KR101170883B1 - High Temperature Superconducting Hybrid Control Apparatus With High Bandwidth for Magnetic levitation - Google Patents

High Temperature Superconducting Hybrid Control Apparatus With High Bandwidth for Magnetic levitation Download PDF

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KR101170883B1 KR20100125134A KR20100125134A KR101170883B1 KR 101170883 B1 KR101170883 B1 KR 101170883B1 KR 20100125134 A KR20100125134 A KR 20100125134A KR 20100125134 A KR20100125134 A KR 20100125134A KR 101170883 B1 KR101170883 B1 KR 101170883B1
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Abstract

본 장치는 자기부상열차의 초전도 하이브리드 부상제어장치에 관한 것으로서, 기존의 DSP만으로 구성된 자기부상 열차의 부상 제어 장치에 속응성이 필요한 아날로그제어부는 아날로그 제어기, PWM 발생기, FPGA로 구성하고 부상제어 알고리즘이 연산되는 A/D 컨버터, DSP, D/A 컨버터로 구성하여 자기부상을 위한 공극의 발생 및 유지를 위한 부상제어장치의 비선형성 증가에 대하여 보다 제어안정성 향상시키고 제어응답특성을 개선시키는 대역폭이 높은 자기부상열차의 초전도 하이브리드 부상제어장치이다.The present invention relates to a superconducting hybrid floating control device of a magnetic levitation train. The analog control unit that needs to respond quickly to the floating control device of a magnetic levitation train composed of a conventional DSP consists of an analog controller, a PWM generator, and an FPGA. It is composed of computed A / D converter, DSP, D / A converter to improve control stability and increase control response against increase of nonlinearity of floating control device for generation and maintenance of air gap for magnetic injury. It is a superconducting hybrid floating control device of the magnetic levitation train.

Description

자기부상을 위한 높은 대역폭을 가진 초전도 하이브리드 제어장치{High Temperature Superconducting Hybrid Control Apparatus With High Bandwidth for Magnetic levitation}High Temperature Superconducting Hybrid Control Apparatus With High Bandwidth for Magnetic levitation

본 발명은 자기부상열차의 초전도 하이브리드 부상제어장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 자기부상열차의 부상제어용 전력변환에 있어 대역폭이 높은 제어기를 구성하기 위해서 속응성이 필요한 아날로그제어부는 아날로그제어기로 구성하고 디지털제어부는 제어연산알고리즘이 복잡한 부상제어부분을 처리하는 디지털 신호 처리 장치(DSP, digital signal processor)로 구성하여 높은 대역폭을 가진 제어기에 의해 부상제어장치의 특성을 향상시키는 초전도 하이브리드 부상제어장치에 관한 것이다.The present invention relates to a superconducting hybrid floating control device of a magnetic levitation train, and more particularly, an analog controller requiring rapid response to configure a high-bandwidth controller in power conversion for floating control of a magnetic levitation train comprises an analog controller. The digital control unit is composed of a digital signal processor (DSP) that handles a complex floating control part by a control operation algorithm. The superconducting hybrid floating control device improves the characteristics of the floating control device by a controller having a high bandwidth. will be.

현재는 대중교통수단을 발전시켜 국가의 경제기반을 더 튼튼하게 하고자 하는 목적으로 한국고속철도(KTX)가 개통되어 교통의 혁신으로 생활 패턴이 바뀌었고 패러다임이 변화되었다.Currently, the Korea Express Railway (KTX) was opened with the aim of developing public transportation to strengthen the nation's economic foundation.

상기한 KTX는 바퀴방식으로 그 운용면에서 KTX의 속도에 맞도록 접촉을 줄이고, 열차의 회전폭을 줄이는 등 선로에서부터 열차에 이르기까지 모든 방식을 제작하고 KTX의 제어 시스템도 고속에 맞도록 운영된다. 그러나, 이와 같은 바퀴식의 KTX는 그 속도에 있어서 한계가 있어 보다 고속의 열차를 요구하는 소비자의 요구에 부응하지 못하는 것이 사실이다. 이를 극복하기 위한 방안으로서 자기부상열차가 대안으로 유력하지만, 자기부상열차의 성능 및 신뢰도 그리고 여러 철도 설비가 확보되어야 한다.The above-mentioned KTX is a wheel type, and in its operation, it reduces the contact to match the speed of the KTX, reduces the turning width of the train, and manufactures all methods from the track to the train, and the KTX control system is operated at high speed. . However, it is true that such a wheeled KTX has a limit in speed and does not meet the needs of consumers who demand higher speed trains. As a way to overcome this problem, maglev trains are a viable alternative, but the performance and reliability of maglev trains and various railway facilities should be secured.

