[实用新型]一种磁浮列车及其悬浮控制系统、控制器

说明书

本实用新型公开了一种磁浮列车及其悬浮控制系统、控制器。本实用新型以核心计算控制单元进行多机热备冗余，通过增设多个独立且并行设置的核心计算控制单元，当核心计算控制单元发生故障时，通过仲裁控制单元能够实现迅速切换，不影响悬浮控制器的输出和悬浮控制系统的稳定性，且多个核心计算控制单元能够实现实时通信，具有结构简单、可靠性强、无故障率高、成本较低的优点。

技术领域

本实用新型涉及磁浮交通悬浮控制系统领域，特别是涉及一种能进行热备冗余的磁浮列车悬浮控制器、控制系统以及包括该悬浮控制系统的磁浮列车。

背景技术

悬浮控制器是磁浮列车的核心系统之一，它的稳定可靠性直接关系到磁浮列车运行的稳定可靠。见图1，磁浮列车的电磁悬浮模块均由悬浮控制器的控制从而实现悬浮功能，每一节磁浮列车车厢至少由10台悬浮控制器构成，任意一台控制器的故障将造成磁浮列车不能正常运行，因此，高可靠性、安全性、稳定性的悬浮控制器的是磁浮列车正常运行的保障。

悬浮控制器内部涉及到大量电气设备，可以分为强电和弱电两个部分。控制器的弱电结构主要以信号处理和悬浮控制数字运算单元为主，其主要功能是接收悬浮传感器数据、综合控制器内部信息，进行悬浮控制策略得运算，输出对强电结构的控制信息。目前，悬浮控制器内部一般采用单一单元的设计，当任何一个部件出现故障时，容易造成悬浮控制器的故障，使得悬浮控制器的冗余性不足，平均无故障时间受关键器件的影响大。

因此，为提高磁浮系统的可靠性，如何研发一种具有热备冗余功能的悬浮控制器、控制系统以及包括该悬浮控制系统的磁浮列车，成了本领域技术人员亟需解决的问题。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型提出一种悬浮控制器、控制系统以及包括该悬浮控制系统的磁浮列车，其基于内部双机热备冗余，在不增加过多器件、不大幅提高系统成本、不增大控制器体积的前提下，能够大幅提高悬浮控制器的可靠性。

一方面，本实用新型提供了一种悬浮控制器，包括相互连接的弱电结构和强电结构，所述弱电结构包括信号采集单元、仲裁控制单元及分别与仲裁控制单元相连的核心计算控制单元和信号转换传输单元，所述核心计算控制单元、仲裁控制单元和信号转换传输单元之间的信息双向传输：

所述核心计算控制单元的数量为若干个，若干个所述核心计算控制单元并行设置，每个核心计算控制单元均与仲裁控制单元相连；

所述仲裁控制单元用于实时监控各个核心计算控制单元的工作状态、判定核心计算控制单元的准确性、选择优化的控制计算量进行输出；

所述信号转换传输单元用于实现信号的接收、转换和传输；

所述信号采集单元与信号转换输出单元相连，用于悬浮控制器的内部信息收集。

进一步地，所述仲裁控制单元设置有FPGA芯片，所述FPGA芯片用于并行运算和信号处理。

进一步地，所述弱电结构还包括与仲裁控制单元相连的存储单元，所述存储单元用于存储核心计算控制单元出现的宕机、运算错误等故障信息。

进一步地，所述强电结构包括IGBT驱动模块及与其相连的悬浮模块电源，所述信号转换传输单元与IGBT驱动模块相连。

另一方面，本实用新型还提供了一种悬浮控制系统，包括悬浮控制器、悬浮模块及安装在悬浮模块上的传感器，所述悬浮控制器与悬浮模块相连，所述悬浮控制器为其上任一项所述的悬浮控制器，所述信号采集单元还用于采集传感器的信息。

进一步地，所述悬浮控制器与悬浮模块通过以太网进行信息互换和监控。

进一步地，所述传感器包括并行设置的加速度传感器、间隙传感器和电流传感器，所述加速度传感器用于测量悬浮模块的竖直运动加速度，所述间隙传感器用于测量所述悬浮模块的悬浮间隙；所述电流传感器用于测量所述悬浮模块的悬浮电流。