[发明专利]一种电磁驱动式微重力环境落塔系统

权利要求书

1.一种电磁驱动式微重力环境落塔系统，其特征在于：包括依次连接的储能变流分系统(1)、直线驱动分系统(2)和实验落舱分系统(3)；

储能变流分系统(1)，储能变流分系统(1)将存储的电网能量转化成三相交流电输出至直线驱动分系统(2)；

直线驱动分系统(2)，用于接收储能变流分系统(1)输出的三相交流电并产生电磁推力，为实验落舱提供推力；

实验落舱分系统(3)，用于接收直线驱动分系统(2)的电磁推力，并为实验装置提供稳定的电能；

所述储能变流分系统(1)包括第一储能变流装置(1-1)、第二储能变流装置(1-2)、第三储能变流装置(1-3)、第四储能变流装置(1-4)、第一拓扑变换节点(2-1)、第二拓扑变换节点(2-2)、第三拓扑变换节点(2-3)、第四拓扑变换节点(2-4)及2P个段间切换节点；第一储能变流装置(1-1)通过第一拓扑变换节点(2-1)与左侧母排电缆(11)相连，第二储能变流装置(1-2)通过第二拓扑变换节点(2-2)与左侧母排电缆(11)相连，第三储能变流装置(1-3)通过第三拓扑变换节点(2-3)与右侧母排电缆(12)相连，第四储能变流装置(1-4)通过第四拓扑变换节点(2-4)与右侧母排电缆(12)相连；第一段间切换节点(3-1)至第P段间切换节点(3-P)均与左侧母排电缆(11)相连，第P+1段间切换节点(3-(P+1))至第2P段间切换节点(3-2P)均与右侧母排电缆(12)相连；

所述直线驱动分系统(2)包括直线双边电机定子、直线双边电机动子及紧急制动单元；其中，直线双边电机定子包括2P个定子段，直线双边电机动子包括第一动子(5-1)和第二动子(5-2)，紧急制动单元包括第一紧急制动段(6-1)、第二紧急制动段(6-2)、第一紧急缓冲段(7-1)及第二紧急缓冲段(7-2)；第一定子段(4-1)至第P定子段(4-P)分别与第一段间切换节点(3-1)至第P段间切换节点(3-P)呈一一对应连接，第P+1定子段(4-(P+1))至第2P定子段(4-2P)分别与第P+1段间切换节点(3-(P+1))至第2P段间切换节点(3-2P)呈一一对应连接；第P定子段(4-P)的末端依次连接第一紧急制动段(6-1)和第一紧急缓冲段(7-1)，第2P定子段(4-2P)的末端依次连接第二紧急制动段(6-2)和第二紧急缓冲段(7-2)；第一动子(5-1)的初始位置位于第P定子段(4-P)处，第二动子(5-2)的初始位置位于第2P定子段(4-2P)处，且第一动子(5-1)和第二动子(5-2)位于直线双边电机定子之间；

所述第一动子(5-1)上安装有第一电涡流位置传感器(14-1)，所述第二动子(5-2)上安装有第二电涡流位置传感器(14-2)；第一定子段(4-1)至第P定子段(4-P)、第一紧急制动段(6-1)和第一紧急缓冲段(7-1)覆盖有第一位置编码器(13-1)，第P+1定子段(4-(P+1))至第2P定子段(4-2P)、第二紧急制动段(6-2)和第二紧急缓冲段(7-2)覆盖有第二位置编码器(13-2)；

所述第一位置编码器(13-1)和第二位置编码器(13-2)的编码齿的间距均遵循如下计算公式：

Lmin＝Vmax/Fmax

Lmin为编码齿间距最小值，Vmax为动子运行最高速度，Fmax为储能变流装置最高开关频率；

每个电涡流位置传感器内安装R个电涡流探头，R为正偶数，电涡流位置传感器的位置检测精度遵循如下计算公式：

Enc＝0.5×(∑X_i)×δ，i：1→R/2

X_i为第i路绝对位置计数，δ为单套正交编码精度，∑为求和符号。

2.根据权利要求1所述电磁驱动式微重力环境落塔系统，其特征在于：所述实验落舱分系统(3)包括实验落舱传动结构(8)、实验落舱外舱(9)和实验落舱内舱(10)；实验落舱传动结构(8)的两端分别与第一动子(5-1)和第二动子(5-2)连接。

3.根据权利要求1所述电磁驱动式微重力环境落塔系统，其特征在于：所述第一储能变流装置(1-1)、第二储能变流装置(1-2)、第三储能变流装置(1-3)和第四储能变流装置(1-4)均包括依次串联的充电机(101)、超级电容(102)、泄放单元(103)、逆变单元(104)及输出开关(105)，正常工作时，泄放单元(103)不导通。