CN109490004B - 一种对称式电磁驱动实验系统及控制方法 - Google Patents

一种对称式电磁驱动实验系统及控制方法 Download PDF

Info

Publication number
CN109490004B
CN109490004B CN201811633449.6A CN201811633449A CN109490004B CN 109490004 B CN109490004 B CN 109490004B CN 201811633449 A CN201811633449 A CN 201811633449A CN 109490004 B CN109490004 B CN 109490004B
Authority
CN
China
Prior art keywords
track
electromagnetic
electromagnetic coil
accelerating
deceleration
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201811633449.6A
Other languages
English (en)
Other versions
CN109490004A (zh
Inventor
屈世磊
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Zhuhai Jiuyuan Power Electronics Technology Co ltd
Original Assignee
Zhuhai Jiuyuan Power Electronics Technology Co ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Zhuhai Jiuyuan Power Electronics Technology Co ltd filed Critical Zhuhai Jiuyuan Power Electronics Technology Co ltd
Priority to CN201811633449.6A priority Critical patent/CN109490004B/zh
Publication of CN109490004A publication Critical patent/CN109490004A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN109490004B publication Critical patent/CN109490004B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M99/00—Subject matter not provided for in other groups of this subclass
    • G01M99/004—Testing the effects of speed or acceleration
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M99/00—Subject matter not provided for in other groups of this subclass
    • G01M99/005—Testing of complete machines, e.g. washing-machines or mobile phones
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D13/00—Control of linear speed; Control of angular speed; Control of acceleration or deceleration, e.g. of a prime mover
    • G05D13/62—Control of linear speed; Control of angular speed; Control of acceleration or deceleration, e.g. of a prime mover characterised by the use of electric means, e.g. use of a tachometric dynamo, use of a transducer converting an electric value into a displacement

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Control Of Linear Motors (AREA)

Abstract

本发明公开了一种结构简单紧凑、标的物运动轨迹可控且可回收再利用、便于电磁驱动参数测试的对称式电磁驱动实验系统以及该系统的控制方法。本发明充分利用了基于全控型功率器件的双向全桥变流器的能量双向特性和快速精准的响应控制机制，能有效控制直线电磁驱动标的物的运动速度，大大减少直线电磁驱动标的应用系统的实验场地，通过对减速环节的参数设定还能准确的模拟出标的物真实运行状态下的阻尼系数，从而为标的物的运行距离和末端动能进行精确计算，实现动态模拟标的物的大气空气阻力效应，可直接得出标的物在脱离直线电磁驱动装置后的运行距离和末态动能。本发明可应用于电磁驱动技术领域。

