高速列车涡流制动电源控制系统设计

　　1 引言

　　涡流制动是利用励磁电磁铁与感应体的相对运动，在感应体中产生涡流，涡流产生的磁场与励磁电磁铁产生的磁场相互作用，获得的与列车前进方向相反的作用力分量，即为制动力。研制本试验台的目的在于测试涡流制动技术用于高速列车制动的效果。试验台用惯性飞轮模拟列车的直线运动，控制采用motorola公司的高性能单片机mc68hc908mr16，由它控制4个h桥单元产生四路直流电流或四路相位互差90度的交流电流，供给制动电磁铁，从而实现直流斩波励磁和交流逆变励磁。

　　2 涡流制动系统和控制要求

　　涡流制动试验台系统结构如图1所示，

　　图1 试验台系统结构图

　　其中:

　　控制台:包含速度信号、制动力信号、制动电流、故障信号等的采集，处理与显示，并发出运行状态命令、电流给定和频率给定等信息。

　　整流柜:采用恒压控制模块msz-hy-1500(1500a，450v)，输入三相380v，输出直流440v。

　　变频启动柜:采用45kw abb变频器acs600-0070-3，由它驱动异步电机，经皮带轮启动主动轮和制动轮旋转，使飞轮外缘线速度达到试验速度。

　　斩波/逆变电源柜:4个单元的h桥主电路、控制电路，可产生四路直流电源和四路不同相位的交流电源供给励磁电磁铁。开关元件采用1200v，600a的ipm，电流检测采用lem传感器。

　　异步机:37kw，额定转速1470rpm。

　　主动轮:直径1215mm，厚度150mm 。

　　制动轮:直径1380mm，厚度200mm，通过联轴节与主动轮相连。

　　制动电磁铁和检测装置:4个单元的电磁铁，分布于制动轮的两侧，检测元件包括磁吸力检测，制动力检测和速度检测。

　　控制台与交直流电源柜之间交换的命令和信息如下:

　　由控制台发出的命令:

　　直流斩波制动运行命令01(数字量);

　　交流逆变制动运行命令10(数字量);

　　制动(斩波/逆变)停止命令00(数字量);

　　状态切换中断信号:下降沿+20μs低电平，当运行状态发生变化时，同时输出该中断信号;

　　斩波器/逆变器电流给定信号 0-20ma(模拟量)，对应0-150a制动电流;

　　逆变器频率给定信号 0-20ma(模拟量)，对应0-10hz;

　　由斩波/逆变电源柜发出:

　　斩波器/逆变器故障信号(数字量);

　　中断回复信号:收到中断命令，回复1s应答信号;

　　制动电流信号:由lem传感器给出，100ma对应200a电流。

　　3 控制系统的方案与实现

　　交直流励磁电源的产生是通过对h桥电路进行逆变和斩波控制来实现。