[发明专利]一种内燃机车相控励磁控制装置及其方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种机车控制装置及其方法，尤其是涉及一种应用于新型内燃机车的相控励磁控制装置及其方法。

背景技术

目前国内的交流传动内燃机车励磁控制方式主要是二级无刷励磁方式，无刷励磁发电机主要由主发电机、旋转整流模块、交流励磁机三部分组成。微机控制交流励磁机的励磁电流，交流励磁机发出的三相交流电经旋转整流模块整流后送给主发电机的励磁绕组，主发电机的输出功率根据系统需求来控制微机的PWM输出。该励磁方式存在的主要缺点是：控制速度慢，由于励磁需经过二级方式，具有控制滞后性，因此导致现场调试容易出现欠励或过励现象，高转速和转速变化时中间电压波动大，微机软件编制也比较困难，需要运行智能控制方式以及反复调节PID（Proportional Integral Derivative，比例微分积分）参数才能达到控制要求。

如附图1所示，长期以来内燃机车上主发电机励磁输出控制都是采用二级励磁方式。现有技术的内燃机车相控励磁控制装置包括：整流器13、柴油机组14、微机励磁装置15，以及由励磁发电机、主发电机和整流装置组成的电机系统10。首先由微机PWM斩波控制励磁发电机的励磁电流，励磁发电机输出电压再给牵引发电机提供励磁，微机采集主发电机输出电压和电流，通过计算再控制主发电机的输出电压。

发明内容

本发明的目的是提供一种内燃机车相控励磁控制装置及其方法，该装置及其方法克服了目前内燃机车励磁控制方式导致控制速度慢，软件现场调试困难的技术缺陷，通过采用一级励磁方式，简化控制环节，提高了控制效果。

为了实现上述发明目的，本发明具体提供了一种内燃机车相控励磁控制装置的技术实现方案，一种内燃机车相控励磁控制装置，包括：相控控制板、相控驱动板、MVB子板和三相整流桥。相控励磁控制装置与辅助发电机的输出端相连，再控制主发电机的励磁电流。MVB子板将机车上的信号传输至相控控制板，并将相控励磁控制装置的反馈信号回送给机车上的控制设备。相控驱动板驱动输出至三相整流桥的移相触发脉冲信号。相控控制板接收来自相控驱动板的三相整流桥三相交流电压电流输入信号，该三相交流电压电流输入信号经电压衰减和信号差分处理产生同步信号基准，由相控控制板根据同步信号基准和主发电机的电压反馈值生成移相触发脉冲信号，移相触发脉冲信号经过相控驱动板进行脉冲放大触发三相整流桥的晶闸管，通过控制移相触发脉冲信号实现对三相整流桥输出电压的控制，从而调节主发电机的励磁电流。

作为本发明一种内燃机车相控励磁控制装置技术方案的进一步改进，相控控制板包括处理器最小系统、信号采集处理电路、逻辑处理电路、电源电路和通讯接口电路。信号采集处理电路采集来自相控驱动板的三相整流桥三相交流电流电压输入信号，并输出至处理器最小系统。处理器最小系统根据三相交流电流电压输入信号和主发电机的电压反馈值进行计算得到触发控制角命令，并将触发控制角命令输出至逻辑处理电路。逻辑处理电路根据触发控制角命令形成三相PWM控制脉冲信号，并通过相控驱动板的脉冲触发放大电路输出至三相整流桥。电源电路和通讯接口电路均与处理器最小系统相连。

作为本发明一种内燃机车相控励磁控制装置技术方案的进一步改进，相控控制板的处理器最小系统采集来自辅助发电机的电压反馈信号，以及来自三相整流桥的散热器温度信号和传感器信号，通过计算和控制实现故障检测判断和限制保护功能。

作为本发明一种内燃机车相控励磁控制装置技术方案的进一步改进，相控控制板的处理器最小系统采用基于DSP的处理器；相控控制板的逻辑处理电路基于CPLD。

作为本发明一种内燃机车相控励磁控制装置技术方案的进一步改进，相控驱动板包括驱动MOS（场效应）管芯片、脉冲变压器、限流电阻、输出二极管和阻容吸收电路。相控控制板的逻辑处理电路产生的脉冲触发信号经过MOS管驱动芯片对脉冲变压器原边进行驱动，将脉冲触发信号进行电压放大。脉冲触发信号通过脉冲变压器实现高压电路和低压控制电路之间的隔离，脉冲触发信号再经过脉冲变压器的输出绕组、限流电阻，输出二极管和阻容吸收电路进入三相整流桥的晶闸管触发接点。

作为本发明一种内燃机车相控励磁控制装置技术方案的进一步改进，MVB子板包括总线控制器、收发器A、收发器B、第一连接器和第二连接器。总线控制器分别与收发器A和收发器B相连，收发器A与第一连接器相连，收发器B与第二连接器相连，第一连接器与第一线缆相连，第二连接器与第二线缆相连，实现线路A和线路B两路信号的数据冗余。