CN107466444B - 动态直线定子段控制 - Google Patents

Abstract

通过使用直线马达的移动转子的当前位置确定所述移动转子与所述直线马达的固定定子段的相对接近度，来控制动态直线马达。确定所述直线马达在所述移动转子的所述当前位置处的当前驱动特性。基于所述当前驱动特性来识别在所述移动转子到达所述固定定子段时针对该固定定子段的设定。基于所述移动转子到达所述固定定子段时的设定来驱动该固定定子段。

Description

动态直线定子段控制

相关申请的交叉引用

本申请要求提交于2015年11月12日的美国临时申请62/254,368、以及提交于2015年2月8日的美国临时申请62/113,511的权益，上述文献的公开内容明确地通过引用而并入于此。

技术领域

本发明涉及电动马达的领域。更特别地，本发明涉及对于运输系统的直线电动马达的动态直线定子段控制。

背景技术

直线马达是使其定子和转子“展开”以使得代替产生转矩而沿其长度产生直线力的电动马达。这可以用于包括高速运输系统等的各种目的。线圈可以例如以分布式绕组配置环绕在铁芯周围。线圈和铁芯的组合是直线马达的定子。

运输系统可以通过使用直线马达向运载工具提供外部电力并通过沿轨道推进运载工具而工作。对于诸如通勤路轨系统等的运输系统，可以持续向整个运输系统提供电力。

附图说明

根据以下结合附图考虑的通过示例的方式示出系统的实施例的描述，将理解关于作为系统的特性的新颖特征(关于系统的结构和操作方法这两者)、以及系统的更多目的和优点。然而，应当明确地理解，附图仅仅是为了图示和描述，并且它们不意图作为对系统的限制的定义。为了更全面地理解本发明以及其其它目的和更多特征，可以结合以下典型且非限制性附图来参考本发明的以下详细描述，其中在附图中：

图1a是根据本发明的方面的包括用于动态直线定子段控制的定子段的运输系统的视图；

图1b是根据本发明的方面的包括用于动态直线定子段控制的定子段的运输系统的正面示意图；

图2是根据本发明的方面的包括用于动态直线定子段控制的定子段的另一运输系统的视图；

图3是根据本发明的方面的用于动态直线定子段控制的处理的流程图；

图4是根据本发明的方面的用于动态直线定子段控制的处理的另一流程图；

图5是根据本发明的方面的包括用于动态直线定子段控制的指令集的典型通用计算机系统；

图6是根据本发明的方面的包括用于动态直线定子段控制的电路的系统；

图7是根据本发明的方面的用于动态直线定子段控制的定子块；

图8是根据本发明的方面的包括用于动态直线定子段控制的电路的另一系统；以及

图9是根据本发明的方面的用于动态直线定子段控制的另一处理的流程图。

具体实施方式

鉴于以上，本发明因此意图通过其各个方面、实施例和/或特定特征或子组件中的一个或多个来呈现如下特定指出的优点中的一个或多个。

这里描述的方法是说明性示例，并且如此并不意图要求或暗示按所呈现的顺序进行任何实施例的任何特定处理。诸如“之后”、“然后”、“接着”等的词语不意图限制处理的顺序，作为代替，这些词语用于引导读者浏览这些方法的描述。此外，对要求保护的元素例如使用冠词“a”、“an”或“the”的任何单数形式的引用不应被理解为将该元素限制为单数。

图1a是根据本发明的方面的包括用于动态直线定子段控制的定子段的运输系统的视图。在图1中，将管道100类比于地铁隧道或运输舱可以行进的管道。因此，管道100可以是几十公里或甚至几百公里长，并且直径的数量级为25～250英尺。另外，管道100可以具有圆形轮廓，但是管道100的轮廓也可以是其它形状，诸如椭圆形或矩形等。与本申请同一日期提交的标题为“Transportation System”的共同转让的美国专利申请(代理人参考号P48556)中公开了这类系统的一个示例，该申请的全部内容明确地通过引用而全文并入于此。

电磁系统向移动通过管道100的运输舱198供电。电磁系统可以包括设置在各运输舱198上并且用作转子的磁体199。电磁系统还包括放置在管道的要对运输舱198进行加速的部分中的对准定子段180。该对准定子段180可以包括如与本申请同一日期提交的标题为“Continuous Core for Electric Motors”的共同转让的美国专利申请(代理人案卷号P48975)中描述的互锁绕组块，该申请的全部内容明确地通过引用而全文并入于此。

电磁系统用作用以生成与流过定子的电流和转子的磁场两者均成比例的力的直线马达。力本身是通过产生与转子的磁场相反的磁场的感应而产生的。相反的场相互排斥，并且这些力用于推进运输舱198和转子通过管道100。

