CN103963663A - 一种降低功耗的方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种降低功耗的方法及装置，涉及磁悬浮列车控制技术领域，该方法包括：当磁悬浮列车处于静止状态时，判断所述磁悬浮列车是否处于悬浮状态；当所述磁悬浮列车处于悬浮状态时，修改当前所述悬浮状态对应的悬浮间隙参数，减小所述磁悬浮列车的悬浮间隙，从而降低所述磁悬浮列车的功耗。同时本发明的方法没有改变当前悬浮控制器的结构，不增加磁悬浮列车的制造成本。

Description

一种降低功耗的方法及装置

技术领域

本发明涉及磁悬浮列车控制技术领域，更具体地说，涉及一种降低功耗的方法及装置。

背景技术

磁悬浮列车是一种靠磁悬浮力(即磁的吸力和排斥力)来推动的列车，在磁悬浮列车的运行中会产生功率的损耗即功耗，对列车运行来说功耗越小越好。

当前，磁悬浮列车无论是在静止悬浮状态还是在运动状态产生的功耗是相同的。

但在磁悬浮列车运动状态中，车辆的悬浮间隙必须要满足轨面不平顺下对悬浮控制器动态响应速度的要求，而在静止悬浮状态中车辆的悬浮间隙对悬浮控制器动态响应速度的要求不高。所以在静止悬浮状态中继续采用运动状态的悬浮间隙会造成磁悬浮列车的过多功耗。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种降低功耗的方法及装置，降低了磁悬浮列车在静止悬浮状态下的功耗。

为了实现上述目的，现提出的方案如下：

一种降低功耗的方法，该方法包括：

当磁悬浮列车处于静止状态时，判断所述磁悬浮列车是否处于悬浮状态；

当所述磁悬浮列车处于悬浮状态时，修改当前所述悬浮状态对应的悬浮间隙参数，减小所述磁悬浮列车的悬浮间隙，从而降低所述磁悬浮列车的功耗。

上述方法，优选的，所述修改当前所述悬浮状态对应的悬浮间隙参数包括：

读取磁悬浮列车的静态悬浮参数组；

将所述静态悬浮参数组中的悬浮间隙参数减小预定值；

上述方法，优选的，还包括：修改当前所述悬浮状态对应的开关频率参数，减小所述磁悬浮列车悬浮控制器中功率元件的开关频率。

上述方法，优选的，所述修改当前所述悬浮状态对应的开关频率参数包括：

读取磁悬浮列车的静态悬浮参数组；

将所述静态悬浮参数组中的开关频率参数减小预定值。

上述方法，优选的，所述将静态悬浮参数组中的悬浮间隙参数减小预定值为：

在满足悬浮控制器动态响应速度的条件下，结合磁悬浮列车轨道的不平顺误差、悬浮架的制造误差和测距传感器的测量误差，将所述静态悬浮参数组中的悬浮间隙参数减小2mm。

上述方法，优选的，所述将所述静态悬浮参数组中的开关频率参数减小预定值为：

在满足悬浮控制器动态响应频率的条件下，结合磁悬浮列车轨道的不平顺误差，将所述静态悬浮参数组中的开关频率参数减小原开关频率值的15％。

一种降低功耗的装置，该装置包括：

判断悬浮状态模块，用于当磁悬浮列车处于静止状态时，判断所述磁悬浮列车是否处于悬浮状态；

修改模块，用于当所述磁悬浮列车处于悬浮状态时，修改当前所述悬浮状态对应的悬浮间隙参数。

上述装置，优选的，所述修改模块包括：

读取模块：用于读取磁悬浮列车的静态悬浮参数组；

减小预定值模块，用于将所述静态悬浮参数组中的悬浮间隙参数减小预定值。

上述装置，优选的，所述修改模块还用于：修改当前所述悬浮状态对应的开关频率参数。

上述装置，优选的，所述修改模块包括：

读取模块：用于读取磁悬浮列车的静态悬浮参数组；

减小预定值模块，用于将所述静态悬浮参数组中的悬浮间隙参数和开关频率参数减小预定值。

从上述的技术方案可以看出，本发明公开的降低功耗的方法，在磁悬浮列车处于静止状态时，判断所述磁悬浮列车是否处于悬浮状态；当所述磁悬浮列车处于悬浮状态时，即这时磁悬浮列车已经处于静止悬浮的状态，修改当前所述悬浮状态对应的悬浮间隙参数，减小所述磁悬浮列车的悬浮间隙。磁悬浮列车悬浮控制器中功率元件的输出电流由磁悬浮列车悬浮所需的悬浮力和悬浮间隙决定，在悬浮力和电磁铁不变的情况下，悬浮间隙越大，功率元件的输出电流就越大，进而磁悬浮列车悬浮控制器中功率元件产生的通态损耗成电流的平方级增大。所以本发明中减小磁悬浮列车的悬浮间隙会导致功率元件输出电流的减小，输出电流的减小使功率元件的通态损耗呈电流的平方级减小。即磁悬浮列车的悬浮控制器采用减小的悬浮间隙控制磁悬浮列车在静止悬浮状态下运行时功率元件产生的功耗减小，进而减小了磁悬浮列车的整个运营损耗。同时本发明的方法没有改变当前悬浮控制器的结构，不增加磁悬浮列车的制造成本。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例公开了一种降低功耗的方法流程图；