특히 자기부상열차를 구성하는 것 중 자기부상을 유지하기 위하여 레일과 열차사이의 정격공극을 유지하기 위하여 코일에 공급되는 전압을 제어하는 부상제어장치에 있어서 높은 성능과 신뢰도를 확보하기 위한 개발이 필요하다.In particular, in order to maintain the magnetic levitation among the magnetic levitation trains, development is needed to ensure high performance and reliability in the floating control device that controls the voltage supplied to the coil to maintain the rated air gap between the rail and the train. Do.

종래의 등록특허 제10-0626333호인 "자기부상열차의 부상제어 장치 및 방법"을 도1에 도시된 일례로서 참조하여 설명하면,Referring to the conventional Patent No. 10-0626333, "floating control device and method of the magnetic levitation train" as an example shown in Figure 1,

부상제어장치(10)에 전원을 공급하는 전원공급부(11); 상기 전원공급부(11)로부터 공급된 공급전압을 변압하여 부상제어장치로 공급하는 변압부(12); 자기부상열차가 부상하는 경우에 선로부터 얼마 간격으로 부상하였는지를 나타내는 공극과 자기부상열차의 가속도 정보를 감지하는 센서(13); 상기 센서(13)로부터 감지된 공극과 가속도 정보의 잡음을 제거하는 필터(14); 상기 센서(13) 및 상기 필터(14)를 거쳐 전송된 자기부상열차 시스템 정보를 수신하여 부상제어를 수행하는 DSP(15); 상기 센서(13)가 공극값과 가속도 정보를 무선으로 감지하여 수신할 수 있도록 제어하는 무선제어부(16); 및 상기 DSP(15)에서 연산된 자료를 분석하여 자기부상열차가 정상적으로 작동하는 지의 여부를 확인하는 진단보드(17)를 포함하는 것을 특징으로 하여,A power supply unit 11 for supplying power to the floating control apparatus 10; A transformer unit 12 for transforming a supply voltage supplied from the power supply unit 11 to supply to a floating control device; A sensor (13) for sensing acceleration information of the air gap and the magnetic levitation train indicative of how long the air levitation train floats when the magnetic levitation train is injured; A filter (14) for removing noise of the air gap and acceleration information sensed by the sensor (13); A DSP (15) for performing the floating control by receiving the magnetic levitation train system information transmitted through the sensor (13) and the filter (14); A wireless controller 16 for controlling the sensor 13 to wirelessly detect and receive the gap value and the acceleration information; And a diagnostic board 17 analyzing the data calculated by the DSP 15 to check whether the maglev train is operating normally.

40MIPS의 연산속도, 16개의 A/D 채널, 8개의 PWM(PulseWidth Modulation) 채널, 2.5K word의 데이터 메모리 및 32Kbyte의 프로그램 가능한 메모리로 구성된 DSP(15)를 이용하여 부상제어 프로그램을 수행하는 것으로 센서로부터 전송된 정보를 가지고 DSP만을 이용하여 자기부상열차에서의 부상제어장치의 실험에 대한 번거로움과 경제적 비용, 위험요소 등을 효율적으로 관리할 수 있도록 한 자기부상열차의 부상제어 장치 및 방법을 제공하는 데에 그 목적이 있는 것이다.This sensor performs floating control program using DSP (15) consisting of 40MIPS operation speed, 16 A / D channels, 8 PWM (PulseWidth Modulation) PWM, 2.5K word data memory and 32Kbyte programmable memory. Provides a floatation control device and method that can efficiently manage the trouble, economic cost, and risk factors for the experiment of the floatation control device in the maglev train using only the DSP transmitted from the data. The purpose is to do that.