Description

一种对称式电磁驱动实验系统及控制方法
技术领域
本发明涉及电磁驱动技术领域，尤其涉及一种对称式电磁驱动实验系统，以及该系统的测试控制方法。
背景技术
电磁驱动技术当前已经广泛的应用在军事、工业和民用领域，尤其是高速直线电磁驱动技术成为了各个行业应用的研究热点，比如工业中采用电磁驱动技术实现的高速巡检控制设备中，如何精确控制工业巡检标的物（无线式仪器仪表载体）的巡检速度、启停、定位等成了阻碍直线电磁驱动技术应用的难点。
直线电磁驱动技术标的物的运行特性存在运行速度高、惯性大、运行参数检测控制难度大等特点。现有的实验系统一旦启动加速就任由标的物做自由运动，基本处于失控状态，没有考虑标的物减速的措施，标的物加速后的运行距离无法准确预计，更无法对标的物减速阻尼参数进行有效的测量和评估。同时存在实验场地占地面积大、噪音大、实验风险系数高、实验标的物可重复利用率基本为零等问题。此外，试验系统还存在设备陈旧、核心控制技术落后、控制器件及功率器件仍停留在单片机和晶闸管（非全控型功率器件）阶段等缺陷。这直接导致另外无法精确控制标的物的运行状态也无法做出精准的测量，因此得出的实验结果、数据和实际应用情况存在很大偏差，无法作为有效的实验结论用于指导实际的应用产品上。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种结构简单紧凑、标的物运动轨迹可控且可回收再利用、便于电磁驱动参数测试的对称式电磁驱动实验系统。
本发明还提供了上述系统的工作方法，该方法控制精度高，组建简单，性能可靠，便于电磁驱动的各项参数的测试。
本发明所述对称式电磁驱动实验系统所采用的技术方案是：该系统包括非导磁式加速轨道，它还包括控制器、储能装置以及与所述加速轨道接驳的非导磁式减速轨道，在所述加速轨道的起始端和所述减速轨道的末尾端均设置有对带磁标的物进行锁紧的锁紧位，在所述加速轨道和所述减速轨道上均设置有若干个电磁线圈，在每个所述电磁线圈的一侧设置有感应器，在所述加速轨道上，所述感应器的设置位置在标的物向所述电磁线圈靠近的一侧，在所述减速轨道上，所述感应器的设置位置在标的物从所述电磁线圈离去的一侧，每个所述电磁线圈均通过一对应的双向全桥变流器与所述控制器通信电连接，所述控制器与所述储能装置及所述感应器相电信号连接，所述储能装置向若干所述电磁线圈供电，每个所述双向全桥变流器由四个IGBT组成，所述加速轨道上的所述电磁线圈的工作电流的方向始终与所述减速轨道上的所述电磁线圈的工作电流的方向相反。
上述方案可见，将加速轨道和减速轨道接驳设置，其中的加速轨道对标的物进行加速，实现电磁驱动下的加速参数测试，而减速轨道对标的物进行减速，实现电磁驱动下的减速参数测试，标的物在加速后可有效地实现减速控制，实现了标的物的运动轨迹可控，与现有技术相比，其标的物在加速后即减速最后停止在减速轨道的末尾端的锁紧位上，从而实现标的物重复利用，相对低降低了成本；同时，通过加速轨道和减速轨道，实现了标的物的运动轨迹控制，避免了标的物加速后任由其做自由运动而基本处于失控状态的情况出现，也实现了电磁驱动参数的可控测试，提高了可靠性；减速轨道的加入使得标的物的运动轨迹可控，这也使得试验占用的空间大为减小，实现系统的简单紧凑设置；此外，采用由IGBT（高压全控型功率器件）组成的双向全桥变流器实现电磁驱动的双向特性，增加了系统灵活性；区别于传统的直线电磁驱动实验平台，加速轨道与减速轨道衔接对称以及双向电磁驱动控制的方式，实现了对标的物的加减速控制，而对称的减速轨道的应用不仅仅节约了实验场地、提高了实验的安全性，通过对减速环节的参数设定还能准确的模拟出标的物真实运行状态下的阻尼系数，从而为标的物的运行距离和末端动能进行精确计算，便于电磁驱动的参数测试。
进一步地，在所述加速轨道和所述加速轨道上均设置有所述储能装置，位于所述加速轨道一侧的所述储能装置向设置在所述加速轨道上的所述电磁线圈供电，位于所述减速轨道一侧的所述储能装置向设置在所述减速轨道上的所述电磁线圈供电，所述储能装置外接有低压直流源，所述低压直流源经过由全控型电压驱动式功率半导体器件、整流二极管和抗干扰电感组成的DC/DC升压电路升压后储存至储能电容中。由此可见，加速部分和减速部分分别设置相应的储能装置，保证了两者之间不会干涉，实现独立控制，通过控制两部分的DC/DC升压电路完成对储能电容的充电，并以恒压模式始终维持储能电容处于系统规定的电压，保证了对电磁线圈的功能。