图2为本发明实施例公开的又一种降低功耗的方法流程图；

图3为本发明实施例公开的一种降低功耗的装置结构框图；

图4为本发明实施例公开的又一种降低功耗的装置结构框图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例公开了一种降低功耗的方法，如图1所示，该方法包括：

S101：当磁悬浮列车处于静止状态时，判断所述磁悬浮列车是否处于悬浮状态；

由于本发明是要降低静止悬浮状态中磁悬浮列车的功耗，所以在列车处于静止状态时，要判断列车是否处于悬浮状态。判断是否接收到磁悬浮列车信号检测装置发来的车辆降落信号，没有接收到的话，证明列车处于悬浮状态。

S102：当所述磁悬浮列车处于悬浮状态时，修改当前所述悬浮状态对应的悬浮间隙参数，减小所述磁悬浮列车的悬浮间隙，从而降低所述磁悬浮列车的功耗。

磁悬浮列车控制器基于修改后的参数组执行比例积分微分PID算法，获得积分、比例、微分控制参数，根据得出的控制参数控制磁悬浮列车在静止悬浮状态运行，从而降低了磁悬浮列车在静止悬浮状态时悬浮控制器中功率元件的通态损耗。

已知磁悬浮列车的悬浮控制器在控制磁悬浮列车运行中，悬浮控制器中功率元件的输出电流由磁悬浮列车悬浮所需的悬浮力和悬浮间隙决定，磁悬浮列车的悬浮间隙与功率元件的输出电流有对应关系，根据公式：

$F(i,\mathrm{\δ})=\frac{{\mathrm{\μ}}_0{N}^{2}S}{4}{\left(\frac{i}{\mathrm{\δ}}\right)}^2,$

其中F为悬浮力，i为功率元件的输出电流，δ为悬浮间隙，μ_o为真空介电常数，N为电磁铁线圈匝数，S为磁极面积。

可知，在悬浮力和电磁铁不变的情况下，将悬浮间隙减小导致将悬浮控制器中功率元件的输出电流减小，输出电流的减小使功率元件的通态损耗呈平方级减小。功率元件如绝缘栅双极型晶体管(IGBT)、续流二极管等。所以本发明中减小磁悬浮列车的悬浮间隙会导致功率元件输出电流的减小，输出电流的减小使功率元件的通态损耗呈电流的平方级减小。即磁悬浮列车的悬浮控制器基于减小的悬浮间隙控制磁悬浮列车在静止悬浮状态下运行时使功率元件产生的功耗减小，进而减小了磁悬浮列车的整个运营损耗。同时本发明的方法可以实现程序操作，没有改变当前悬浮控制器的结构，不增加磁悬浮列车的制造成本。

而且，磁悬浮列车在静态悬浮工况下没有走行风，磁悬浮列车中的电磁铁不能通过对流的方式散热，导致电磁铁温升加剧，而温升的加剧限制了励磁电流的大小，从而限制了电磁铁的悬浮能力。减小了功率元件的输出电流，即电磁铁线圈的励磁电流，而电磁铁线圈电阻基本保持不变，根据电磁铁的发热功率P＝I2*R可知电磁铁的发热功率将以平方级减小，由于磁悬浮列车上安装有大量电磁铁，电磁铁发热功率的减小使列车的运营能耗减小。

在本发明实施例的上述方法中，一种优选的实现方式是：修改当前所述悬浮状态对应的悬浮间隙参数包括：

读取磁悬浮列车的静态悬浮参数组；

将所述静态悬浮参数组中的悬浮间隙参数减小预定值。

为了进一步降低磁悬浮列车的功耗，本发明实施例的上述方法中，一种优选的实现方式是：当磁悬浮列车处于悬浮状态时还修改当前所述悬浮状态对应的开关频率参数，减小所述磁悬浮列车悬浮控制器中功率元件的开关频率。

因为磁悬浮列车悬浮控制器中功率元件还产生开关损耗，功率元件的开关频率越大，磁悬浮列车运行中功率元件产生的开关损耗就越大。但当在静止悬浮状态时相较于在运动状态时对悬浮控制器的动态响应频率要求较低，功率元件的开关频率相应要求也较低，如此减小功率元件的开关频率，也使功率元件的开关损耗减小。

其中，修改当前所述悬浮状态对应的开关频率参数包括：

读取磁悬浮列车的静态悬浮参数组；

将所述静态悬浮参数组中的开关频率参数减小预定值。

在本发明另一实施例中，在满足悬浮控制器动态响应速度的条件下，结合磁悬浮列车轨道的不平顺误差、悬浮架的制造误差和测距传感器的测量误差，将所述静态悬浮参数组中的悬浮间隙参数减小2mm。即，在一定的动态响应速度下若悬浮间隙太小，会导致悬浮控制器在一定反应实现下降太快，以及再考虑各种误差，确定悬浮间隙减小的预定值为2mm。