도 2를 참조하면, 종래의 또 다른 자기부상열차에서의 부상제어장치인 DSP 만으로 구성된 디지털 제어장치(20)는 펄스발생부(21)로부터 발생한 클럭펄스와 동기화하여 센서로부터 전송된 자속 전류를 A/D 변환기(22)를 통해 연산처리부(23)에서 처리할 수 있는 디지털값으로 변환하여 수집한 후 디지털 비례-미분 제어프로그램을 연산하여 기준전압값을 생성한다. 상기 연산처리부(23)의 결과값에 의하여 PWM발생기(24)는 PWM을 발생시킨다.Referring to FIG. 2, the digital controller 20, which is composed solely of a DSP, which is a floating control device in another conventional magnetic levitation train, synchronizes the clock current generated from the pulse generator 21 with the magnetic flux current transmitted from the sensor. A digital proportional-differential control program is calculated by converting and collecting the digital value that can be processed by the arithmetic processing unit 23 through the / D converter 22 to generate a reference voltage value. The PWM generator 24 generates the PWM based on the result of the operation processor 23.

상기 종래의 자기부상열차의 부상제어장치는 DSP만으로 구성된 디지털제어기로서 CPU클럭펄스와 동기화하여 프로그램 코드단위로 연산됨으로서 제어주기로 반복되는 루틴을 한정된 시간(50uSec)이내에 A/D 변환 및 디지털처리, 기준전류값의 생성이 이루어져 제어주파수를 20kHz이상 상승시키는 것이 어렵다. 이와 같은 제어주파수의 한계로 인하여 많은 시간이 소요됨에 따라 부상제어용 전력변환의 대역폭이 좁아지게 되어 부상제어장치의 제어안정성 및 제어응답특성의 문제를 가지고 있다.The conventional floating control device of the magnetic levitation train is a digital controller composed only of DSP, and is operated in program code units in synchronization with the CPU clock pulse to perform routines repeated in a control cycle within a limited time (50 uSec) within A / D conversion, digital processing, and reference. It is difficult to raise the control frequency by more than 20kHz due to the generation of the current value. Due to the limitation of the control frequency, the bandwidth of the floating control power converter is narrowed due to a large amount of time, which has problems of control stability and control response characteristics of the floating control device.

본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 기존의 DSP만으로 구성된 자기부상 열차의 부상제어장치에 있어 빠른 응답이 필요한 아날로그제어부는 아날로그제어기, PWM발생기, FPGA로 구성하고 부상제어 알고리즘이 처리되는 디지털제어부는 A/D 컨버터, DSP, D/A 컨버터로 구성하여 자기부상열차의 제어용 전력변환에 있어 제어 특성이 향상된 자기부상열차의 부상제어장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, the analog controller that requires a quick response in the floating control device of the magnetic levitation train consisting only of the existing DSP consists of an analog controller, PWM generator, FPGA and the floating control algorithm is processed The digital control unit is composed of an A / D converter, DSP, D / A converter to provide a floating control device of the magnetic levitation train with improved control characteristics in the power conversion for controlling the magnetic levitation train.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 높은 대역폭의 제어특성을 갖는 초전도 하이브리드 부상제어장치는,Superconducting hybrid floating control device having a high bandwidth control characteristics of the present invention for achieving the above object,

부상제어 알고리즘을 용이하게 처리할 수 있는 디지털제어부와 높은 대역폭의 비례-적분 아날로그 제어를 수행할 수 있는 아날로그제어부 그리고 상기 아날로그제어부에서 발생한 PMW에 의하여 정격 공극을 유지할 수 있도록 전압을 공급하는 전압공급부로 구성된다.Digital control unit that can easily handle floating control algorithm, analog controller that can perform high-bandwidth proportional-integral analog control, and voltage supply unit that supplies voltage to maintain rated air gap by PMW generated from the analog controller. It is composed.