再进一步地，所述控制器包括两片功率控制数字信号处理器，其中，第一功率控制数字信号处理器与所述储能装置电连接，第二功率控制数字信号处理器与若干所述电磁线圈电信号连接。由此可见，采用两片功率控制数字信号处理器分别完成功率控制和相关测量工作，保证了整个系统的测控精确性和可靠性；其中第一功率控制数字信号处理器负责储能电池蓄能，起到稳压作用，第二功率控制数字信号处理器负责加减速部分的电磁线圈工作控制。
又进一步地，所述锁紧位上设置有电磁锁。由此可见，采用结构简单的电磁锁实现对标的物的锁紧定位，其一是降低了制作成本，其二是采用电磁锁可实现精确有效的控制，提高了控制精确性和可靠度；此外，电磁锁也可与电磁线圈统一由控制器来控制开关，实现资源的节约共享，降低整体成本。
再又进一步地，在所述加速轨道上，位于末尾端的所述电磁线圈的外侧设置有所述感应器，在所述减速轨道上，位于起始端的所述电磁线圈的外侧设置有所述感应器，在所述加速轨道与所述减速轨道之间的衔接轨道上且位于上述两个感应器之间设置有测速感应器；所述感应器和所述测速感应器均为光电传感器。
上述方案可见，当标的物飞出加速轨道的最后一个电磁线圈并经过其外侧的感应器时，再无加速线圈对标的物进行加速，此时的标的物在空气中近似匀速运动，位于加速轨道末尾端的所述电磁线圈的外侧的所述感应器和所述测速感应器之间距离设定为定值，当标的物经过测速感应器时即可得出标的物的出口速度；由于电磁线圈驱动电流可以精确控制，并且能控制整个加速过程所有加速电磁线圈按同样电流工作，得到同样的电磁力逐级对标的物进行加速，所以整个工作过程可以通过控制加速电磁线圈的电流而得到不同的标的物出口速度；而选择光电传感器作为感应器和测速感应器，保证了检测精度，提高了可靠性。
更进一步地，在所述加速轨道的起始端和所述减速轨道的末尾端均设置有机械缓冲装置，所述机械缓冲装置有缓冲板和缓冲弹簧组成。
上述方案可见，通过在加速轨道和减速轨道的两端分别设置机械缓冲装置，能够防止因为断电或者程序出现错误而造成标的物脱离轨道，造成不必要的事故和损失，保证安全性。
再更进一步地，所述一种对称式电磁驱动实验系统还包括远程后台控制中心，所述控制器与所述远程后台控制中心通信连接。由此可见，通过远程后台控制中心可实现远程对整个系统的控制，提高了系统运行的自动化和速度。
此外，上述对称式电磁驱动实验系统的控制方法具体如下：
将所述加速轨道和减速轨道上的电磁线圈、所述感应器和所述双向全桥变流器的数目均设定为N个，其中N为自然数，从加速轨道的起始端至末尾端，电磁线圈依次标定为X1、X2、…、XN，电磁线圈对应的所述感应器依次标定为G1、G2、…、GN，电磁线圈对应的所述双向全桥变流器依次标定为S1、S2、…、SN，从减速轨道的起始端至末尾端，电磁线圈依次标定为X2N、X2N-1、…、XN+1，电磁线圈对应的所述感应器依次标定为G2N、G2N-1、…、GN+1，电磁线圈对应的所述双向全桥变流器依次标定为S2N、S2N-1、…、SN+1，位于加速轨道末尾端的电磁线圈与位于减速轨道起始端的电磁线圈之间设置的所述感应器和所述测速感应器依次标记为G出、G测和G入，任一时刻，只有其中一个位于所述加速轨道和减速轨道上的电磁线圈通电工作，该方法包括以下步骤：
A. 位于锁紧位上的电磁锁关闭电源并释放标的物，同时按设定电参数给电磁线圈X1通电，标的物受到电磁线圈X1的磁力吸引而加速向前运动；
B. 当标的物运动到达感应器G1时，电磁线圈X1断电同时给电磁线圈X2通电，标的物受到电磁线圈X2的磁力吸引而继续加速向前运动，当标的物运动到达感应器G2时，电磁线圈X2断电同时给电磁线圈X3通电，标的物受到电磁线圈X3的磁力吸引而继续加速向前运动，依此类推；
C. 当标的物从加速轨道上的最后一个电磁线圈XN出射时，标的物再无受到电磁力的作用而作近乎匀速运动，当标的物经过测速感应器G测时，根据感应器G出与测速感应器G测之间的距离计算得到标的物的从加速轨道离去时的速度；
D. 当标的物运动经过感应器G2N时，减速轨道上的电磁线圈X2N通电，电磁线圈X2N产生反作用力对标的物进行减速控制；
E. 当标的物运动经过感应器G2N-1时，电磁线圈X2N断电同时给电磁线圈X2N-1通电，标的物受到电磁线圈X2N-1的反向磁力吸引而继续减速向前运动，依此类推；
F. 当标的物从减速轨道上的最后一个电磁线圈XN+1离去时，标的物再无受到电磁力作用且速度靠近0，最后到达减速轨道上的锁紧位上并被锁紧。
