一种直线感应电机牵引测速系统、测速方法及牵引力控制方法与流程

本技术涉及直线电机牵引，特别是涉及一种直线感应电机牵引测速系统、测速方法及牵引力控制方法。

背景技术：

1、测速是中低速磁浮列车运行控制和牵引控制的重要环节。目前，在国内外中低速磁浮交通列车应用领域，主要采用的测速方法有感应环线法和轨枕计数法等。感应环线测速方法利用轨道上铺设的感应环线与车载天线线圈的电磁感应进行测速并实现定位，其测速定位精度受感应环线布线的限制，通常为厘米量级，但造价高。轨枕计数法采用传感器对运行经过的轨枕进行计数来达到测速的目的，由于受到轨枕间距的约束，其精度较低，尤其在低速区段测速数据灵敏性差、响应慢、误差大，导致站内、库内列车停车时不能满足自动驾驶精准对标，误差偏大易造成冲动。因此，如何以较低的成本实现高精度测速，成为磁浮交通领域亟待解决的问题。

2、与传统轮轨交通列车使用的旋转感应电机相比，直线感应电机具有结构简单、维护方便、无需机械传动机构、不受轮轨黏着限制等突出优点。但是，为了实现无接触地、直接地提供直线动能，直线感应电机的初级和次级分开安装。实际工程应用条件下，受机械尺寸限制，直线感应电机气隙通常较大(8～12mm)。同时，直线感应电机初级通常被纵向打断，而次级导电部分一般采用铺平的平板。从而导致直线感应电机存在边端效应，因此，其效率相对较低。

3、目前，有人研究在磁浮交通线路轨道上安装区间标志，也被称为测速系统在地面的标定(见专利cn202311217046.4)。区间标志由金属齿槽板排布得到，虽然测速系统的测速精度高，但需要在磁浮交通线路轨排中间额外铺设相当长的区间标志。在中低速磁浮交通列车技术引入我国的早期，已经有通过改变直线感应电机次级感应板或铁轭的结构来优化电机运行过程中的效率(见专利cn200510126214.4)的相关研究，但没有任何专利或论文提到通过设计不同类型的格栅型直线感应电机次级结构作为测速系统标定。

4、目前，亟需一种不改变直线感应电机初级结构和输入激励就能测量车辆运行速度，提高电机牵引性能和效率的方法，来满足磁浮列车更高的运行速度和高效节能运行。

技术实现思路

1、为解决上述技术问题，本发明的目的为提供一种具有高精度测速功能的直线感应电机牵引测速系统、测速方法及牵引力控制方法。

2、本发明提供的技术方案如下：

3、一种直线感应电机牵引测速系统，包括直线感应电机初级、直线感应电机次级、牵引变流器、测速传感器和测速处理单元；所述直线感应电机初级安装于车辆上，所述直线感应电机次级固定在地面上，所述直线感应电机次级与直线感应电机初级构成直线感应电机，两者相对设置，中间留有气隙；所述直线感应电机次级包括位于上层的感应板与位于下层的导磁件，所述感应板包括多个平行排列的横条以及连接各横条两端的纵条，相邻横条之间形成镂空槽，使直线感应电机初级在感应板上产生围绕镂空槽的大涡流；所述测速传感器为涡流传感器，安装于车辆上，且正对直线感应电机次级，所述测速传感器设有线圈使横条内产生小涡流并感应小涡流生成间断的涡流信号且传输给测速处理单元；所述测速处理单元用于根据间断涡流信号得到信号周期时间，结合横条纵向间隔距离，得到车辆的运行速度。

4、优选地，所述直线感应电机次级为镂空型，所述感应板沿纵向排列于导磁件上表面，或所述直线感应电机次级为嵌合型，各横条之间填充有导磁材料。

5、优选地，所述直线感应电机初级铁心区域在横向上大于或等于横条的横向长度，使感应板上产生围绕镂空槽的大涡流。

6、优选地，各所述横条形成的大涡流近似为矩形，所述大涡流在直线感应电机初级铁心区域没有闭合。

7、优选地，所述测速传感器的线圈产生的感应覆盖区域在横向上小于横条的横向长度，使得在横条内产生小涡流。

8、优选地，所述导磁件为铁轭，所述感应板固定于铁轭上。

9、优选地，所述感应板通过螺接或铆接方式固定于铁轭上，且在两者之间使用粘接胶补充固定。

10、优选地，所述测速传感器与直线感应电机初级之间的安装距离大于测速传感器与感应板之间的间隙距离的10倍。

11、优选地，所述直线感应电机初级的初级槽数q1与直线感应电机次级的次级格栅数q2之间具有如下关系：q2<1.25q1，且q1与q2之间的配合应避免初级与次级齿谐波。

