分布式直线电机推进系统及供电方法与流程

个定子绕组与第3k 1个定子绕组的电流幅值相等但方向相反，对应的定子绕组中产生连续的行波磁场推动所述直线电机动子直线运动。
12.在一些优选实施例中，n为5；
13.所述多相输出储能逆变器包括30个交流输出端子；交流输出端子的集合为{t
a1
、t
x1
、t
b1
、t
y1
、t
c1
、t
z1
、t
a2
、t
x2
、t
b2
、t
y2
、t
c2
、t
z2
、t
a3
、t
x3
、t
b3
、t
y3
、t
c3
、t
z3
、t
a4
、t
x4
、t
b4
、t
y4
、t
c4
、t
z4
、t
a5
、t
x5
、t
b5
、t
y5
、t
c5
、t
z5
}。
14.在一些优选实施例中，所述多相输出储能逆变器包括储能单元以及p个六桥臂逆变器；
15.所述六桥臂逆变器包括十二只自关断型半导体开关和十二只二极管；其中，十二只自关断型半导体开关分别为s
k1
、s
k2
、s
k3
、s
k4
、s
k5
、s
k6
、s
k7
、s
k8
、s
k9
、s
k10
、s
k11
、s
k12
；十二只二极管分别为d
k1
、d
k2
、d
k3
、d
k4
、d
k5
、d
k6
、d
k7
、d
k8
、d
k9
、d
k10
、d
k11
、d
k12
；每只所述自关断型半导体开关的集电极与对应的每只所述二极管的阴极连接，每只所述自关断型半导体开关的发射极和对应的每只所述二极管的阳极连接。
16.在一些优选实施例中，s
k1
、s
k3
、s
k5
、s
k7
、s
k9
和s
k11
的集电极连接至所述储能单元的正极，s
k2
、s
k4
、s
k6
、s
k8
、s
k10
和s
k12
的发射极连接至所述储能单元的负极。
17.在一些优选实施例中，所述多相输出逆变器的交流输出端子t
ak
为s
k1
的发射极与s
k2
的集电极连接点；
18.所述多相输出逆变器的交流输出端子t
xk
为s
k3
的发射极与s
k4
的集电极连接点；
19.所述多相输出逆变器的交流输出端子t
bk
为s
k5
的发射极与s
k6
的集电极连接点；
20.所述多相输出逆变器的交流输出端子t
yk
为s
k7
的发射极与s
k8
的集电极连接点；
21.所述多相输出逆变器的交流输出端子t
ck
为s
k9
的发射极与s
k10
的集电极连接点；
22.所述多相输出逆变器的交流输出端子t
zk
为s
k11
的发射极与s
k12
的集电极连接点。
23.在一些优选实施例中，p为5。
24.本发明的第二方面提供了一种分布式直线电机供电方法，该方法包括以下步骤：
25.步骤s100，构建分布式直线电机推进系统；该系统包括多相输出储能逆变器、直线电机定子绕组、定子槽和直线电机动子，所述定子绕组为3n个，所述定子槽为3n 3个；其中，n≥3，并且n为正整数；所述多相输出储能逆变器包括n组交流输出端子集合，每组交流输出端子集合包括六个交流输出端子；其中，第k组交流输出端子集合包括t
ak
、t
xk
、t
bk
、t
yk
、t
ck
、t
zk
，k∈[1，n]；
[0026]
步骤s200，每个所述定子绕组均占用四个所述定子槽；
[0027]
将第m个定子绕组的左侧设置于第m个定子槽的上层；将第m个定子绕组的右侧设置于第m 3个定子槽的下层；m∈[1，3n]，并且m为正整数；
[0028]
将交流输出端子t
ak
、t
xk
分别与第3k
‑
2个所述定子绕组的左侧、右侧连接；
[0029]
将交流输出端子t
bk
、t
yk
分别与第3k
‑
1个所述定子绕组的左侧、右侧连接；
[0030]
将交流输出端子t
ck
、t
zk
分别与第3k个所述定子绕组的左侧、右侧连接；
[0031]
所述直线电机动子沿着第一方向直线运动；所述第一方向为所述定子绕组的序号递增的方向；所述第一方向为所述定子绕组的序号递增的方向；在所述直线电机动子在运动过程中，当所述直线电机动子与预设位置的定子绕组没有任何重叠时，则控制所述多相输出储能逆变器使流经预设位置的定子绕组的电流为零；
[0032]
当所述直线电机动子在运动过程中与第3k
‑
2个定子绕组、第3k
‑
1个定子绕组或第3k个定子绕组中的任一个有重叠时，则控制所述多相输出储能逆变器使流经第3k
‑
2个定子绕组、第3k
‑
1个定子绕组和第3k个定子绕组的三相电流对称，且第3k
‑
2个定子绕组与第3k 1个定子绕组的电流幅值相等方向相反，对应的定子绕组中产生连续的行波磁场推动所述直线电机动子直线运动。
[0033]
相比现有的直线电机分段供电方案，通过本发明提供的方案，降低了供电变频器的电压等级，取消了分段供电切换开关，有效提高直线电机推进系统可靠性并实现更高速度运行。
附图说明
[0034]
通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本技术的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