上述方案可见，由于电磁线圈驱动电流可控，并且能做到整个加速过程所有加速电磁线圈按同样电流工作，得到同样的电磁力逐级对标的物进行加速，所以实验过程可以通过控制加速电磁线圈的电流而得到不同的标的物出口速度；而减速过程与加速过程正好相反，减速电磁线圈中的工作电流和加速电磁线圈中的电流方向相反，减速电磁线圈与加速电磁线圈的电流保持一致，运行末端启动标的物的锁紧位工作，完成标的物锁定，故而实现加速和减速很好地衔接，实现对标的物精度控制，为电磁驱动的各项参数测试提供保障，且其组建简单，性能可靠。
进一步地，当标的物位于所述减速轨道的末尾端的锁紧位时，对减速轨道上的电磁线圈以及加速轨道上的电磁线圈进行反向供电，将减速轨道变为加速轨道，加速轨道变为减速轨道，标的物实现反向的加速和减速过程。
上述方案可见，所述系统由于是双向结构，故而在实验条件下，加速部分电磁线圈通过的电流和减速部分电磁线圈通过的电流方向相反，一次加减速实验结束后，标的物由加速轨道的起始位置的锁紧位转移到加速轨道末尾端的锁紧位，此时实验可以反向控制电磁线圈的加减速电流，对称电路反向工作，如此往复可通过调整系统工作电流完成电磁驱动的精确加速实验数据，通过这种往复加减速控制，大大地提升了测试精度和测试效率，降低了测试成本。
附图说明
图1是本发明的简易结构示意图。
具体实施方式
本发明涉及的电磁驱动实验装置及其实验控制方法，尤其涉及一种采用全控型功率器件组成的全桥电力电子变流器整列实现的电磁驱动控制及相关测量技术、模拟仿真技术，通过本发明对标的物B的加速减速控制、测量能充分了解电磁驱动技术的各项技术参数，为作为研究电磁驱动技术行之有效的科研平台。其中的标的物B为铁磁体。
如图1所示，本发明包括远程后台控制中心a、非导磁式加速轨道1、控制器、储能装置以及与所述加速轨道1接驳的非导磁式减速轨道2。在所述加速轨道1的起始端和所述减速轨道2的末尾端均设置有对带磁标的物B进行锁紧的锁紧位3，所述锁紧位3上设置有电磁锁。在本实施例中，所述电磁锁为常规的电磁锁，在市场上可购买得到。在所述加速轨道1和所述减速轨道2上均设置有若干个电磁线圈4，在加速轨道上设置的电磁线圈称为加速电磁线圈，减速轨道上设置的电磁线圈称为减速电磁线圈。在每个所述电磁线圈4的一侧设置有感应器5，在本实施例中，所述感应器为光电传感器，包括后续出现的测速感应器也为光电传感器。在所述加速轨道1上，所述感应器5的设置位置在标的物B向所述电磁线圈4靠近的一侧，在所述减速轨道2上，所述感应器5的设置位置在标的物B从所述电磁线圈4离去的一侧，每个所述电磁线圈4均通过一对应设置双向全桥变流器6与所述控制器通信电连接，每个所述双向全桥变流器6由四个IGBT组成，在本实施例中，所述IGBT的型号为FF400R17KE4(英飞凌）。所述控制器与所述储能装置及所述感应器5相电信号连接，所述储能装置向若干所述电磁线圈4供电，所述加速轨道1上的所述电磁线圈4的工作电流的方向始终与所述减速轨道2上的所述电磁线圈4的工作电流的方向相反。所述控制器包括两片功率控制数字信号处理器，其中，第一功率控制数字信号处理器DSP1与所述储能装置电连接，第二功率控制数字信号处理器DSP2与若干所述电磁线圈4电信号连接。所述控制器与所述远程后台控制中心a通信连接。
在所述加速轨道1和所述加速轨道2上均设置有所述储能装置，位于所述加速轨道1一侧的所述储能装置向设置在所述加速轨道1上的所述电磁线圈4供电，位于所述减速轨道2一侧的所述储能装置向设置在所述减速轨道2上的所述电磁线圈4供电，所述储能装置外接有低压直流源7，所述低压直流源经过由全控型电压驱动式功率半导体器件IGBT、整流二极管D和抗干扰电感L组成的DC/DC升压电路升压后储存至储能电容C中。在本实施例中，其中的第一功率控制数字信号处理器DSP1和第二功率控制数字信号处理器DSP2均为32位浮点DSP，其型号为TMS320F28335。其中第一功率控制数字信号处理器DSP1负责储能电容蓄能，起到稳压作用，第二功率控制数字信号处理器DSP2负责加减速部分的电磁线圈工作控制。第一功率控制数字信号处理器DSP1通过控制两部分的DC/DC升压电路完成对储能电容的充电，并以恒压模式始终维持储能电容处于系统规定的电压，储能电容充满后，在规定电压范围内，第一功率控制数字信号处理器DSP1以通信的方式告知第二功率控制数字信号处理器DSP2“储能电容充满”指令。