센서로부터 전달된 공극 및 가속도 아날로그 값을 DSP에서 처리할 수 있는 디지털값으로 변환하는 A/D 컨버터와 상기 A/D 컨버터로부터 전달된 값으로 부상제어 알고리즘을 용이하게 처리하여 기준전류값을 연산하는 DSP 그리고 상기 DSP로부터 발생한 기준전류값을 높은 대역폭의 비례-적분 아날로그 제어가 수행될 수 있도록 아날로그 값으로 변환하는 D/A 컨버터로 구성된 디지털제어부와 상기 디지털제어부로부터 전달된 기준전류값과 상전도코일로부터 검출된 자속전류를 비교하여 자기부상에 필요한 전압을 발생시키기 위하여 PWM을 결정하는 아날로그제어기와 상기 아날로그제어기로부터 결정된 값에 의하여 고주파수의 PWM을 발생시키는 PWM발생부 그리고 상기 아날로그제어기의 초기 동작시 발생하는 오동작을 방지하는 FPGA로 구성된 아날로그제어부와 상기 아날로그제어부로부터 발생한 PWM에 의하여 4상 초퍼를 작동시켜 자기부상에 필요한 공극이 유지되도록 전압을 공급하는 전압공급부를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.The A / D converter converts the gap and acceleration analog values transmitted from the sensor into digital values that can be processed by the DSP, and the floating current control algorithm is easily processed with the values transferred from the A / D converter to calculate the reference current value. A digital controller comprising a DSP and a D / A converter for converting a reference current value generated from the DSP into an analog value so that a high bandwidth proportional-integral analog control can be performed, and the reference current value and the phase conduction coil transmitted from the digital controller. Analog controller to determine the PWM to generate the necessary voltage on the magnetic flotation by comparing the magnetic flux current detected from the PWM and PWM generator for generating a high frequency PWM by the value determined from the analog controller and generated during the initial operation of the analog controller Analog control consisting of FPGA to prevent malfunction And activates the PWM chopper 4 phase by generated from the analog control unit is characterized in that self-made, including the portion a voltage supply for supplying a voltage to the sustain gap necessary.

본 발명에 따르면, 초전도 하이브리 부상제어장치의 특징인 자기부상을 위한 공극의 유지에 따른 부상제어장치의 비선형성 증가에 대하여 보다 대역폭이 넓은 전압 제어용 부상제어장치를 제공하기 위하여 디지털제어부와 아날로그제어부를 분리 구성하여 제어안정성 향상시키고 제어응답특성을 개선시키고, 또 초전도 하이브리드 부상제어시스템의 부상제어장치뿐만 아니라 중저속 자기부상열차의 부상제어장치에서도 성능 및 신뢰성을 향상시킬 수 있는 장점이 있다.According to the present invention, a digital controller and an analog controller are provided to provide a float control device for voltage control having a wider bandwidth against an increase in nonlinearity of the float control device due to the maintenance of air gaps for magnetic injuries. By separating and improving the control stability and improving the control response characteristics, there is an advantage that can improve the performance and reliability not only in the flotation control device of the superconducting hybrid flotation control system but also in the flotation control device of the low-speed magnetic levitation train.

도 1은 종래 부상제어장치의 일실시예에 따른 구성을 나타낸 블록도,
도 2는 종래 DSP만으로 구성된 부상제어장치내의 디지털제어기의 구성도,
도 3은 본 발명에 따른 초전도 하이브리드 부상제어장치의 구성도.
1 is a block diagram showing a configuration according to an embodiment of a conventional flotation control apparatus;
2 is a configuration diagram of a digital controller in a flotation control device composed of conventional DSPs only;
3 is a block diagram of a superconducting hybrid floating control device according to the present invention.

이하, 예시도면을 참조하여 본 발명에 따른 높은 대역폭의 제어특성을 갖는 초전도 하이브리드 부상제어장치의 일실시예에 대한 구성 및 작용을 상세하게 설명한다.Hereinafter, a configuration and operation of an embodiment of a superconducting hybrid floating control device having a high bandwidth control characteristic according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

본 발명의 핵심은 종래의 DSP만으로 구성된 자기부상 열차의 부상제어장치에 낮은 대역폭에 따른 제어안정성 및 제어응답특성의 문제점을 극복하기 위하여 속응성이 필요한 아날로그제어부는 아날로그제어기를 이용하고 부상제어 알고리즘을 보다 용이하게 처리할 수 있도록 디지털제어부는 DSP로 구성된 대역폭이 높은 자기부상열차의 부상제어장치라는 점이다.The core of the present invention is the analog controller which needs quick response to overcome the problems of control stability and control response according to low bandwidth in the levitation control device of the magnetic levitation train composed of conventional DSP only. The digital control unit is a floating control device of high-bandwidth magnetic levitation train composed of DSP for easier processing.