管道100可以以减少运输舱198在移动通过管道100时所遇到的阻力的方式来减压(形成真空)。以这种方式，通过使用包括对准定子段180和运输舱198所携载的转子的电磁系统，运输舱198可以以较小的功率实现更快的速度或相同的速度。即，通过使用包括对准定子段180和运输舱198所携载的转子，运输舱198将需要较少的推进力来获得特定速度。

在图1中，变频驱动器(VFD)128改变施加到定子段180的电压的幅度和频率。交流(AC)电本身由电源125供给。电源125表示电网，并且可以从发电站、太阳能板以及可放置在电网上的其它形式的电源获得电力。变频驱动器128动态地驱动电源125以向定子段180提供电力。

变频驱动器128以同步模式驱动电源125。当运输舱198接近时，向定子段180供电，而当运输舱198离开时，不向定子段180供电。因此，以向各定子段180反映运输舱198的实际相对位置的同步方式来向定子段180供电。运输舱198的实际位置可以以各种方式确定，包括在管道100中使用用于检测管道100中的特定位置处的运输舱198的存在的固定传感器来确定。

还可以推测管道100内的特定位置处的运输舱198的存在。例如，对特定位置和时间处的运输舱198的位置的认识可以与管道100内的直线马达的已知加速特性相结合，以推测运输舱198何时将处于管道100内的特定位置。此外，由于预期管道100内的直线马达的加速特性随着时间保持相同，因此可以生成管道100中的运输舱198的轨迹和定时的标绘图。因此，只要运输舱198的起始时间已知，就可以使用从起始到结束的轨迹作为运输舱198的定时规划图。以这种方式，可以推测管道内的不同时间的数百或者甚至数千个不同定子段180处的运输舱198的存在。

运输舱198到特定定子段180的相对接近度还可以涉及所检测到的运输舱的位置以及基于所检测到的位置的推测的组合。例如，传感器可以放置在间隔位置处(例如，每10个定子段180放置一个传感器)，然后可以使用所检测到的传感器处的运输舱198的存在来推测各附加定子段180处的运输舱198的存在。可选地，可以在运输舱198开始通过管道100的行程之前提供规划图，并且该规划图可以标绘管道100内的每个定子段180处的运输舱的位置和时间。在使用规划图的情况下，可以将管道100内的特定位置处的运输舱190的存在和速度与该规划图进行比较，以考虑规划图和管道100内的运输舱198的实际位置之间的任何差异。

可以以多种方式生成规划图。一种生成规划图的方式是推进运输舱198通过管道100并且标绘特定时间的管道内运输舱198的位置。另一种生成规划图的方式是标识直线马达的加速特性(诸如要生成的力以及要被推进通过管道的运输舱198的预期质量等)。可以使用对直线马达的加速特性的认识，来生成用于标绘管道100内的运输舱198在相对于运输舱的绝对起始时间的不同时间处的位置的规划图。以这种方式，可以反复使用同一规划图，并且可以通过计算机和一组变频驱动器128来自动进行用于将供电和定子段同步的处理。

图1b是根据本发明的方面的包括用于动态直线定子段控制的定子(180)的运输系统的正面示意图。在图1b中，管道100包括轨道支承150和定子180。定子180包括互锁的绕组块，并且在管道100中的要通过直线马达对运输舱进行加速的部分中通过例如接头而连接在一起。

在图1b中，运输舱198被示出为与磁性元件199(转子)分离。然而，磁性元件199可以是运输舱198的组成部分。不管怎样，磁性元件199与运输舱198一起移动通过管道100，并且用作这里描述的直线马达的转子。以这种方式，可以在运输舱198移动通过管道100时动态地生成电磁力。本发明的特征主要涉及如何选择性地向定子段180提供电力。

在图1b中，轨道支承150被示出为水平线，但是可以相对于这里描述的定子段180而具有各种配置(参见以上通过引用而并入的共同转让的美国专利申请(代理人参考号P48556))。例如，定子段180可以安装在轨道支承150下方、或轨道支承150上方、或轨道支承150的两个组件之间、或与轨道支承150的一个组件邻接。在一个实施例中，轨道支承150可以包括例如安装在管道100底部中心处的单个垂直导轨，并且绕组块可以平行于导轨而进行对准来作为一系列串联对准的定子段180。向定子段180供电，以生成与磁性元件199一起工作从而产生推进运输舱198通过管道100的电磁力的电压。以这种方式，磁性元件199和定子段180构成直线马达。

