CN101442287A - 带限压限流保护的内燃机车恒功率控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种带限压限流保护的内燃机车恒功率控制方法，是采用电流、电压、功率三个闭环相互比较的方法控制PI调节输出，通过PWM方式实现精确控制。可根据当前工况，通过输出比较的方式实现了PI调节策略的自动选择和无扰动切换，能够实现主发电机恒限压、恒限流控制，确保柴油机稳定工作和主电路的安全、可靠，从而提高内燃机车的整体牵引性能和运行的可靠性，同时也大大降低了司控人员的劳动强度和人为的安全隐患。

Description

带限压限流保护的内燃机车恒功率控制方法
技术领域：
本发明涉及一种大功率内燃机车功率控制方法和装置，尤其是一种可降低司控人员劳动强度、排除人为的安全隐患、使机车安全、可靠、高效运行的带限压限流保护的内燃机车恒功率控制方法。
背景技术：
以往的内燃机车恒功率控制通常采用模拟电路和开环控制的方法，不仅控制工况范围有限，而且容易受环境因素改变影响控制精度，电气系统冲击较大，无法实现极限情况下的控制和保护功能，不能实现柴油机完全按照最优功率曲线工作。以上所述缺点已逐渐成为影响内燃机车安全、可靠运行的瓶颈之一。
发明内容：
本发明是为了解决现有技术所存在的上述技术问题，提供一种可降低司控人员劳动强度、排除人为的安全隐患、使机车安全、可靠、高效运行的带限压限流保护的内燃机车恒功率控制方法。
本发明的技术解决方案是：一种带限压限流保护的内燃机车恒功率控制方法，其特征在于按如下步骤进行：
a.检测当前柴油机转速值、主发动机电流反馈值、电压反馈值并计算功率反馈值；
b.计算当前柴油机转速下的限流、限压、限功率值；
c.确定当前电流、电压、功率值基准值；
d.根据当前主发动机电流反馈值、电压反馈值及功率反馈值，确定PI调节参数；
e.将电流基准值及反馈值输入限流PI调节器，将电压基准值及反馈值输入限压PI调节器，将功率基准值及反馈值输入限功率PI调节器；
f.将限流PI调节器、限压PI调节器、限功率PI调节器的输出值进行比较，取其中最小值；
g.计算PWM控制参数；
h.生成励磁控制信号，对励磁机进行控制。
在b步骤后进行是否需要降低限功率值判断，是则进行降低功率限值。
本发明采用电流、电压、功率三个闭环相互比较的方法控制PI调节输出，通过PWM方式实现精确控制。可根据当前工况，通过输出比较的方式实现了PI调节策略的自动选择和无扰动切换，能够实现主发电机恒限压、恒限流控制，确保柴油机稳定工作和主电路的安全、可靠，从而提高内燃机车的整体牵引性能和运行的可靠性，同时也大大降低了司控人员的劳动强度和人为的安全隐患。
附图说明：
图1是本发明实施例的程序流程图。
图2是本发明实施例的电路原理框图。
具体实施方式：
实施例1：
本发明实施例设备连接如图2所示：设有16位单片机(Intel87C196)，励磁机、主发电机、整流柜的输出信号通过信号处理电路与单片机相接，单片机的输出再与励磁机相接。
具体控制方法按照1所示的流程进行，
a.从励磁机取值，以完成对当前柴油机转速值的检测；从主发电机输出检测主发电机电流反馈值、从整流柜的输出检测电压反馈值，将得到的检测值通过滤波、模数转换等信号处理电路处理后，输入至单片机，单片机计算电流、电压乘积，即计算出功率反馈值并存储所取得的柴油机转速值、电流反馈值、电压反馈值、功率反馈值；
b.单片机根据当前柴油机转速，通过单片机中设置的电压、电流、功率基准器生成出相应的电压、电流和功率限值，即计算当前柴油机转速下的限流、限压、限功率值；
c.通过单片机中设置的电压、电流、功率的加减载控制器，确定当前电流、电压、功率值基准值；
d.根据当前主发动机电流反馈值、电压反馈值及功率反馈值，确定PI调节参数，以保证控制系统具有优良的瞬态和稳态性能；PI调节参数即PI调节器的Kp，比例放大系数，Ki积分放大系数，其参考值是通过理论计算结合大量实验获得的；
e.将电流基准值及反馈值输入限流PI调节器，将电压基准值及反馈值输入限压PI调节器，将功率基准值及反馈值输入限功率PI调节器；限流PI调节器、限压PI调节器及限功率PI调节器均有单片机完成；
f.将限流PI调节器、限压PI调节器、限功率PI调节器的输出值进行比较，取其中最小值；
g.计算PWM控制参数；
生成励磁控制信号，对励磁机进行控制，使主发电机输出为恒功率、恒电压或恒电流。
实施例2：
基本结构及步骤同实施例1，与实施例1所不同的是在b步骤后进行是否需要降低限功率值判断，如果需要就要对柴油机转速下的限流、限压、限功率值进行降低功率限值。
本发明的控制结果是：恒功率工况，且主发电压、电流都没有达到限值时，限功率PI调节器起作用，控制柴油机沿预先给定的功率曲线输出功率；达到限压值时，限压PI调节器起作用，主发电压被限制住，不会超过限压曲线，电流、功率在一定范围内波动；达到限流值时，限流PI调节器起作用，主发电流被限制住，不会超过限流曲线，电压、功率在一定范围内波动。从而实现了机车的恒功率控制和限压、限流保护功能。
本发明的计算控制过程以定时中断为基础，不断循环，保证控制结果的稳定、可靠。以上流程使用PLM语言编程，PI调节控制应用经典的PID控制原理和理论，结合现代微机理论，将其离散化为微型控制器可以使用的控制算法，同时PWM(Pulse Width Modulation)脉宽调制为利用微处理器的数字输出来对模拟电路进行控制的一种非常有效的技术。

Claims (2)

1.一种带限压限流保护的内燃机车恒功率控制方法，其特征在于按如下步骤进行：
a.检测当前柴油机转速值、主发动机电流反馈值、电压反馈值并计算功率反馈值；
b.计算当前柴油机转速下的限流、限压、限功率值；
c.确定当前电流、电压、功率值基准值；
d.根据当前主发动机电流反馈值、电压反馈值及功率反馈值，确定PI调节参数；
e.将电流基准值及反馈值输入限流PI调节器，将电压基准值及反馈值输入限压PI调节器，将功率基准值及反馈值输入限功率PI调节器；
f.将限流PI调节器、限压PI调节器、限功率PI调节器的输出值进行比较，取其中最小值；
g.计算PWM控制参数；
h.生成励磁控制信号，对励磁机进行控制。
2.根据权利要求1所述的带限压限流保护的内燃机车恒功率控制方法，其特征在于在b步骤后进行是否需要降低限功率值判断，是则进行降低功率限值。
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