在所述加速轨道1上，位于末尾端的所述电磁线圈4的外侧设置有所述感应器5，在所述减速轨道2上，位于起始端的所述电磁线圈4的外侧设置有所述感应器5，在所述加速轨道1与所述减速轨道2之间的衔接轨道上且位于上述两个感应器5之间设置有测速感应器8。由于电磁线圈驱动电流可以精确控制，并且能控制整个加速过程所有加速电磁线圈按同样电流工作，得到同样的电磁力逐级对标的物B进行加速，所以整个工作过程可以通过控制加速电磁线圈的电流而得到不同的标的物B出口速度。例如，可调整加减速电磁线圈的电流大小而使电磁线圈具备不同的电磁力，从而实现不同的试验条件。本发明中，实验电流控制采用18位独立ADC完成对线圈电流的精确控制，其中的ADC型号为MAX11156(18位独立单路ADC芯片）。
在所述加速轨道1的起始端和所述减速轨道2的末尾端均设置有机械缓冲装置9，所述机械缓冲装置9有缓冲板91和缓冲弹簧92组成。在机械缓冲装置9的前端设置有光电传感器。本发明系统的加减速末尾端均配置了锁紧位和异常状态机械缓冲装置，确保了标的物的准确定位和低速锁定。
具体地，本发明系统通过以下方式实现控制工作。其过程如下。
将所述加速轨道和减速轨道上的电磁线圈、所述感应器和所述双向全桥变流器的数目均设定为N个，其中N为自然数，从加速轨道的起始端至末尾端，电磁线圈依次标定为X1、X2、…、XN，电磁线圈对应的所述感应器依次标定为G1、G2、…、GN，电磁线圈对应的所述双向全桥变流器依次标定为S1、S2、…、SN，从减速轨道的起始端至末尾端，电磁线圈依次标定为X2N、X2N-1、…、XN+1，电磁线圈对应的所述感应器依次标定为G2N、G2N-1、…、GN+1，电磁线圈对应的所述双向全桥变流器依次标定为S2N、S2N-1、…、SN+1，位于加速轨道末尾端的电磁线圈与位于减速轨道起始端的电磁线圈之间设置的所述感应器和所述测速感应器依次标记为G出、G测和G入，任一时刻，只有其中一个位于所述加速轨道和减速轨道上的电磁线圈通电工作，该方法包括以下步骤：
A. 位于锁紧位上的电磁锁关闭电源并释放标的物，同时按设定电参数给电磁线圈X1通电，标的物受到电磁线圈X1的磁力吸引而加速向前运动；
B. 当标的物运动到达感应器G1时，电磁线圈X1断电同时给电磁线圈X2通电，标的物受到电磁线圈X2的磁力吸引而继续加速向前运动，当标的物运动到达感应器G2时，电磁线圈X2断电同时给电磁线圈X3通电，标的物受到电磁线圈X3的磁力吸引而继续加速向前运动，依此类推；
C. 当标的物从加速轨道上的最后一个电磁线圈XN出射时，标的物再无受到电磁力的作用而作近乎匀速运动，当标的物经过测速感应器G测时，根据感应器G出与测速感应器G测之间的距离计算得到标的物的从加速轨道离去时的速度；
D. 当标的物运动经过感应器G2N时，减速轨道上的电磁线圈X2N通电，电磁线圈X2N产生反作用力对标的物进行减速控制；
E. 当标的物运动经过感应器G2N-1时，电磁线圈X2N断电同时给电磁线圈X2N-1通电，标的物受到电磁线圈X2N-1的反向磁力吸引而继续减速向前运动，依此类推；
F. 当标的物从减速轨道上的最后一个电磁线圈XN+1离去时，标的物再无受到电磁力作用且速度靠近0，最后到达减速轨道上的锁紧位上并被锁紧。
当标的物位于所述减速轨道的末尾端的锁紧位时，对减速轨道上的电磁线圈以及加速轨道上的电磁线圈进行反向供电，将减速轨道变为加速轨道，加速轨道变为减速轨道，标的物实现反向的加速和减速过程。
本发明有效的将完全对称的直线电磁加速控制和直线电磁减速控制、光电感应检测、电磁吸合控制、轨道和防撞等控制装置相结合配合功率控制及驱动电路等完成直线电磁驱动系统的关键技术参数研究。
本发明充分利用了基于全控型功率器件的双向全桥变流器的能量双向特性和快速精准的响应控制机制，能有效控制直线电磁驱动标的物的运动速度，大大减少直线电磁驱动标的应用系统的实验场地，通过对减速环节的参数设定还能准确的模拟出标的物真实运行状态下的阻尼系数，从而为标的物的运行距离和末端动能进行精确计算，实现动态模拟标的物的大气空气阻力效应，可直接得出标的物在脱离直线电磁驱动装置后的运行距离和末态动能。本发明提供的功率变换单元功率（双向全桥变流器）为可塑性质，通过本发明的实验结论可接近完美的得出实际应用的近似数据，为工程实践提供可靠的实验数据模型，试验结论及数据可为军事、航天、工业及民用等利用直线电磁驱动原理设计工作提供理论依据，大大减少相关产品的研制时间，节省大量的前期投入。

