[發明專利]交流傳動內燃機車的主輔發電機超寬頻勵磁裝置

有效

• 申請號: 201710596543.8
• 申請日: 2017-07-20
• 公開（公告）號: CN107294444B
• 公開（公告）日: 2019-07-26
• 發明（設計）人: 李國鋒;李勇斌;武彩生;霍志新;陳建峰
• 申請（專利權）人: 中車永濟電機有限公司
• 主分類號: H02P9/36
• 分類號: H02P9/36
• 代理公司: 太原科衛專利事務所(普通合伙) 14100
• 代理人: 朱源

本發明涉及發電機勵磁裝置，具體為交流傳動內燃機車的主輔發電機超寬頻勵磁裝置。解決超寬頻勵磁控制僅通過采樣硬件電路或軟件計算采樣，電壓和頻率采樣誤差大的問題。本發明通過硬件測頻設備加軟件計算的方法來配合進行同步檢測，克服了高頻下采樣誤差大的問題，保證了PMW控制和勵磁電源的實時同步性，實現了交流傳動內燃機車的主輔發電機在高頻輸出下的精準超寬頻勵磁控制。本發明尤其適用于干線內燃機車的牽引發電機組。

技術領域

本發明涉及發電機勵磁裝置，具體為交流傳動內燃機車的主輔發電機超寬頻勵磁裝置。

背景技術

大功率內燃機車對于鐵路運輸的發展及其重要，隨著交流電傳動技術的發展和普及，交流電傳動技術已在新型內燃機車的傳動系統中得到應用，內燃機車的關鍵系統控制技術目前仍掌握在少數發達國家公司，因此進行內燃機車交流傳動系統的研究，對于提升鐵路裝備制造水平具有重要意義。

內燃機車的能量來源于柴油機，并通過主輔發電機產生電能，驅動牽引逆變器和牽引電機。其中，內燃機車主輔發電機的外特性直接影響到機車的牽引性能。而外特性的精準控制由勵磁控制裝置完成。

常用的發電機勵磁整流方式通常有兩種：

全控橋整流方式：這種方式通常的應用對象是工頻發電機組勵磁，頻率范圍是50-60HZ范圍。

整流+斬波方式：這種方式通常的應用對象是電壓和頻率都可調的發電機組，頻率范圍通常是10-70HZ。

對于干線內燃機車的牽引發電機組，由于負載特性的需要，通常發電機輸出頻率范圍是20-133.3赫茲（HZ）,以適應負載電機的轉速和轉矩特性要求。

相對于工頻勵磁控制技術，通常我們把輸出頻率大于100HZ的發電機勵磁控制稱為超寬頻勵磁控制。

通常，50-60赫茲及以下的全控整流勵磁控制裝置采用硬件測頻設備同步采樣電路（也稱為跟蹤采樣），即為了使采樣頻率fs始終與系統實際運行的頻率f1保持固定的比例關系N=fs/f1，采樣頻率隨系統運行的頻率的變化而實時地調整，實現全控整流電路的實時開放角的精準控制，從而控制輸出電壓或電流的大小。

而對于輸出頻率大于100HZ甚至到150HZ的發電機的全控整流勵磁控制，則由于在高頻階段，由于全控橋勵磁控制電路的影響，發電機輸出波形電壓產生畸變，電壓和頻率采樣易產生誤差，僅通過采樣硬件電路或軟件計算采樣無法實現系統的精準控制，較大的采樣誤差會使系統產生嚴重的漂移和系統紊亂，導致系統無法正常工作。

發明內容

本發明解決超寬頻勵磁控制僅通過采樣硬件電路或軟件計算采樣，電壓和頻率采樣誤差大的問題，提供一種交流傳動內燃機車的主輔發電機超寬頻勵磁裝置。該超寬頻勵磁裝置通過硬件測頻設備加軟件計算的方法來配合進行同步檢測，保證PMW控制和勵磁電源的實時同步性，實現對全控橋勵磁裝置的精準控制。

本發明是采用如下技術方案實現的：交流傳動內燃機車的主輔發電機超寬頻勵磁裝置，包括由晶閘管SCR1~SCR6 組成的三相全控整流橋主電路和控制電路，所述控制電路包括采樣板、同步板和控制板；

采樣板包括直流輸出電壓傳感器和DC/AC轉換模塊，直流輸出電壓傳感器采集發電機輸出電壓并經DC/AC轉換模塊轉換成交流，送入后續的同步板。選用直流輸出電壓傳感器可有效避免因發電機輸出波形電壓畸變而造成的采樣電壓誤差大的問題，即直流輸出電壓傳感器的直流輸出采樣電壓不受發電機輸出波形電壓畸變的影響。

采樣板送入的三相交流電源 U、V、W 進入同步板后，經過互感器變換、隔離轉換之后，經過零比較器變為三相同步弱電交流電壓AT、BT、CT 180⁰ 方波（15V）信號，為控制板提供同步信號；