도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 자기부상열차의 부상제어장치의 정격 공극에서의 하중에 대한 부상력은 초전도코일에서 부담하고, 정격 공극을 유지하기 위해 필요한 보조 부상력은 상전도 코일에 의해 발생하는데 이러한 정격공극의 유지를 위하여 상기 상전도 코일에 센서로부터 검출된 전류로부터 일정한 공극이 유지될 수 있도록 제어하는 초전도 하이브리드 부상제어장치는 디지털제어부(100), 아날로그제어부(200), 전압공급부(300)로 이루어진다. 여기서 정격 공극은 자기부상열차를 부상시켰을 때 레일과의 기계적인 마찰이 발생되지 않도록 충분히 이격시키는 거리를 의미한다.Referring to FIG. 3, the floating force for the load at the rated air gap of the floating control device of the magnetic levitation train according to the embodiment of the present invention is borne by the superconducting coil, and the auxiliary floating force required to maintain the rated air gap is phase conduction. The superconducting hybrid floating control device, which is generated by a coil and controls to maintain a predetermined void from the current detected from the sensor in the phase conduction coil for maintaining the rated void, includes a digital controller 100, an analog controller 200, It is made of a voltage supply unit (300). Here, the rated air gap means a distance that is sufficiently spaced apart so that mechanical friction with the rail does not occur when the magnetic levitation train is floated.

상기 디지털제어부(100)는 센서부터 전달되는 공극신호 및 공극 가속도신호인 아날로그 신호를 DSP에서 사용할 수 있도록 디지털값으로 변환하는 A/D 컨버터(110)와 상기 A/D 컨버터(110)로부터 전송된 신호로부터 상태공간제어방식으로 복잡한 부상제어 알고리즘에 의하여 공극 유지에 필요한 기준전류값을 연산하는 DSP(120) 그리고 상기 DSP(120)로부터 연산된 디지털 형태의 기준전류값을 높은 대역폭을 가진 아날로그제어부(200)에서 이용할 수 있도록 아날로그 값으로 변환하는 D/A 컨버터(130)로 구성된다. 여기서 상태공간제어방식의 부상제어 알고리즘이란, 부상제어시스템이 오픈-루프 제어시 언스테이블한 시스템이기때문에, 부상시스템의 출력변수(공극)만으로 제어하기 어려우므로, 부상시스템을 안정하게 제어하기 위해서는 시스템의 내부변수인 상태변수(공극 가속도신호)를 추정하여 제어할 필요가 있는데 이를 의미한다.The digital control unit 100 is transmitted from the A / D converter 110 and the A / D converter 110 for converting an analog signal, which is a pore signal and a pore acceleration signal, transmitted from a sensor into a digital value for use in a DSP. The DSP 120 calculates the reference current value required for maintaining the air gap by the complex floating control algorithm using the state space control method from the signal, and the analog control unit having the high bandwidth of the digital reference current value calculated from the DSP 120 ( It consists of a D / A converter 130 to convert to an analog value for use in the 200). Since the floating space control algorithm of the state space control system is an unstable system in the open-loop control, it is difficult to control only the output variables (voids) of the floating system, so that the floating system can be stably controlled. It is necessary to estimate and control the state variable (pore acceleration signal), which is an internal variable of.

상기 아날로그제어부(200)는 높은 제어응답특성을 구현할 수 있도록 상기 디지털 제어부(100)로부터 전송된 기준전류값과 상전도 코일로부터 검출된 전류를 비교하여 자기부상에 필요한 부상력 발생을 위하여 전압공급부(300)의 구동게이트에 기준전류값을 추종하여 전압을 발생하기 위한 PWM을 결정하는 OP-AMP로 이루어진 아날로그제어기(210)와 상기 아날로그제어기(210)로부터 전송된 신호에 의하여 전압공급부(300)에 전압발생을 위한 스위칭기능을 수행하는 IGBT 구동 회로에 신호 펄스 폭을 결정할 수 있도록 고주파수용 PWM을 발생시키기 위한 PWM 전용 IC로 이루어진 PWM발생기(220) 그리고 아날로그제어기(210)의 초기 동작 및 위상변위시 발생할 수 있는 오동작을 방지하기 위한 디지털의 FPGA(230)로 구성된다.The analog controller 200 compares the reference current value transmitted from the digital controller 100 with the current detected from the phase conduction coil so as to realize a high control response characteristic. An analog controller 210 consisting of an OP-AMP to determine a PWM for generating a voltage by following a reference current value to a driving gate of the 300 and to the voltage supply unit 300 by a signal transmitted from the analog controller 210. Initial operation and phase shift of the PWM generator 220 and the analog controller 210 composed of a PWM dedicated IC for generating a high frequency PWM to determine a signal pulse width in an IGBT driving circuit performing a switching function for voltage generation. It consists of a digital FPGA 230 to prevent possible malfunctions.