Claims (10)

1.一种对称式电磁驱动实验系统，包括非导磁式加速轨道（1），其特征在于：它还包括控制器、储能装置以及与所述加速轨道（1）接驳的非导磁式减速轨道（2），在所述加速轨道（1）的起始端和所述减速轨道（2）的末尾端均设置有对带磁标的物进行锁紧的锁紧位（3），在所述加速轨道（1）和所述减速轨道（2）上均设置有若干个电磁线圈（4），在每个所述电磁线圈（4）的一侧设置有感应器（5），在所述加速轨道（1）上，所述感应器（5）的设置位置在标的物向所述电磁线圈（4）靠近的一侧，在所述减速轨道（2）上，所述感应器（5）的设置位置在标的物从所述电磁线圈（4）离去的一侧，每个所述电磁线圈（4）均通过一对应的双向全桥变流器（6）与所述控制器通信电连接，所述控制器与所述储能装置及所述感应器（5）相电信号连接，所述储能装置向若干所述电磁线圈（4）供电，每个所述双向全桥变流器（6）由四个IGBT组成，所述加速轨道（1）上的所述电磁线圈（4）的工作电流的方向始终与所述减速轨道（2）上的所述电磁线圈（4）的工作电流的方向相反。
2.根据权利要求1所述的一种对称式电磁驱动实验系统，其特征在于：在所述加速轨道（1）和所述减速轨道（2）的一侧均设置有所述储能装置，位于所述加速轨道（1）一侧的所述储能装置向设置在所述加速轨道（1）上的所述电磁线圈（4）供电，位于所述减速轨道（2）一侧的所述储能装置向设置在所述减速轨道（2）上的所述电磁线圈（4）供电，所述储能装置外接有低压直流源（7），所述低压直流源经过由全控型电压驱动式功率半导体器件（IGBT）、整流二极管（D）和抗干扰电感（L）组成的DC/DC升压电路升压后储存至储能电容（C）中。
3.根据权利要求1所述的一种对称式电磁驱动实验系统，其特征在于：所述控制器包括两片功率控制数字信号处理器，其中，第一功率控制数字信号处理器（DSP1）与所述储能装置电连接，第二功率控制数字信号处理器（DSP2）与若干所述电磁线圈（4）电信号连接。
4.根据权利要求1所述的一种对称式电磁驱动实验系统，其特征在于：所述锁紧位（3）上设置有电磁锁。
5.根据权利要求1所述的一种对称式电磁驱动实验系统，其特征在于：在所述加速轨道（1）上，位于末尾端的所述电磁线圈（4）的外侧设置有所述感应器（5），在所述减速轨道（2）上，位于起始端的所述电磁线圈（4）的外侧设置有所述感应器（5），在所述加速轨道（1）与所述减速轨道（2）之间的衔接轨道上且位于两个感应器（5）之间设置有测速感应器（8）。
6.根据权利要求5所述的一种对称式电磁驱动实验系统，其特征在于：所述感应器（5）和所述测速感应器（8）均为光电传感器。
7.根据权利要求1所述的一种对称式电磁驱动实验系统，其特征在于：在所述加速轨道（1）的起始端和所述减速轨道（2）的末尾端均设置有机械缓冲装置（9），所述机械缓冲装置（9）由缓冲板（91）和缓冲弹簧（92）组成。
8.根据权利要求3所述的一种对称式电磁驱动实验系统，其特征在于：所述一种对称式电磁驱动实验系统还包括远程后台控制中心（a），所述控制器与所述远程后台控制中心（a）通信连接。
9.一种如权利要求5所述的对称式电磁驱动实验系统的控制方法，将所述加速轨道和减速轨道上的电磁线圈、所述感应器和所述双向全桥变流器的数目均设定为N个，其中N为自然数，从加速轨道的起始端至末尾端，电磁线圈依次标定为X1、X2、…、XN，电磁线圈对应的所述感应器依次标定为G1、G2、…、GN，电磁线圈对应的所述双向全桥变流器依次标定为S1、S2、…、SN，从减速轨道的起始端至末尾端，电磁线圈依次标定为X2N、X2N-1、…、XN+1，电磁线圈对应的所述感应器依次标定为G2N、G2N-1、…、GN+1，电磁线圈对应的所述双向全桥变流器依次标定为S2N、S2N-1、…、SN+1，位于加速轨道末尾端的电磁线圈与位于减速轨道起始端的电磁线圈之间设置的所述感应器和所述测速感应器依次标记为G出、G测和G入，其特征在于，任一时刻，只有其中一个位于所述加速轨道和减速轨道上的电磁线圈通电工作，该方法包括以下步骤：
A. 位于锁紧位上的电磁锁关闭电源并释放标的物，同时按设定电参数给电磁线圈X1通电，标的物受到电磁线圈X1的磁力吸引而加速向前运动；
B. 当标的物运动到达感应器G1时，电磁线圈X1断电同时给电磁线圈X2通电，标的物受到电磁线圈X2的磁力吸引而继续加速向前运动，当标的物运动到达感应器G2时，电磁线圈X2断电同时给电磁线圈X3通电，标的物受到电磁线圈X3的磁力吸引而继续加速向前运动，依此类推；
C. 当标的物从加速轨道上的最后一个电磁线圈XN出射时，标的物再无受到电磁力的作用而作近乎匀速运动，当标的物经过测速感应器G测时，根据感应器G出与测速感应器G测之间的距离计算得到标的物的从加速轨道离去时的速度；
D. 当标的物运动经过感应器G2N时，减速轨道上的电磁线圈X2N通电，电磁线圈X2N产生反作用力对标的物进行减速控制；
E. 当标的物运动经过感应器G2N-1时，电磁线圈X2N断电同时给电磁线圈X2N-1通电，标的物受到电磁线圈X2N-1的反向磁力吸引而继续减速向前运动，依此类推；
F. 当标的物从减速轨道上的最后一个电磁线圈XN+1离去时，标的物再无受到电磁力作用且速度靠近0，最后到达减速轨道上的锁紧位上并被锁紧。
10.根据权利要求9所述的一种对称式电磁驱动实验系统的控制方法，其特征在于：当标的物位于所述减速轨道的末尾端的锁紧位时，对减速轨道上的电磁线圈以及加速轨道上的电磁线圈进行反向供电，将减速轨道变为加速轨道，加速轨道变为减速轨道，标的物实现反向的加速和减速过程。
CN201811633449.6A 2018-12-29 2018-12-29 一种对称式电磁驱动实验系统及控制方法 Active CN109490004B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811633449.6A CN109490004B (zh) 2018-12-29 2018-12-29 一种对称式电磁驱动实验系统及控制方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811633449.6A CN109490004B (zh) 2018-12-29 2018-12-29 一种对称式电磁驱动实验系统及控制方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN109490004A CN109490004A (zh) 2019-03-19
CN109490004B true CN109490004B (zh) 2020-11-24