[0035]
图1是本发明中的分布式直线电机推进系统的一种实施例的原理示意图；
[0036]
图2是图1中的多相输出储能逆变器的一种具体的电路拓扑原理图；
[0037]
图3是图2中的某个六桥臂逆变器的一种具体的电路拓扑原理图。
具体实施方式
[0038]
下面参照附图来描述本发明的优选实施方式。本领域技术人员应当理解的是，这些实施方式仅仅用于解释本发明的技术原理，并非旨在限制本发明的保护范围。
[0039]
本发明的第一方面提供了一种分布式直线电机推进系统，该系统包括多相输出储能逆变器、直线电机定子绕组、定子槽和直线电机动子，定子绕组为3n个，定子槽为3n 3个；每个定子绕组均占用四个定子槽；第m个定子绕组的左侧设置于第m个定子槽的上层，右侧设置于第m 3个定子槽的下层；其中，n≥3，m∈[1，3n]，并且n、m均为正整数。本发明提供的分布式直线电机推进系统有效克服现有长定子直线电机推进及供电系统的缺点，定子绕组供电独立控制，且无需高压供电电源和切换开关，有效提高直线电机推进系统可靠性并实现更高速度运行。
[0040]
以下参照附图结合实施例进一步说明本发明。
[0041]
参照附图1，本发明的第一方面提供了一种分布式直线电机推进系统，该系统包括多相输出储能逆变器、定子绕组、定子槽和直线电机动子，定子绕组为3n个，定子槽为3n 3个；每个定子绕组均占用四个定子槽；第m个定子绕组的左侧设置于第m个定子槽的上层，右侧设置于第m 3个定子槽的下层；其中，n≥3，m∈[1，3n]，并且n、m均为正整数。多相输出储能逆变器包括n组交流输出端子集合，每组交流输出端子集合包括六个交流输出端子；其中，第k组交流输出端子集合包括t
ak
、t
xk
、t
bk
、t
yk
、t
ck
、t
zk
，k∈[1，n]，即交流输出端子的集合为{t
a1
、t
x1
、t
b1
、t
y1
、t
c1
、t
z1
......t
an
、t
xn
、t
bn
、t
yn
、t
cn
、t
zn
}。
[0042]
在本实施例中，n为5，即该系统中的定子绕组为15个(即绕组1、绕组2、绕组3、绕组4、绕组5、绕组6、绕组7、绕组8、绕组9、绕组10、绕组11、绕组12、绕组13、绕组14、绕组15)、定子槽为18个(即槽1、槽2、槽3、槽4、槽5、槽6、槽7、槽8、槽9、槽10、槽11、槽12、槽13、槽14、槽15、槽16、槽17、槽18)，多相输出储能逆变器包括5组交流输出端子集合，每组交流输出端子集合包括六个交流输出端子；即多相输出储能逆变器包括30个交流输出端子，交流输出端
子的集合为{t
a1
、t
x1
、t
b1
、t
y1
、t
c1
、t
z1
、t
a2
、t
x2
、t
b2
、t
y2
、t
c2
、t
z2
、t
a3
、t
x3
、t
b3
、t
y3
、t
c3
、t
z3
、t
a4
、t
x4
、t
b4
、t
y4
、t
c4
、t
z4
、t
a5
、t
x5
、t
b5
、t
y5
、t
c5
、t
z5
}。
[0043]
进一步地，交流输出端子t
ak
、t
xk
分别与第3k
‑
2个定子绕组的左侧、右侧连接；交流输出端子t
bk
、t
yk
分别与第3k
‑
1个定子绕组的左侧、右侧连接；交流输出端子t
ck
、t
zk
分别与第3k个定子绕组的左侧、右侧连接；其中，k∈[1，5]，且k为正整数。
[0044]
进一步地，直线电机动子沿着第一方向直线运动；第一方向为定子绕组的序号递增的方向，即从绕组1至绕组15的方向；在直线电机动子在运动过程中，当直线电机动子与预设位置的定子绕组没有任何重叠时，则控制多相输出储能逆变器使流经预设位置的定子绕组的电流为零。
[0045]
当直线电机动子在运动过程中与第3k
‑
2个定子绕组、第3k
‑
1个定子绕组或第3k个定子绕组中的任一个有重叠时，则控制多相输出储能逆变器使第3k
‑
2个定子绕组、第3k
‑
1个定子绕组和第3k个定子绕组的三相电流对称，且第3k
‑
2号定子绕组与第3k 1号定子绕组的电流幅值相等方向相反，对应的定子绕组中产生连续的行波磁场推动所述直线电机动子直线运动。
[0046]
进一步地，参照附图2和附图3，多相输出储能逆变器包括储能单元以及p个六桥臂逆变器；六桥臂逆变器包括十二只自关断型半导体开关和十二只二极管；其中，十二只自关断型半导体开关分别为s
k1
、s
k2
、s
k3
、s
k4
、s
k5
、s
k6
、s
k7
、s
k8
、s
k9
、s
k10
、s
k11
、s
k12
；十二只二极管分别为d
k1
、d
k2
、d
k3
、d
k4
、d
k5
、d
k6
、d
k7
、d
k8
、d
k9
、d
k10
、d
k11
、d
k12
；每只自关断型半导体开关的集电极与对应的每只二极管的阴极连接，每只自关断型半导体开关的发射极和对应的每只二极管的阳极连接。
[0047]
在本实施例中，p为5，多相输出储能逆变器包括5个六桥臂逆变器，分别为1号六桥臂逆变器、2号六桥臂逆变器、3号六桥臂逆变器、4号六桥臂逆变器和5号六桥臂逆变器。