电气和电子工程师协会(IEEE)将中压(MV)定义为1kV～100kV。在本发明的实施例中，向直线马达的定子铁芯施加高达8410伏的电压。

图2是根据本发明的方面的包括用于动态直线定子段控制的定子段的另一运输系统的视图。在图2的实施例中，示出定子段280放置在管道200的一些部分处而不放置在其它部分。在图2中，定子段280被选择性地放置在要对运输舱进行加速或减速的位置处，但是无需被放置在沿着管道200的许多其它位置处。最集中的定子段280被放置在管道200的最左边部分，因为该部分是要将运输舱从0加速到最大期望速度的部分。定子段还可以被放置到右边以促进或者使运输舱再加速，从而补偿由于管道200中的空气流动或者与管道200中的轨道支承或其它元件的接触所引起的摩擦而造成的任何减速。当然，定子段还可以用于使运输舱减速，并且甚至可以沿着管道200放置，以特别地在通常将不会提供加速的位置处进行减速。

在图2中，变频驱动器228和电源225仅配置在管道200中放置定子段280的位置处。因此，不必沿着管道200中不需要定子段280且不期望对运输舱进行加速或减速的区域来放置变频驱动器228和电源225。

图3是根据本发明的方面的用于动态直线定子段控制的处理的流程图。在S301处，生成用于从运输舱开始行进通过管道的时刻起向定子段供电的规划图。该规划图可以指定定子段的序列，诸如#1、#2、#3等。该规划图还可以指定在运输舱预期到达各定子段时从0开始的时间。该规划图还可以指定要经由变频驱动器被提供至各定子段的功率水平。在S305处，在起始时间开始针对第一个定子段的供电。

在S320处，在下一个时间增量处开始针对下一个定子段的供电。图3中的“时间增量”可以是诸如秒或毫秒等的恒定时间单位，但是也可以是不恒定的量。即使在定子段具有均一大小和均匀间隔的情况下，用于运输舱从一个定子段行进到另一定子段的时间量也可能变化。时间段的变化将反映出定子段引起的运输舱的加速。在任何情况下，S301处生成的规划图将考虑运输舱到达各定子段所预期花费的时间，并且S320处的“时间增量”是运输舱从一个定子段到下一个定子段所需的时间增量。

在S330处，关于规划图来确认运输舱位置。即，在S301处生成规划图的情况下，假定该运输舱在行进时在特定时间一直处于特定位置。在S330处，确认出运输舱位于相对于正被供电的定子段而应该所处的位置。

在S331处，判断是否需要调整。该调整是改变规划图以考虑运输舱所在位置和料想/推测运输舱所处的位置之间的任何偏移。由于在S320处使用规划图和调整来控制对定子段的供电，因此调整用于向定子段供电的定时，而不仅仅是调整例如功率水平。

如果需要调整(S331＝“是”)，则在S332处，通过使规划图上的时间偏移来调整该规划图。如果不需要调整(S331＝“否”)或者在S332处调整规划图之后，处理包括：判断开始了供电的定子段是否是规划图中的最后一个定子段。如果定子段是规划图中的最后一个定子段(S340＝“是”)，则在S380处停止供电。如果定子段不是规划图中的最后一定子段(S340＝“否”)，则处理返回S320。在S320和规划图中的下一个时间增量处，开始针对下一个定子段的供电，并且重复S340/S380的处理。

在图3中，定子段可以随着运输舱接近和离开而增加地开启和关闭。相邻的定子段可以在先前的定子段关闭的相同时间开启，或者向定子段供电的时间可以部分地或完全地重叠。定子段的供电可以同步，使得即使在相同时间向多个定子段供电，当运输舱后面的最后一个供电的定子段被切断供电时，也会向运输舱前面的新定子段供电。

图4是根据本发明的方面的用于动态直线定子段控制的处理的另一流程图。在S405处，开始针对第一个定子段的供电。在S420处，在下一个时间增量处，开始针对下一个定子段的供电。在S440处，判断定子段是否是规划图中的最后一个定子段。如果定子段是规划图中的最后一个定子段(S440＝“是”)，则在S480处停止供电。否则，如果定子段不是规划图中的最后一个定子段(S440＝“否”)，则在S430处确认运输舱位置。

在S435处获得定子段的驱动特性。如这里描述的，驱动特性可以至少包括频率、相位、电压水平/电流水平、起始时间和结束时间。在S436处，基于S435处获得的定子段的驱动特性，为下游定子设定下游定子功率设定。该处理包括：在运输舱198、298穿过管道100、200时，从一个变频驱动器128、228向另一变频驱动器传递控制。在需要使变频驱动器128、228顺次传递对具有转子的运输舱的控制的情况下，当前控制向定子段的供电的变频驱动器128、228将当前相位和频率通信至会承担对上游定子段的供电控制的上游驱动器。如果变频驱动器128、228正在利用无传感器控制，则这可能是特别重要的。

