[發(fā)明專(zhuān)利]一種內(nèi)燃機(jī)車(chē)相控勵(lì)磁控制裝置及其方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210448263.X
• 申請(qǐng)日: 2012-11-12
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102916640A
• 公開(kāi)（公告）日: 2013-02-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉松柏;肖健;李小平;姚曉陽(yáng);康國(guó)良;劉智聰;肖武軍;何良;趙軍偉;黃如全;林建平;楊棟新;楊慶
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 株洲南車(chē)時(shí)代電氣股份有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): H02P9/30
• 分類(lèi)號(hào): H02P9/30
• 代理公司: 上海碩力知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所 31251
• 代理人: 王法男

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種機(jī)車(chē)控制裝置及其方法，尤其是涉及一種應(yīng)用于新型內(nèi)燃機(jī)車(chē)的相控勵(lì)磁控制裝置及其方法。

背景技術(shù)

目前國(guó)內(nèi)的交流傳動(dòng)內(nèi)燃機(jī)車(chē)勵(lì)磁控制方式主要是二級(jí)無(wú)刷勵(lì)磁方式，無(wú)刷勵(lì)磁發(fā)電機(jī)主要由主發(fā)電機(jī)、旋轉(zhuǎn)整流模塊、交流勵(lì)磁機(jī)三部分組成。微機(jī)控制交流勵(lì)磁機(jī)的勵(lì)磁電流，交流勵(lì)磁機(jī)發(fā)出的三相交流電經(jīng)旋轉(zhuǎn)整流模塊整流后送給主發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁繞組，主發(fā)電機(jī)的輸出功率根據(jù)系統(tǒng)需求來(lái)控制微機(jī)的PWM輸出。該勵(lì)磁方式存在的主要缺點(diǎn)是：控制速度慢，由于勵(lì)磁需經(jīng)過(guò)二級(jí)方式，具有控制滯后性，因此導(dǎo)致現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試容易出現(xiàn)欠勵(lì)或過(guò)勵(lì)現(xiàn)象，高轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)速變化時(shí)中間電壓波動(dòng)大，微機(jī)軟件編制也比較困難，需要運(yùn)行智能控制方式以及反復(fù)調(diào)節(jié)PID（Proportional?Integral?Derivative，比例微分積分）參數(shù)才能達(dá)到控制要求。

如附圖1所示，長(zhǎng)期以來(lái)內(nèi)燃機(jī)車(chē)上主發(fā)電機(jī)勵(lì)磁輸出控制都是采用二級(jí)勵(lì)磁方式。現(xiàn)有技術(shù)的內(nèi)燃機(jī)車(chē)相控勵(lì)磁控制裝置包括：整流器13、柴油機(jī)組14、微機(jī)勵(lì)磁裝置15，以及由勵(lì)磁發(fā)電機(jī)、主發(fā)電機(jī)和整流裝置組成的電機(jī)系統(tǒng)10。首先由微機(jī)PWM斬波控制勵(lì)磁發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁電流，勵(lì)磁發(fā)電機(jī)輸出電壓再給牽引發(fā)電機(jī)提供勵(lì)磁，微機(jī)采集主發(fā)電機(jī)輸出電壓和電流，通過(guò)計(jì)算再控制主發(fā)電機(jī)的輸出電壓。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種內(nèi)燃機(jī)車(chē)相控勵(lì)磁控制裝置及其方法，該裝置及其方法克服了目前內(nèi)燃機(jī)車(chē)勵(lì)磁控制方式導(dǎo)致控制速度慢，軟件現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試?yán)щy的技術(shù)缺陷，通過(guò)采用一級(jí)勵(lì)磁方式，簡(jiǎn)化控制環(huán)節(jié)，提高了控制效果。