[0048]
进一步地，s
k1
、s
k3
、s
k5
、s
k7
、s
k9
和s
k11
的集电极连接至所述储能单元的正极，s
k2
、s
k4
、s
k6
、s
k8
、s
k10
和s
k12
的发射极连接至所述储能单元的负极。
[0049]
优选地，多相输出逆变器的交流输出端子t
ak
为s
k1
的发射极与s
k2
的集电极连接点；
[0050]
优选地，多相输出逆变器的交流输出端子t
xk
为s
k3
的发射极与s
k4
的集电极连接点；
[0051]
优选地，多相输出逆变器的交流输出端子t
bk
为s
k5
的发射极与s
k6
的集电极连接点；
[0052]
优选地，多相输出逆变器的交流输出端子t
yk
为s
k7
的发射极与s
k8
的集电极连接点；
[0053]
优选地，多相输出逆变器的交流输出端子t
ck
为s
k9
的发射极与s
k10
的集电极连接点；
[0054]
优选地，多相输出逆变器的交流输出端子t
zk
为s
k11
的发射极与s
k12
的集电极连接点。
[0055]
本发明的第二方面提供了一种分布式直线电机供电方法，该方法包括以下步骤：
[0056]
步骤s100，构建分布式直线电机推进系统；该系统包括多相输出储能逆变器、定子绕组、定子槽和直线电机动子，其中，定子绕组为3n个，定子槽为3n 3个；其中，n≥3，并且n为正整数；多相输出储能逆变器包括n组交流输出端子集合，每组交流输出端子集合包括六个交流输出端子；其中，第k组交流输出端子集合包括t
ak
、t
xk
、t
bk
、t
yk
、t
ck
、t
zk
，k∈[1，n]；
[0057]
步骤s200，每个定子绕组均占用四个定子槽；将第m个定子绕组的左侧设置于第m个定子槽的上层；将第m个定子绕组的右侧设置于第m 3个定子槽的下层；m∈[1，3n]，并且m
为正整数；
[0058]
将交流输出端子t
ak
、t
xk
分别与第3k
‑
2个定子绕组的左侧、右侧连接；将交流输出端子t
bk
、t
yk
分别与第3k
‑
1个定子绕组的左侧、右侧连接；将交流输出端子t
ck
、t
zk
分别与第3k个定子绕组的左侧、右侧连接；
[0059]
直线电机动子沿着第一方向直线运动；第一方向为定子绕组的序号递增的方向；第一方向为定子绕组的序号递增的方向；在直线电机动子在运动过程中，当直线电机动子与预设位置的定子绕组没有任何重叠时，则控制多相输出储能逆变器使流经预设位置的定子绕组的电流为零；
[0060]
当直线电机动子在运动过程中与第3k
‑
2个定子绕组、第3k
‑
1个定子绕组或第3k个定子绕组中的任一个有重叠时，则控制多相输出储能逆变器使流经第3k
‑
2个定子绕组、第3k
‑
1个定子绕组和第3k个定子绕组的三相电流对称，且第3k
‑
2个定子绕组与第3k 1个定子绕组的电流幅值相等方向相反，对应的定子绕组中产生连续的行波磁场推动直线电机动子直线运动。
[0061]
虽然已经参考优选实施例对本发明进行了描述，但在不脱离本发明的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件，尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本发明并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。
[0062]
在本发明的描述中，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所述装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
[0063]
此外，还需要说明的是，在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
[0064]
术语“包括”或者任何其它类似用语旨在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、物品或者设备/装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其它要素，或者还包括这些过程、物品或者设备/装置所固有的要素。
[0065]
至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本发明的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本发明的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本发明的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征做出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本发明的保护范围之内。