上游变频驱动器使用该信息来增强向上游变频驱动器所供电的定子段的电力输出所需的频率和相位的估计。该输出的频率和相位是可配置参数，其中这些可配置参数允许进行调整，以使得用于上游变频驱动器所驱动的上游段的频率和相位起始于用于下游变频驱动器所驱动的下游段的频率和相位结束的位置。

这些驱动器还可以共享各相位的诸如电流和电压等的信息。电流和电压信息可以用于协调这些驱动器正提供的电流。来自所有主动驱动器的总电流以及相关的转子正在承受的力可以通过共享该信息来控制。

如上所述，可以为到来的运输舱设定用于向定子段供电的频率和相位。可以在不同的变频驱动器之间匹配该频率和相位，使得用于最后一个变频驱动器所控制的定子段的频率和相位可以与用于下一个变频驱动器所控制的定子段的频率和相位相匹配。该匹配可以基于发生切换的定时而变化，而该定时又依赖于运输舱的相对接近度、运输舱的速度、以及当前位置和目标定子段之间预期的加速度。

信息可以在两个以上的变频驱动器之间传递。例如，针对延伸数百公里的管道，计算机可以协调在不同的变频驱动器之间传递的频率和相位并使其同步。当前驱动器可以向所有上游驱动器或者仅向协调计算机传递相位和频率信息以及定位/位置信息。上游驱动器具有能够使用来自下游驱动器的信息来确定适当的相位和频率设定的参数。

上游驱动器还可以包括可用于估计相位和频率估计值的准确性和真实性的信息。上游驱动器可以具有能够使用该信息来确定如何权衡适当相位和频率的内部估计值的参数。上游驱动器将相位和频率的估计值以不确定性的估计的方式通信回至下游驱动器。

如上所述，控制第二驱动器相对于第一驱动器的相位和频率可以是有用的。例如，对相位和频率的匹配可以对马达性能产生积极影响。这些机制便于使用锁相环并且有助于避免在获得信息时浪费时间和轨道资源。整体上，变频驱动器之间的无缝传送有助于使直线马达的定子段所提供的平均加速度最大化，从而有助于减少定子所需的轨道长度、定子块的数量、开关的数量以及变频驱动器的数量。这还可以有助于减少加速度的变化，从而使转子和有效负载所经历的加加速度(jerk)最小化。

运输舱的位置和速度可以由放置在管道内固定位置处的诸如速度传感器等的传感器来识别。位置和速度信息可以用于帮助驱动器直接测量适当的相位和频率。传感器可以连续进行滤波以消除传送发生时的位置和速度估计的启动瞬变。这些估计可以由单个驱动器、或者由与其它驱动器共享估计的一个驱动器、或者由协调多个不同变频驱动器的功率控制并使其同步的单独协调计算机来进行。

在图4的处理中，在S436处设定了下游定子功率设定之后，再次在S420中在下一个时间增量处开始针对下一个定子段的供电。重复处理直到在S440处到达规划图中的最后一个定子段为止(S440＝“是”)，并且在S480处停止供电。在确认出下一个运输舱正启动的情况下，再次开始处理。

图5是可以实现动态直线定子段控制的方法、并被示出和指定为500的通用计算机系统的说明性实施例。计算机系统500可以包括可被执行以使得计算机系统500进行这里公开的方法或基于计算机的功能中的一个或多个的指令集。计算机系统500可以作为独立装置而工作，或者可以例如使用网络501而连接至其它计算机系统或外围设备。

在联网部署中，计算机系统500可以以服务器的身份或者作为服务器客户端用户网络环境中的客户端用户计算机、或者作为对等(或分布式)网络环境中的对等计算机系统而工作。计算机系统500还可以被实现为或者并入到各种装置中，诸如固定计算机、移动计算机、个人计算机(PC)、膝上型计算机、平板计算机、无线智能电话、机顶盒(STB)、个人数字助理(PDA)、全球定位卫星(GPS)装置、通信装置、便携式电话、控制系统、照相机、传感器、协调计算机、变频驱动器或者能够(顺次或以其它方式)执行指定要由机器采取的行动的指令集的任何其它机器等。计算机系统500可以被并入为或者并入在特定装置中，继而该特定装置位于包括附加装置的集成系统中。在特定实施例中，计算机系统500可以使用用于提供语音、视频或数据通信的电子装置来实现。此外，虽然示出了单个计算机系统500，但是术语“系统”也应被视为包括单独地或共同地执行一个指令集或多个指令集以进行一个或多个计算机功能的系统或子系统的任何集合。