在本发明又一实施例中，在满足悬浮控制器动态响应频率的条件下，结合磁悬浮列车轨道的不平顺误差，将所述静态悬浮参数组中的开关频率参数减小原开关频率值的15％。即，若开关频率太小会导致悬浮控制器动态响应频率太小即系统调节响应轨道变化的频率过小，会导致悬浮控制系统不能满足对轨道变化的调节。所以考虑悬浮控制器动态响应频率结合磁悬浮列车轨道的不平顺误差确定开关频率减小的预定值为15％。

下面我们以一个具体的实施例为例，来完成列车的降低功耗和控制，如图2所示：

S201：当磁悬浮列车处于静止状态时，判断所述磁悬浮列车是否处于悬浮状态，否进行S202，是进行S203；

这里磁悬浮列车不处于静止状态时，即列车的运行速度值不为0，列车处于运动状态。

S202：读取磁悬浮列车的降落参数组，控制列车进行降落；

磁悬浮列车不处于悬浮状态说明列车则处于要降落的状态，这时读取降落参数组，执行比列积分微分PID算法，控制列车进行降落。该步骤属于现有技术，再次不再赘述。

S203：读取磁悬浮列车的静态悬浮参数组；

S204：将静态悬浮参数组中的悬浮间隙减小2mm；

S205：将静态悬浮参数中的开关频率减小原开关频率值的15％。

如此，减小磁悬浮列车的悬浮间隙和磁悬浮列车悬浮控制器中功率元件的开关频率，从而减小磁悬浮列车的功耗。

本发明实施例还公开了一种降低功耗的装置，如图3所示，该装置包括：

判断悬浮状态模块301，当磁悬浮列车处于静止状态时，判断所述磁悬浮列车是否处于悬浮状态；

修改模块302，用于当所述磁悬浮列车处于悬浮状态时，修改当前所述悬浮状态对应的悬浮间隙参数。

本发明降低功耗的装置，判定当磁悬浮列车处于静止悬浮状态时，修改当前所述悬浮状态对应的悬浮间隙参数，减小磁悬浮列车的悬浮间隙，从而降低了磁悬浮列车的功耗。进而降低了整个磁悬浮列车的运营功耗。

在本发明实施例的上述装置中，一种优选的实现方式如图4所示，修改模块包括：

读取模块401：用于读取磁悬浮列车的静态悬浮参数组；

减小预定值模块402，用于将所述静态悬浮参数组中的悬浮间隙参数减小预定值。

为了进一步降低磁悬浮列车的功耗，本发明实施例的上述装置中，一种优选的实现方式是：修改模块302还用于修改当前所述悬浮状态对应的开关频率参数。减小所述磁悬浮列车悬浮控制器中功率元件的开关频率。

优选的，减小预定值模块402，用于将静态悬浮参数组中的悬浮间隙参数和开关频率参数减小预定值。

最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种降低功耗的方法，其特征在于，包括：

当磁悬浮列车处于静止状态时，判断所述磁悬浮列车是否处于悬浮状态；

当所述磁悬浮列车处于悬浮状态时，修改当前所述悬浮状态对应的悬浮间隙参数，减小所述磁悬浮列车的悬浮间隙，从而降低所述磁悬浮列车的功耗。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述修改当前所述悬浮状态对应的悬浮间隙参数包括：

读取磁悬浮列车的静态悬浮参数组；

将所述静态悬浮参数组中的悬浮间隙参数减小预定值。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：修改当前所述悬浮状态对应的开关频率参数，减小所述磁悬浮列车悬浮控制器中功率元件的开关频率。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述修改当前所述悬浮状态对应的开关频率参数包括：

读取磁悬浮列车的静态悬浮参数组；

将所述静态悬浮参数组中的开关频率参数减小预定值。

5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述将静态悬浮参数组中的悬浮间隙参数减小预定值为：

在满足悬浮控制器动态响应速度的条件下，结合磁悬浮列车轨道的不平顺误差、悬浮架的制造误差和测距传感器的测量误差，将所述静态悬浮参数组中的悬浮间隙参数减小2mm。

6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述将所述静态悬浮参数组中的开关频率参数减小预定值为：

在满足悬浮控制器动态响应频率的条件下，结合磁悬浮列车轨道的不平顺误差，将所述静态悬浮参数组中的开关频率参数减小原开关频率值的15％。

7.一种降低功耗的装置，其特征在于，该装置包括：

判断悬浮状态模块，当磁悬浮列车处于静止状态时，判断所述磁悬浮列车是否处于悬浮状态；

修改模块，用于当所述磁悬浮列车处于悬浮状态时，修改当前所述悬浮状态对应的悬浮间隙参数。

8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述修改模块包括：

读取模块：用于读取磁悬浮列车的静态悬浮参数组；

减小预定值模块，用于将所述静态悬浮参数组中的悬浮间隙参数减小预定值。

9.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述修改模块还用于：修改当前所述悬浮状态对应的开关频率参数。

10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述修改模块包括：

读取模块：用于读取磁悬浮列车的静态悬浮参数组；

减小预定值模块，用于将所述静态悬浮参数组中的悬浮间隙参数和开关频率参数减小预定值。