Family

ID=65713192

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201811633449.6A Active CN109490004B (zh) 2018-12-29 2018-12-29 一种对称式电磁驱动实验系统及控制方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN109490004B (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113760616B (zh) * 2021-08-11 2023-10-24 中国科学院电工研究所 基于分布式多时间尺度并行运算的测试设备、方法及装置

Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CH567759A5 (en) * 1973-04-13 1975-10-15 Gruber Johann Electromagnetic test apparatus for workpiece - uses two coils with test piece in one coil and reference piece in other
JPH11301833A (ja) * 1998-04-16 1999-11-02 Ishida Co Ltd 電磁フィーダ、計量装置および組合せ計量システム
JP2012168121A (ja) * 2011-02-16 2012-09-06 Railway Technical Research Institute 超電導磁気浮上式鉄道用地上コイル電磁加振試験装置
CN103547519A (zh) * 2011-05-03 2014-01-29 罗伯特·博世有限公司 用于运行电磁传送系统的方法和传送系统
CN103607032A (zh) * 2013-11-20 2014-02-26 梁一桥 可再生能源发电、输变电和电网接入一体化系统
CN104052232A (zh) * 2013-03-12 2014-09-17 青岛大学 电磁加速装置
EP2806547A1 (en) * 2013-05-09 2014-11-26 Rockwell Automation Technologies, Inc. Controlled motion system having an improved track configuration
CN104901602A (zh) * 2015-05-14 2015-09-09 云南师范大学 一种小型电磁加速系统
CN105600469A (zh) * 2016-01-21 2016-05-25 东莞思谷数字技术有限公司 一种基于电磁驱动和传感模块的可组装自动化运输系统
CN107645253A (zh) * 2017-10-23 2018-01-30 上海交通大学 电流响应型永磁同步电机及其驱动系统的三相模拟器
CN107857043A (zh) * 2017-11-07 2018-03-30 汤庆佳 一种基于电磁加速的智能输送方法及其系统