如图5所示，计算机系统500包括处理器510。计算机系统500的处理器是有形的和非暂时性的。如这里使用的，术语“非暂时性”不应被理解为永远的状态特性，而应被理解为将会持续一段时间的状态特性。术语“非暂时性”明确否认了诸如特定载波或信号或者仅暂时存在于任何时间任何位置的其它形式的特性等的短暂特性。处理器是制品和/或机器组件。计算机系统500的处理器被配置为执行软件指令以进行如这里的各个实施例中所描述的功能。计算机系统500的处理器可以是通用处理器，或者可以是专用集成电路(ASIC)的一部分。计算机系统500的处理器还可以是微处理器、微计算机、处理器芯片、控制器、微控制器、数字信号处理器(DSP)、状态机或可编程逻辑器件。计算机系统500的处理器还可以是包括诸如现场可编程门阵列(FPGA)等的可编程门阵列(PGA)的逻辑电路、或者包括离散门和/或晶体管逻辑的其它类型的电路。计算机系统500的处理器可以是中央处理单元(CPU)、图形处理单元(GPU)或两者。另外，这里描述的任何处理器可以包括多个处理器、并行处理器或两者。多个处理器可以被包括在或者连接至单个装置或多个装置。

此外，计算机系统500包括可以经由总线508彼此通信的主存储器520和静态存储器530。这里描述的存储器是可以存储数据和可执行指令的有形存储介质，并且在存储有指令期间是非暂时性的。这里使用的术语“非暂时性”不应被理解为永远的状态特性，而应被理解为将会持续一段时间的状态特征。术语“非暂时性”明确否认了诸如特定载波或信号或者仅暂时存在于任何时间任何位置的其它形式的特性等的短暂特性。这里描述的存储器是制品和/或机器组件。这里描述的存储器是计算机可以读取数据和可执行指令的计算机可读介质。如这里描述的存储器可以是随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、闪速存储器、电可编程只读存储器(EPROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、寄存器、硬盘、可移除盘、磁带、紧凑盘只读存储器(CD-ROM)、数字通用盘(DVD)、软盘、蓝光盘或者本领域已知的任何其它形式的存储介质。存储器可以是易失性的或非易失性的、安全的和/或加密的、不安全的和/或未加密的。

如图所示，计算机系统500还可以包括诸如液晶显示器(LCD)、有机发光二极管(OLED)、平板显示器、固态显示器或阴极射线管(CRT)等的视频显示单元550。另外，计算机系统500可以包括诸如键盘/虚拟键盘或触敏输入屏幕或具有语音识别的语音输入等的输入装置560、以及诸如鼠标或触敏输入屏幕或衬垫等的光标控制装置570。计算机系统500还可以包括盘驱动单元580、诸如扬声器或远程控制等的信号生成装置590、以及网络接口装置540。

在特定实施例中，如图5中描述的，盘驱动单元580可以包括可以嵌入指令584(例如软件)的一个或多个集合的计算机可读介质582。指令584的集合可以从计算机可读介质582读取。此外，指令584在由处理器执行时可以用于进行如这里所描述的方法和处理中的一个或多个。在特定实施例中，指令584可以完全或至少部分地存在于主存储器520、静态存储器530内，以及/或者在计算机系统500执行期间存在于处理器510内。

在可选实施例中，可以构造诸如专用集成电路(ASIC)、可编程逻辑阵列和其它硬件组件等的专用硬件实现来实现这里描述的一种或多种方法。这里描述的一个或多个实施例可以使用具有可在模块之间以及通过模块进行通信的相关控制和数据信号的两个或更多个特定的互连硬件模块或装置来实现功能。因此，本发明包含软件、固件和硬件实现。本申请中的任何事物都不应被理解为仅通过软件而不是诸如有形非暂时性处理器和/或存储器等的硬件来实现或可实现。

根据本发明的各个实施例，这里描述的方法可以使用执行软件程序的硬件计算机系统来实现。此外，在典型的非限制性实施例中，实现可以包括分布式处理、组件/对象分布式处理和并行处理。可以将虚拟计算机系统处理构造为实现这里描述的方法或功能中的一个或多个，并且可以使用这里描述的处理器来支持虚拟处理环境。

本发明考虑了包括指令584或者响应于所传播信号而接收并执行指令584的计算机可读介质582；使得连接至网络501的装置可以通过网络501来通信声音、视频或数据。此外，可以经由网络接口装置540通过网络501来发送或接收指令584。

如这里描述的协调计算机可以包括图5所示的特征。这样的协调计算机可以协调用于向例如大型运输系统中对准的不同定子段供电的变频驱动器的相位和频率。另外，这样的协调计算机可以协调并限制被提供至定子段的电流，以控制被生成用于在运输舱移动通过管道时推进该运输舱的力。

