另一端与所述电源负极连接。一实施例中，所述六个可控开关的类型均为绝缘栅双极型晶体管。一实施例中，所述六个单向导通器的类型均为二极管。一实施例中，六个二极管的负极分别与六个绝缘栅双极型晶体管的集电极连接；所述六个二极管的正极分别与所述六个绝缘栅双极型晶体管的发射极连接。第二方面，本专利技术还提供一种磁悬浮轨道线圈电力电子放大器的故障检测方法，该方法包括：实时采集第一线圈以及第二线圈的电流；根据所述第一线圈的电流以及所述第二线圈的电流对磁悬浮轨道线圈电力电子放大器进行故障检测。一实施例中，所述磁悬浮轨道线圈电力电子放大器的正常工作模式为：第一单向导通器、第四可控开关、第二可控开关、第五单向导通器、第三单向导通器以及第六可控开关所组成的电路导通；所述磁悬浮轨道线圈电力电子放大器的冗余工作模式为：第一可控开关、第四单向导通器、第二单向导通器、第五可控开关、第三可控开关以及第六单向导通器所组成的电路导通。一实施例中，磁悬浮轨道线圈电力电子放大器的故障检测方法还包括：当磁悬浮轨道正常悬浮时，采集所述第一线圈的电流以及所述第二线圈的电流；根据所述第一线圈的电流以及所述第二线圈的电流生成预设电流阈值。一实施例中，所述根据所述第一线圈的电流以及所述第二线圈的电流对磁悬浮轨道线圈电力电子放大器进行故障检测，包括：当所述第一线圈的电流与所述第二线圈的电流之和大于所述预设电流阈值时，判断所述磁悬浮轨道线圈电力电子放大器为短路故障；当所述第一线圈的电流与所述第二线圈的电流之和小于所述预设电流阈值时，判断所述磁悬浮轨道线圈电力电子放大器为开路故障。一实施例中，磁悬浮轨道线圈电力电子放大器的故障检测方法还包括：当所述磁悬浮轨道线圈电力电子放大器为短路故障时，封锁所有开关元件并切断电源；当所述磁悬浮轨道线圈电力电子放大器为开路故障时，将所述磁悬浮轨道线圈电力电子放大器切换为冗余工作模式。第三方面，本专利技术还提供一种磁悬浮轨道线圈电力电子放大器的故障检测装置，该装置包括：第一电流采集单元，用于实时采集第一线圈以及第二线圈的电流；故障检测单元，用于根据所述第一线圈的电流以及所述第二线圈的电流对磁悬浮轨道线圈电力电子放大器进行故障检测。一实施例中，磁悬浮轨道线圈电力电子放大器的故障检测装置还包括：所述磁悬浮轨道线圈电力电子放大器的正常工作模式为：第一单向导通器、第四可控开关、第二可控开关、第五单向导通器、第三单向导通器以及第六可控开关所组成的电路导通；所述磁悬浮轨道线圈电力电子放大器的冗余工作模式为：第一可控开关、第四单向导通器、第二单向导通器、第五可控开关、第三可控开关以及第六单向导通器所组成的电路导通。一实施例中，磁悬浮轨道线圈电力电子放大器的故障检测装置还包括：第二电流采集单元，用于当磁悬浮轨道正常悬浮时，采集所述第一线圈的电流以及所述第二线圈的电流；阈值生成单元，用于根据所述第一线圈的电流以及所述第二线圈的电流生成预设电流阈值。一实施例中，所述故障检测单元包括：短路判断模块，用于判断所述磁悬浮轨道线圈电力电子放大器为短路故障；开路判断模块，用于判断所述磁悬浮轨道线圈电力电子放大器为开路故障。一实施例中，短路判断模块包括：电源切断模块，用于封锁所有开关元件并切断电源；所述开路判断模块包括：冗余模式切换模块，用于将所述磁悬浮轨道线圈电力电子放大器切换为冗余工本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种磁悬浮轨道线圈电力电子放大器，其特征在于，包括：六个单向导通器、六个可控开关以及两个线圈，其中：/n所述六个单向导通器分别与所述六个可控开关并联连接；/n第一单向导通器的一端与第一线圈的一端连接，所述第一单向导通器的另一端与电源正极连接；/n第二单向导通器的一端与所述第一线圈的另一端以及第二线圈的一端连接，所述第二单向导通器的另一端与所述电源正极连接；/n第三单向导通器的一端与所述第二线圈的另一端连接，所述第三单向导通器的另一端与所述电源正极连接；/n第四单向导通器的一端与所述第一线圈的一端连接，所述第四单向导通器的另一端与电源负极连接；/n第五单向导通器的一端与所述第一线圈的另一端连接，所述第五单向导通器的另一端与所述电源负极连接；/n第六单向导通器的一端与所述第二线圈的另一端连接，所述第六单向导通器的另一端与所述电源负极连接。/n

【技术特征摘要】
1.一种磁悬浮轨道线圈电力电子放大器，其特征在于，包括：六个单向导通器、六个可控开关以及两个线圈，其中：
所述六个单向导通器分别与所述六个可控开关并联连接；
第一单向导通器的一端与第一线圈的一端连接，所述第一单向导通器的另一端与电源正极连接；
第二单向导通器的一端与所述第一线圈的另一端以及第二线圈的一端连接，所述第二单向导通器的另一端与所述电源正极连接；
第三单向导通器的一端与所述第二线圈的另一端连接，所述第三单向导通器的另一端与所述电源正极连接；
第四单向导通器的一端与所述第一线圈的一端连接，所述第四单向导通器的另一端与电源负极连接；
第五单向导通器的一端与所述第一线圈的另一端连接，所述第五单向导通器的另一端与所述电源负极连接；
第六单向导通器的一端与所述第二线圈的另一端连接，所述第六单向导通器的另一端与所述电源负极连接。


2.如权利要求1所述的磁悬浮轨道线圈电力电子放大器，其特征在于，所述六个可控开关的类型均为绝缘栅双极型晶体管。


3.如权利要求2所述的磁悬浮轨道线圈电力电子放大器，其特征在于，所述六个单向导通器的类型均为二极管。


4.如权利要求3所述的磁悬浮轨道线圈电力电子放大器，其特征在于，
六个二极管的负极分别与六个绝缘栅双极型晶体管的集电极连接；
所述六个二极管的正极分别与所述六个绝缘栅双极型晶体管的发射极连接。


5.一种磁悬浮轨道线圈电力电子放大器的故障检测方法，应用于权利要求1至4中任一项所述的磁悬浮轨道线圈电力电子放大器，其特征在于，
实时采集第一线圈以及第二线圈的电流；
根据所述第一线圈的电流以及所述第二线圈的电流对磁悬浮轨道线圈电力电子放大器进行故障检测。


6.如权利要求5所述的磁悬浮轨道线圈电力电子放大器的故障检测方法，其特征在于，还包括：
所述磁悬浮轨道线圈电力电子放大器的正常工作模式为：第一单向导通器、第四可控开关、第二可控开关、第五单向导通器、第三单向导通器以及第六可控开关所组成的电路导通；
所述磁悬浮轨道线圈电力电子放大器的冗余工作模式为：第一可控开关、第四单向导通器、第二单向导通器、第五可控开关、第三可控开关以及第六单向导通器所组成的电路导通。


7.如权利要求6所述的磁悬浮轨道线圈电力电子放大器的故障检测方法，其特征在于，还包括：
当磁悬浮轨道正常悬浮时，采集所述第一线圈的电流以及所述第二线圈的电流；
根据所述第一线圈的电流以及所述第二线圈的电流生成预设电流阈值。


8.如权利要求7所述的磁悬浮轨道线圈电力电子放大器的故障检测方法，其特征在于，所述根据所述第一线圈的电流以及所述第二线圈的电流对磁悬浮轨道线圈电力电子放大器进行故障检测，包括：
当所述第一线圈的电流与所述第二线圈的电流之和大于所述预设电流阈值时，判断所...

【专利技术属性】
技术研发人员：董侃，马颖涛，翟黎渊，杨佶昌，杨宁，庞玉林，祝文昭，刘伟志，董光磊，赵震，邱腾飞，王俊，程龙，刘阳，
申请(专利权)人：中国铁道科学研究院集团有限公司，北京纵横机电科技有限公司，中国铁道科学研究院集团有限公司机车车辆研究所，铁科纵横天津科技发展有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11