상기 아날로그제어기(210)는 높은 대역폭을 가진 비례-적분 아날로그 제어기(P-I 제어기)를 사용하는 것이 바람직하다.The analog controller 210 preferably uses a proportional-integral analog controller (P-I controller) having a high bandwidth.

상기 FPGA(230)는 아날로그제어기(210)의 초기 동작시에 PWM 신호의 안정화를 위해서 PWM에 DEAD TIME을 발생시킨 후 DSP로부터 PWM구동신호를 전송받으면 PWM 신호를 전압공급부에 전송한다. 또한 아날로그 신호의 상변이시에 발생하는 트윗전류에 의한 단락을 방지하기 위하여 지정된 시간동안 PWM에 DEAD TIME을 발생시킨다.The FPGA 230 generates a dead time in the PWM to stabilize the PWM signal during the initial operation of the analog controller 210, and then receives the PWM drive signal from the DSP and transmits the PWM signal to the voltage supply unit. In addition, to prevent short circuit caused by tweeter current that occurs during phase transition of analog signal, DEAD TIME is generated in PWM for a specified time.

상기 FPGA(230)에서 상변이시 단락 방지를 위한 지정시간은 2또는 4인 것이 바람직하다.In the FPGA 230, a predetermined time for preventing short circuits during phase transition is 2 or 4.

상기 전압공급부(300)는 디지털제어부(100)에서 연산된 기준전류값에 따라 아날로그제어부(200)로부터 발생한 PWM을 전송받아 스위칭 기능을 수행하는 스위칭소자를 이용하여 기준전류값을 추종할 수 있도록 고주파수용 4상한 초퍼에서 상전도 코일에 전압을 공급한다. 상기 스위칭소자로는 트랜지스터, MOSFET, IGBT 중 하나가 사용될 수 있는 것이며, 상기 고주파수용 4상한 초퍼는 일정한 전압의 직류전원을 단속하여 직류평균전압을 제어하는 것으로 상전도 코일에 자기부상을 위한 정격 공극의 유지에 필요한 전압을 공급한다.The voltage supply unit 300 receives a PWM generated from the analog controller 200 according to the reference current value calculated by the digital controller 100 and uses a switching element that performs a switching function to follow the reference current value. A voltage is supplied to the phase conduction coil from the accommodating four quadrant chopper. The switching element may be one of a transistor, a MOSFET, and an IGBT. The high-frequency four-quadrant chopper controls a DC average voltage by interrupting a DC power supply having a constant voltage, and rated air gap for magnetic levitation in a phase-conducting coil. Supply the voltage necessary to maintain.

본 명세서에는 본 발명에 따른 높은 대역의 제어특성을 갖는 초전도 하이브리드 부상제어시스템의 바람직한 실시예를 설명하였으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 본 발명은 특허청구범위 및 첨부도면의 범위 내에서 다양하게 변형되어 실시될 수 있으며, 이것 또한 본 발명의 권리범위에 속한다.In the present specification, a preferred embodiment of a superconducting hybrid floating control system having a high band control characteristic according to the present invention has been described, but the present invention is not limited thereto. The invention may be practiced in various ways within the scope of the claims and the accompanying drawings, which also belong to the scope of the invention.

100 디지털제어부 110 A/D 컨버터
120 DSP 130 D/A 컨버터
200 아날로그제어부 210 아날로그제어기
220 PWM 발생기 230 FPGA
300 전압공급부
100 Digital Control Unit 110 A / D Converter
120 DSP 130 D / A Converter
200 Analog controller 210 Analog controller
220 PWM Generator 230 FPGA
300 voltage supply

Claims (5)