图6表示根据本发明的方面的包括用于动态直线定子段控制的电路的系统。在图6中，示出了定子段680以及电源625和三相逆变器/变频驱动器628。定子是静止的，并且在转子正接近并移动穿过定子段时选择性地向定子段680供电。即，有时选择性地接通运输舱附近的某些定子段，并且切断剩余的定子段。

真空接触器可以用于切换各定子段。真空接触器通常采取30～50ms来关闭，并且采取80～100ms来开启。真空接触器的寿命通常限于几十万次工作循环，例如200000次循环。结果，在图6中，使用中压晶闸管来提供更大的耐久性。中压晶闸管的额定值达8.5kV和3000A。中压晶闸管的典型转换时间小于0.2ms，使得图6中的中压晶闸管向定子段提供了快速可靠的电力开关。

在图6中，三相晶闸管AC开关640串联配置在变频驱动器(VFD)和直线定子段之间。晶闸管AC开关640基于转子/运输舱的速度和位置来接收来自处理器610的启用/禁用信号。启用/禁用信号控制三相中的所有晶闸管的开/关PWM脉冲。多个三相AC开关640可以配置在连续定子段的菊花链中。在变频驱动器628降低电压并因此降低三相中的电流的情况下，三相晶闸管AC开关中的晶闸管断开。因此，图6提供用于使用晶闸管来使中压应用中的直线马达的长定子的各定子段通电和断电的机构。

图7是根据本发明的方面的用于动态直线定子段控制的定子块。图7是包括使用模制件715模塑在一起以形成块700的多个绕组710的定子的示例。多个这样的定子块700可以通过接头连接在一起，以形成磁性连续的定子。所连接的定子块700可以作为用于将运输舱推进/加速(和/或减速)通过管道的直线马达的一部分而在运输系统的管道中对准。与本申请同一日期提交的标题为“Continuous Core for Electric Motors”的共同转让的美国专利申请(代理人案卷号P48975)中描述了绕组块的示例，该申请的全部内容明确地通过引用而全文并入于此。

图8是根据本发明的方面的包括用于动态直线定子段控制的电路的另一系统。在图8中，块820～824通过接头830而连接，以形成三个单独的定子段。在处理器810的控制下，通过三相晶闸管AC开关884来接通和切断对定子段的供电。电源经由变频驱动器828来供电。在图8中，处理器810收集与运输舱到定子段的相对接近度有关的信息，并且判断何时能够对定子段供电。如上所述，处理器810还可以收集来自变频驱动器828的信息，以在运输舱行进通过管道时例如使在变频驱动器之间切换的频率和相位同步。

图9是根据本发明的方面的用于动态直线定子段控制的另一处理的流程图。在图9中，在S905处，将三相晶闸管AC控制器串联地预先定位在变频驱动器和定子段之间。在将任意运输舱推进通过管道之前，可以在安装定子段的同时安装三相晶闸管控制器。在S910处，将晶闸管AC控制器连接到运输舱协调计算机。

在S915处，从运输舱协调计算机接收启用信号，并且在S920处，向晶闸管的栅极发送PWM信号(脉冲)以在S925处对定子段供电。在S930处，从运输舱协调计算机接收禁用信号。在S935处，禁用PWM信号并且不向晶闸管的栅极发送PWM脉冲，并且在S940处，禁用对定子段的供电。

如上所述，启用信号和禁用信号可以与正被推进通过管道的运输舱的位置和速度同步。通过适当地使被供给至直线马达的定子段的电力的定时、相位和频率同步，运输舱能够通过直线马达平滑地进行加速。

尽管已经参考若干典型实施例描述了动态直线定子段控制，但应当理解，已经使用的词语是用于描述和例示的词语，而不是用于限制的词语。在所附权利要求书的范围内，可以如目前所述地以及如各方面不背离动态直线定子段控制的范围和精神的情况下所修改地那样作出改变。尽管已经参考了特定部件、材料和实施例描述了动态直线定子段控制，但是动态直线定子段控制并不意图局限于所公开的细节；更确切地说，动态直线定子段控制扩展到所有功能等同的结构、方法和用途，诸如在所附权利要求书的范围内的结构、方法和用途。

尽管本说明书描述了可以在特定实施例中实现的组件和功能，但是本发明不限于这样的组件、功能和实施例。

这里描述的实施例的例示意图提供对各种实施例的结构的一般了解。这些例示并不意图用作对这里描述的发明的所有元素和特征的完整描述。对于阅读了本发明的本领域技术人员来说，许多其它实施例将变得显而易见。可以利用并从本发明中得到其它实施例，使得可以在不背离本发明的范围的情况下作出结构和逻辑替换和改变。另外，例示仅仅是代表性的，并且可以不按比例绘制。可以使例示内的某些比例增大，同时可以使其它比例最小化。因此，本发明和附图被认为是说明性的而非限制性的。

本发明的一个或多个实施例这里可以单独地或共同地由术语“本发明”指代，这仅为了方便起见而不意图将本申请的范围自行限制为任何特定发明或发明构思。此外，尽管这里示出和描述了特定实施例，但是应当理解，被设计为实现相同或相似目的的任何后续配置可以代替所示的特定实施例。本发明意图覆盖各种实施例的任何和所有后续的修改和变化。对于阅读了说明书的本领域技术人员来说，以上实施例和这里没有特定描述的其它实施例的组合将变得显而易见。

根据本发明的方面，用于控制动态直线马达的方法包括：使用直线马达的移动转子的当前位置来确定所述移动转子与所述直线马达的固定定子段的相对接近度。所述方法包括确定所述直线马达在所述移动转子的所述当前位置处的当前驱动特性。所示方法还包括基于所述直线马达的所述当前驱动特性来识别在所述移动转子到达所述固定定子段时针对所述固定定子段的设定。所述固定定子段是基于所述移动转子到达所述固定定子段时的设定来驱动的。

根据本发明的另一方面，所述移动转子的所述当前位置是从所述移动转子的所述当前位置处的所述直线马达的另一固定定子段的预定位置获知的。

根据本发明的又一方面，针对所述固定定子段的设定包括所述移动转子到达所述固定定子段时驱动线圈段的起始相位和频率。

根据本发明的又一方面，所述直线马达的所述当前驱动特性包括另一固定定子段在所述移动转子的所述当前位置处的当前相位和频率。

根据本发明的另一方面，所述当前相位和频率是正用于驱动所述移动转子的所述当前位置处的所述另一固定定子段的变频驱动器的当前相位和频率。

根据本发明的另一方面，使用不同的变频驱动器来驱动所述固定定子段和所述另一固定定子段。使用用于驱动所述当前位置处的所述另一固定定子段的变频驱动器的当前相位和频率来协调用于驱动所述固定定子段的另一变频驱动器的设定。

根据本发明的又一方面，基于所述移动转子到达所述固定定子段时的设定，来指示变频驱动器驱动所述固定定子段。

根据本发明的另一方面，控制器确定所述相对接近度和所述当前驱动特性并识别所述设定。控制器进一步协调沿着包括固定定子系统的运输系统分布的多个变频驱动器的驱动。

根据本发明的另一方面，所述相对接近度是使用固定传感器所识别出的位置来确定的。

根据本发明的方面，运输系统包括：管道，其中运输舱使用以电磁方式所生成的力而移动通过所述管道；以及多个固定定子段，其沿着所述管道安装。运输系统还包括：驱动器，用于协调对所述多个固定定子段的供电，使得基于对所述运输舱和固定定子段之间的相对接近度的识别来在所述运输舱接近时向该固定定子段供电，并且使得在所述运输舱通过固定定子段之后终止对该固定定子段的供电。

根据本发明的另一方面，所述管道的内部大致真空。使用延伸通过所述管道的一部分的至少一条路轨来将所述运输舱引导通过所述管道。

根据本发明的又一方面，所述固定定子段是直线马达的组件，所述直线马达还包括运输舱所携载的用作转子的磁体。

根据本发明的又一方面，运输系统还包括：变频驱动器，用于协调所述固定定子段的特性以使相位和频率相匹配。所述变频驱动器驱动所述固定定子段。

根据本发明的另一方面，从电源向所述固定定子段供电，其中基于运输舱移动通过固定的所述管道时该运输舱的位置来动态控制所述电源。

根据本发明的另一方面，运输系统还包括：三相晶闸管交流开关，用于将电源连接至所述固定定子段。

根据本发明的又一方面，运输系统还包括：计算机处理器，用于向三相晶闸管发送启用信号和禁用信号以选择性地使该晶闸管能够向所述固定定子段供电。

根据本发明的另一方面，运输系统还包括：传感器，用于检测携载移动转子的运输舱的位置。所述计算机处理器使用从所述传感器所接收到的信息来确定所述移动转子与所述固定定子段的相对接近度。

根据本发明的又一方面，计算机确定直线马达在所述移动转子的当前位置处的当前驱动特性，并基于所述直线马达的所述当前驱动特性来识别在所述移动转子到达所述固定定子段时针对该固定定子段的设定。

本发明的摘要被提供成符合37C.F.R.§1.72(b)，并且是在了解到其将不会用于解释或限制权利要求书的范围或含义的情况下而提交的。另外，在前述具体实施方式中，各种特征可以组合在一起或者为了简化本发明而在单个实施例中描述。本发明不应被理解为反映所要求保护的实施例要求比各权利要求中明确列举的特征更多的特征的意图。更确切地说，如以下权利要求所反映的，本发明的主题可以涉及任何公开的实施例中的少于全部的特征。因此，以下权利要求并入到具体实施方式中，其中各权利要求独自定义其自身所要求保护的主题。