12、优选地，所述车辆运行速度的计算公式为：v＝t/t，其中v为车辆的运行速度，t为横条纵向间隔距离，t为测速传感器测得的信号周期时间。

13、优选地，还包括牵引变流器，所述牵引变流器与测速处理单元相连，所述测速处理单元用于将车辆运行速度信息传递给牵引变流器；所述牵引变流器与直线感应电机初级相连，用于采集直线感应电机的电压和电流，分析得出车辆所处的牵引或制动状态，再结合从测速处理单元获得的车辆运行速度信息，得到直线感应电机需提供的牵引力并控制直线感应电机。

14、一种直线感应电机牵引测速系统的测速方法，用于测量所牵引车辆的运行速度，所述直线感应电机包括直线感应电机初级、直线感应电机次级，所述直线感应电机初级安装于车辆上，所述直线感应电机次级固定在地面上，与所述直线感应电机初级相对设置，中间留有气隙；所述直线感应电机次级包括位于上层的感应板与位于下层的导磁件，所述感应板包括多个平行排列的横条以及连接各横条两端的纵条，相邻横条之间形成镂空槽，使直线感应电机初级在感应板上产生围绕镂空槽的大涡流；所述测速方法包括：在所述车辆上设置相连的测速传感器与测速处理单元，所述测速传感器为涡流传感器，正对直线感应电机次级，且设有线圈使横条内产生小涡流；通过所述测速传感器感应各小涡流产生的间断涡流信号且传输给测速处理单元；所述测速处理单元根据间断涡流信号得到信号周期时间，结合横条纵向间隔距离，得到车辆的运行速度，所述车辆运行速度的计算公式为：v＝t/t，其中v为车辆的运行速度，t为横条纵向间隔距离，t为测速传感器测得的信号周期时间。

15、一种直线感应电机牵引测速系统的牵引力控制方法，用于控制所牵引车辆的牵引力，所述直线感应电机包括直线感应电机初级、直线感应电机次级，所述直线感应电机初级安装于车辆上，所述直线感应电机次级固定在地面上，与所述直线感应电机初级相对设置，中间留有气隙；所述直线感应电机次级包括位于上层的感应板与位于下层的导磁件，所述感应板包括多个平行排列的横条以及连接各横条两端的纵条，相邻横条之间形成镂空槽，使直线感应电机初级在感应板上产生围绕镂空槽的大涡流；所述牵引力控制包括：在所述车辆上设置相连的测速传感器与测速处理单元，所述测速传感器为涡流传感器，正对直线感应电机次级，且设有线圈使横条内产生小涡流，所述测速处理单元与牵引变流器相连，所述牵引变流器与直线感应电机初级相连；通过所述测速传感器感应各小涡流产生的间断涡流信号且传输给测速处理单元；所述测速处理单元根据间断涡流信号得到信号周期时间，结合横条纵向间隔距离，得到车辆的运行速度，并传递给牵引变流器，所述车辆运行速度的计算公式为：v＝t/t，其中v为车辆的运行速度，t为横条纵向间隔距离，t为测速传感器测得的信号周期时间；所述牵引变流器采集直线感应电机的电压和电流，分析得出车辆所处的牵引或制动状态，再结合从测速处理单元获得的车辆运行速度信息，得到直线感应电机需提供的牵引力并控制直线感应电机。

16、相对于现有技术，本发明直线感应电机牵引测速系统、测速方法及牵引力控制方法，通过直线感应电机初级在感应板上产生围绕镂空槽的大涡流，又利用涡流测速传感器设有线圈使横条内产生小涡流并感应小涡流生成间断的涡流信号，使得该格栅型次级既作为直线感应电机组成结构，又作为测速系统在地面的标定部件，同时满足牵引和测速需求，结构简单，测速精度高。