為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明具體提供了一種內(nèi)燃機(jī)車(chē)相控勵(lì)磁控制裝置的技術(shù)實(shí)現(xiàn)方案，一種內(nèi)燃機(jī)車(chē)相控勵(lì)磁控制裝置，包括：相控控制板、相控驅(qū)動(dòng)板、MVB子板和三相整流橋。相控勵(lì)磁控制裝置與輔助發(fā)電機(jī)的輸出端相連，再控制主發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁電流。MVB子板將機(jī)車(chē)上的信號(hào)傳輸至相控控制板，并將相控勵(lì)磁控制裝置的反饋信號(hào)回送給機(jī)車(chē)上的控制設(shè)備。相控驅(qū)動(dòng)板驅(qū)動(dòng)輸出至三相整流橋的移相觸發(fā)脈沖信號(hào)。相控控制板接收來(lái)自相控驅(qū)動(dòng)板的三相整流橋三相交流電壓電流輸入信號(hào)，該三相交流電壓電流輸入信號(hào)經(jīng)電壓衰減和信號(hào)差分處理產(chǎn)生同步信號(hào)基準(zhǔn)，由相控控制板根據(jù)同步信號(hào)基準(zhǔn)和主發(fā)電機(jī)的電壓反饋值生成移相觸發(fā)脈沖信號(hào)，移相觸發(fā)脈沖信號(hào)經(jīng)過(guò)相控驅(qū)動(dòng)板進(jìn)行脈沖放大觸發(fā)三相整流橋的晶閘管，通過(guò)控制移相觸發(fā)脈沖信號(hào)實(shí)現(xiàn)對(duì)三相整流橋輸出電壓的控制，從而調(diào)節(jié)主發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁電流。

作為本發(fā)明一種內(nèi)燃機(jī)車(chē)相控勵(lì)磁控制裝置技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，相控控制板包括處理器最小系統(tǒng)、信號(hào)采集處理電路、邏輯處理電路、電源電路和通訊接口電路。信號(hào)采集處理電路采集來(lái)自相控驅(qū)動(dòng)板的三相整流橋三相交流電流電壓輸入信號(hào)，并輸出至處理器最小系統(tǒng)。處理器最小系統(tǒng)根據(jù)三相交流電流電壓輸入信號(hào)和主發(fā)電機(jī)的電壓反饋值進(jìn)行計(jì)算得到觸發(fā)控制角命令，并將觸發(fā)控制角命令輸出至邏輯處理電路。邏輯處理電路根據(jù)觸發(fā)控制角命令形成三相PWM控制脈沖信號(hào)，并通過(guò)相控驅(qū)動(dòng)板的脈沖觸發(fā)放大電路輸出至三相整流橋。電源電路和通訊接口電路均與處理器最小系統(tǒng)相連。

作為本發(fā)明一種內(nèi)燃機(jī)車(chē)相控勵(lì)磁控制裝置技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，相控控制板的處理器最小系統(tǒng)采集來(lái)自輔助發(fā)電機(jī)的電壓反饋信號(hào)，以及來(lái)自三相整流橋的散熱器溫度信號(hào)和傳感器信號(hào)，通過(guò)計(jì)算和控制實(shí)現(xiàn)故障檢測(cè)判斷和限制保護(hù)功能。

作為本發(fā)明一種內(nèi)燃機(jī)車(chē)相控勵(lì)磁控制裝置技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，相控控制板的處理器最小系統(tǒng)采用基于DSP的處理器；相控控制板的邏輯處理電路基于CPLD。

作為本發(fā)明一種內(nèi)燃機(jī)車(chē)相控勵(lì)磁控制裝置技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，相控驅(qū)動(dòng)板包括驅(qū)動(dòng)MOS（場(chǎng)效應(yīng)）管芯片、脈沖變壓器、限流電阻、輸出二極管和阻容吸收電路。相控控制板的邏輯處理電路產(chǎn)生的脈沖觸發(fā)信號(hào)經(jīng)過(guò)MOS管驅(qū)動(dòng)芯片對(duì)脈沖變壓器原邊進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，將脈沖觸發(fā)信號(hào)進(jìn)行電壓放大。脈沖觸發(fā)信號(hào)通過(guò)脈沖變壓器實(shí)現(xiàn)高壓電路和低壓控制電路之間的隔離，脈沖觸發(fā)信號(hào)再經(jīng)過(guò)脈沖變壓器的輸出繞組、限流電阻，輸出二極管和阻容吸收電路進(jìn)入三相整流橋的晶閘管觸發(fā)接點(diǎn)。

作為本發(fā)明一種內(nèi)燃機(jī)車(chē)相控勵(lì)磁控制裝置技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，MVB子板包括總線控制器、收發(fā)器A、收發(fā)器B、第一連接器和第二連接器。總線控制器分別與收發(fā)器A和收發(fā)器B相連，收發(fā)器A與第一連接器相連，收發(fā)器B與第二連接器相連，第一連接器與第一線纜相連，第二連接器與第二線纜相連，實(shí)現(xiàn)線路A和線路B兩路信號(hào)的數(shù)據(jù)冗余。