자기부상 열차의 초전도 하이브리드 부상제어장치에 있어서,
레일과 가이드웨이 사이에서 기계적인 마찰이 없도록 부상시켜야할 이격거리인 정격 공극 및 공극 가속도를 검출하는 센서;
상기 센서로부터 전달되는 공극신호 및 공극 가속도신호로부터 상태변수인 공극 가속도신호를 추정하여 제어하는 상태공간제어방식의 부상제어 알고리즘에 의하여 공극 유지에 필요한 기준전류값을 연산하는 디지털제어부;
상기 디지털제어부로부터 전송된 기준전류값과 상전도 코일로부터 검출된 전류를 비교하여 전압공급부의 구동게이트를 구동시켜 부상력 발생에 필요한 PWM을 발생시키기 위한 아날로그제어기와, 상기 아날로그제어기로부터 전송된 신호에 의하여 고주파수용 PWM을 발생시키기 위한 PWM 발생기 그리고 상기 아날로그제어기의 초기 동작시 발생할 수 있는 오동작을 차단하기 위한 FPGA로 구성된 아날로그제어부; 및
상기 아날로그제어부로부터 발생한 PWM을 전송받아 스위칭소자에서 스위칭하여 기준전류값을 추종할 수 있도록 고주파수용 4상한 초퍼에서 상전도 코일에 전압을 공급하는 전압공급부를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 초전도 하이브리드 자기부상 열차의 부상 제어 장치.
In the superconducting hybrid floating control device of the magnetic levitation train,
A sensor for detecting the rated air gap and the air gap acceleration, which is a distance to be floated so that there is no mechanical friction between the rail and the guideway;
A digital control unit for calculating a reference current value required to maintain the air gap by a floating space control algorithm of a state space control method that estimates and controls the air space acceleration signal as a state variable from the air gap signal and the air space acceleration signal transmitted from the sensor;
An analog controller for generating a PWM necessary for generating a floating force by driving a driving gate of the voltage supply unit by comparing a reference current value transmitted from the digital controller with a current detected from a phase conduction coil, and a signal transmitted from the analog controller. An analog controller configured to generate a high frequency PWM by a PWM generator and an FPGA to block malfunctions that may occur during initial operation of the analog controller; And
Superconducting hybrid magnetic levitation, characterized in that it comprises a voltage supply for supplying a voltage to the phase-conducting coil in a high-frequency four-quadrant chopper for receiving the PWM generated from the analog controller to switch in the switching element to follow the reference current value Injury control device for trains.
제1항에 있어서,
상기 디지털제어부는 센서부터 전달되는 아날로그 신호를 DSP에서 사용하는 디지털값으로 변환하는 A/D 컨버터;
상기 A/D 컨버터로부터 전송된 신호로 부상제어 알고리즘에 의하여 기준전류값을 연산하는 DSP;
상기 DSP로부터 연산된 기준전류값을 아날로그제어부에 이용할 수 있도록 아날로그 값으로 변환하는 D/A 컨버터로 이루어진 것을 특징으로 하는 초전도 하이브리드 자기부상 열차의 부상 제어 장치.
The method of claim 1,
The digital control unit A / D converter for converting the analog signal transmitted from the sensor to a digital value used in the DSP;
A DSP for calculating a reference current value by a floating control algorithm using the signal transmitted from the A / D converter;
And a D / A converter converting the reference current value calculated from the DSP into an analog value for use in an analog controller.
삭제delete 제1항에 있어서,
상기 스위칭소자는 트랜지스터, MOSFET, IGBT 중 하나인 것을 특징으로 하는 초전도 하이브리드 자기부상열차의 부상제어장치
The method of claim 1,
Floating control device of a superconducting hybrid magnetic levitation train, characterized in that the switching element is one of a transistor, a MOSFET, and an IGBT.
제1항에 있어서,
상기 아날로그제어기가 비례-적분 아날로그제어기로 구성된 것을 특징으로 하는 자기부상 열차의 부상 제어 장치.
The method of claim 1,
Floating control device of the magnetic levitation train, characterized in that the analog controller is configured as a proportional-integral analog controller.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101329364B1 (en) * 2012-09-20 2013-11-14 한국철도기술연구원 Realtime monitoring apparatus for rail using position sensor and accelerometer of system for magnetic levitation train
US10308135B2 (en) * 2015-06-03 2019-06-04 Greg Henderson Magnetic levitation of vehicles
CN111381526A (en) * 2018-12-27 2020-07-07 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 Embedded servo controller and control method thereof

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005333772A (en) 2004-05-21 2005-12-02 Toshiba Elevator Co Ltd Magnetic levitation device

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005333772A (en) 2004-05-21 2005-12-02 Toshiba Elevator Co Ltd Magnetic levitation device
JP4146392B2 (en) 2004-05-21 2008-09-10 東芝エレベータ株式会社 Magnetic levitation device

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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