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4825111A (en) * 1987-11-02 1989-04-25 E. I. Du Pont De Nemours And Company Linear motor propulsion system
US7634989B2 (en) * 2006-06-02 2009-12-22 The University Of Houston System Apparatus and method to pulverize rock using a superconducting electromagnetic linear motor
JP2015104200A (ja) * 2013-11-25 2015-06-04 Thk株式会社 リニアモータ
CN104197779B (zh) * 2014-09-25 2016-01-27 武汉大学 用于电磁线圈发射器的能量回收阻尼器
CN105099122B (zh) * 2015-09-09 2017-06-13 华中科技大学 一种动磁式长行程超精密直线运动机构
US10897216B2 (en) * 2015-10-29 2021-01-19 Hyperloop Technologies, Inc. Variable frequency drive system
CN105313904A (zh) * 2015-11-10 2016-02-10 南昌工程学院 一种新型客运轨道交通系统
DE102015222678A1 (de) * 2015-11-17 2017-05-18 Festo Ag & Co. Kg Bewegungseinrichtung
CN107394983A (zh) * 2017-09-22 2017-11-24 孙璐 电磁无工质驱动总成

Patent Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CH567759A5 (en) * 1973-04-13 1975-10-15 Gruber Johann Electromagnetic test apparatus for workpiece - uses two coils with test piece in one coil and reference piece in other
JPH11301833A (ja) * 1998-04-16 1999-11-02 Ishida Co Ltd 電磁フィーダ、計量装置および組合せ計量システム
JP2012168121A (ja) * 2011-02-16 2012-09-06 Railway Technical Research Institute 超電導磁気浮上式鉄道用地上コイル電磁加振試験装置
CN103547519A (zh) * 2011-05-03 2014-01-29 罗伯特·博世有限公司 用于运行电磁传送系统的方法和传送系统
CN104052232A (zh) * 2013-03-12 2014-09-17 青岛大学 电磁加速装置
EP2806547A1 (en) * 2013-05-09 2014-11-26 Rockwell Automation Technologies, Inc. Controlled motion system having an improved track configuration
CN103607032A (zh) * 2013-11-20 2014-02-26 梁一桥 可再生能源发电、输变电和电网接入一体化系统
CN104901602A (zh) * 2015-05-14 2015-09-09 云南师范大学 一种小型电磁加速系统
CN105600469A (zh) * 2016-01-21 2016-05-25 东莞思谷数字技术有限公司 一种基于电磁驱动和传感模块的可组装自动化运输系统
CN107645253A (zh) * 2017-10-23 2018-01-30 上海交通大学 电流响应型永磁同步电机及其驱动系统的三相模拟器
CN107857043A (zh) * 2017-11-07 2018-03-30 汤庆佳 一种基于电磁加速的智能输送方法及其系统

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
电磁驱动冲击试验装置的研发及应用;顾桢标;《中国优秀硕士学位论文全文数据库 工程科技Ⅰ辑》;20160615;B022-488页 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN109490004A (zh) 2019-03-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN105228936B (zh) 用于自推进电梯的无线电源
CN103400682B (zh) 一种磁芯结构以及基于该磁芯结构的电磁耦合装置
CN109490004B (zh) 一种对称式电磁驱动实验系统及控制方法
CN212054273U (zh) 高铁站台智能屏蔽门控制系统
CN108445763A (zh) 基于圆筒型磁通切换直线电机的电磁弹射系统及控制方法
CN109596924A (zh) 电动汽车无线充电系统耦合线圈实验平台
US11722034B2 (en) Linear generator
US3937431A (en) Postioning apparatus for tracked transport vehicles with linear motor propulsion
CN209375384U (zh) 一种永磁直线同步电机磁极检测系统
CN110077248A (zh) 定位无线充电装置、充电方法、控制方法及控制结构
Zhang et al. Modeling and analysis of a magnetically levitated synchronous permanent magnet planar motor with concentric structure winding
Tunceroglu et al. The experimental test results of a two-section linear induction launcher
CN105591520A (zh) 直线电机及集成控制芯片
CN204517631U (zh) 一种高响应直线电机
Banerjee et al. Analysis, design, fabrication and testing of three actuators based electromagnetic levitation system for vehicle applications
CN109687650A (zh) 一种永磁直线同步电机磁极检测系统
Appunn et al. Contactless power supply for magnetically levitated elevator systems
CN1159736C (zh) 电磁致动器
CN111964855A (zh) 一种用于电动振动台的漏磁自动控制方法
CN109606145A (zh) 基于分组控制的动态无线充电系统
RU2732306C1 (ru) Вентильно-индукторный электромеханический преобразователь
CN203366043U (zh) 基于双信号跟踪的真空断路器永磁机构控制装置
Sithinamsuwan et al. Sensorless Automatic Stop Control of Electric Vehicle in Semi-dynamic Wireless Charging System
CN207536952U (zh) 一种电梯运行速度检测装置及电梯
CN114280962A (zh) 涡流制动控制仿真系统

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant