悬浮控制器 【技术领域】
本发明涉及一种悬浮控制器，特别涉及一种能保证相当精度列车与地面轨道之间的悬空距离的悬浮控制器。
背景技术
磁悬浮列车运行时悬浮空中与地面轨道脱离接触。无论轨道上坡、下坡、直行、拐弯，高速运行的列车与轨道之间始终保持一定的垂直距离及水平方向的缝隙。为此，在列车下方安装一批磁极，其绕组通电后产生磁场，列车借助于磁力的作用从地面浮起，当列车高速运行时，需要使垂直磁极的磁力以相当高精度保证列车与地面轨道之间的悬空间距，使缝隙磁极的磁力保持列车与轨道之间的左右间隙恒定。这就需要一个悬浮控制器，然而，悬浮控制器的困难点是：电磁铁线圈电流值与磁场强度之间的非线性关系给调节控制带来困难；若以实际缝隙为控制对象，磁力的加大会使缝隙越来越小而趋向於零。
【发明内容】
本发明的目的是提供一种控制电磁铁悬浮空中，并在一定范围内可线性调节悬浮高度的悬浮控制器。
本发明的技术方案是：一种悬浮控制器，其特点是，它是由IGBT组成桥式电路ZBQ、脉宽调制波形发生器PWM、电流调节器LT及电流检测单元LB及缝隙调节器输出的电流给定值与由电流检测单元LB检测到的电流实际值的比较器B2构成电流闭环为内环和由缝隙调节器FT、缝隙实际信号处理器FB、缝隙实际信号检测器FJ、缝隙隙给定信号δg与经处理后的缝隙实际信号的比较器B1及电磁铁L构成缝隙闭环为外环所组成地双闭环控制调节系统。
所述的电磁铁L置于车辆下方与轨道构成间隙，通电形成一对磁极，所述的电磁铁L与缝隙实际信号检测器FJ相连接，由缝隙实际信号检测器FJ检测电磁铁L与轨道之间的实际间隙。
由于本发明实现电流闭环解决了电磁铁线圈电流值与磁场强度之间的非线性关系；实现了缝隙闭环，解决了轨道与电磁铁之间间隙愈小，缝隙实际值信号也跟着小，无法闭环的问题。这样使高速运行的列车与轨道之间始终保持一定的垂直距离及水平方向的缝隙。
【附图说明】
图1为悬浮控制器控制原理框图；
图2为桥式电路ZBQ电气原理图；
图3为缝隙实际信号处理器FB电气原理图。
【具体实施方式】
由图1所示，一种悬浮控制器，其特点是，它是由IGBT组成桥式电路ZBQ、脉宽调制波形发生器PWM、电流调节器LT及电流检测单元LB及缝隙调节器输出的电流给定值Ig与由电流检测单元LB检测到的电流实际值Ii的比较器B2构成电流闭环为内环和由缝隙调节器FT、缝隙实际信号处理器FB、缝隙实际信号检测器FJ、缝隙隙给定信号δg与经处理后的缝隙实际信号δi的比较器B1及电磁铁L构成缝隙闭环为外环所组成的双闭环控制调节系统。所述的电磁铁L置于车辆下方与轨道G构成间隙，通电形成一对磁极，所述的电磁铁L与缝隙实际信号检测器FJ相连接，由缝隙实际信号检测器FJ检测电磁铁L与轨道G之间的实际间隙。图中PWM它由脉宽调制波形发生器及驱动电路等专用芯片和厚膜电路组成，FT、LT为PI型式调节器，动态校正取三阶最佳调节参数。电流反馈信号由直流互感器检测，由缝隙实际信号检测器FJ检测到的缝隙信号经缝隙实际信号处理器FB变换进入缝隙调节器FT。
由图2所示，所述的桥式电路ZBQ为二条IGBT1、IGBT2与二极管D2、D4组成的复合模块构成桥式斩波电路，脉宽调制波形发生器PWM通过驱动器D和IGBT1、IGBT2的栅极连接，桥式斩波电路ZBQ的输出端B、A分别和电磁铁L的绕组及电流检测单元LB相连接。
由图3所示，所述的缝隙实际信号处理器FB由二级放大器F1和F2组成，输入端X2:01与缝隙实际信号检测器FJ连接，N10为变换参考值，F2输出与比较器B1连接。这一缝隙实际信号处理器FB在实施中使FB输入、输出满足下表要求：
FB的输入 FB的输出
10V 0V
9V -1V
8V -2V
. .
. .
. .
1V -9V
0V -10V
从而解决闭环的反馈信号问题。
本发明根据原理框图及具体线路构成一台悬浮控制器，并配以缝隙传感器，小型模拟电磁铁组成一套试验设备，调节调节面板上的缝隙设定电位器，电磁铁与轨道之间缝隙的变化，其记录如下表所示：
设定值δg(V) 实测值δ(mm)
-3.5 7.26
-4.0 6.61
-5.0 6.04
-6.0 4.07
-7.0 4.00缝隙传感器可用电磁感应传感器或电容式传感器。从上述的实验数据表明，本发明实现了电磁铁在空中悬浮的线性控制。