提供所公开的实施例的前述描述以使得本领域的任何技术人员能够制作或使用本发明。正因如此，以上公开的主题被认为是说明性的而非限制性的，并且所附权利要求书意图覆盖落在本发明的真实精神和范围内的所有这样的修改、改进和其它实施例。因此，为了使法律所允许的范围最大化，本发明的范围由以下权利要求及其等同项的最广泛的允许解释来确定，并且不应受到前述具体实施方式的约束或限制。

Claims (18)

1.一种用于控制动态直线马达的方法，包括：

使用直线马达的移动转子的当前位置来确定所述移动转子与所述直线马达的固定定子段的相对接近度；

确定所述直线马达在所述移动转子的所述当前位置处的当前驱动特性；

基于所述直线马达的所述当前驱动特性来识别在所述移动转子到达所述固定定子段时针对所述固定定子段的设定，

其中，所述固定定子段是基于所述移动转子到达所述固定定子段时的设定来驱动的。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，

所述移动转子的所述当前位置是从所述移动转子的所述当前位置处的所述直线马达的另一固定定子段的预定位置获知的。

3.根据权利要求1所述的方法，其中，

针对所述固定定子段的设定包括所述移动转子到达所述固定定子段时驱动线圈段的起始相位和频率。

4.根据权利要求1所述的方法，其中，

所述直线马达的所述当前驱动特性包括在所述移动转子的所述当前位置处的另一固定定子段的当前相位和频率。

5.根据权利要求4所述的方法，其中，

所述当前相位和频率是正用于驱动所述移动转子的所述当前位置处的所述另一固定定子段的变频驱动器的当前相位和频率。

6.根据权利要求5所述的方法，其中，

使用不同的变频驱动器来驱动所述固定定子段和所述另一固定定子段，以及

使用用于驱动所述当前位置处的所述另一固定定子段的变频驱动器的当前相位和频率，来协调用于驱动所述固定定子段的另一变频驱动器的设定。

7.根据权利要求1所述的方法，其中，还包括：

基于所述移动转子到达所述固定定子段时的设定，来指示变频驱动器驱动所述固定定子段。

8.根据权利要求1所述的方法，其中，

通过控制器来确定所述相对接近度和所述当前驱动特性并识别所述设定，以及

通过所述控制器进一步来协调沿着包括固定定子系统的运输系统分布的多个变频驱动器的驱动。

9.根据权利要求1所述的方法，其中，

所述相对接近度是使用固定传感器所识别出的位置来确定的。

10.一种运输系统，包括：

管道，其中运输舱使用以电磁方式所生成的力而移动通过所述管道；

多个固定定子段，其沿着所述管道安装；

驱动器，用于协调对所述多个固定定子段的供电，使得基于对所述运输舱和固定定子段之间的相对接近度的识别来在所述运输舱接近时向该固定定子段供电，并且使得在所述运输舱通过固定定子段之后终止对该固定定子段的供电。

11.根据权利要求10所述的运输系统，其中，

所述管道的内部大致真空，以及

使用延伸通过所述管道的一部分的至少一条路轨来将所述运输舱引导通过所述管道。

12.根据权利要求10所述的运输系统，其中，

所述固定定子段是直线马达的组件，所述直线马达还包括运输舱所携载的用作转子的磁体。

13.根据权利要求10所述的运输系统，其中，还包括：

变频驱动器，用于协调所述固定定子段的特性以匹配相位和频率，

其中，所述变频驱动器驱动所述固定定子段。

14.根据权利要求10所述的运输系统，其中，

从电源向所述固定定子段供电，其中基于运输舱移动通过固定的所述管道时该运输舱的位置来动态控制所述电源。

15.根据权利要求13所述的运输系统，其中，还包括：

三相晶闸管交流开关，用于将电源连接至所述固定定子段。

16.根据权利要求15所述的运输系统，其中，还包括：

计算机处理器，用于向三相晶闸管发送启用信号和禁用信号以选择性地使该晶闸管能够向所述固定定子段供电。

17.根据权利要求16所述的运输系统，其中，还包括：

传感器，用于检测携载移动转子的运输舱的位置；

其中，所述计算机处理器使用从所述传感器所接收到的信息来确定所述移动转子与所述固定定子段的相对接近度。

18.根据权利要求17所述的运输系统，其中，

计算机确定直线马达在所述移动转子的当前位置处的当前驱动特性，并基于所述直线马达的所述当前驱动特性来识别在所述移动转子到达所述固定定子段时针对该固定定子段的设定。