CN101468607B - 内燃机车低恒速控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明的内燃机车低恒速控制方法根据现场需要划分柴油机转速挡位，采用机车速度和主发电机电流两个独立的闭环，对机车速度误差信号和主发电机电流误差信号分别进行PI调节运算，得出励磁脉冲宽度控制信号PW1和PW2，按其中较小的数值控制主发电机PWM励磁电流，既可以保证机车的低恒速运行，又可以保证对主发电机电流的限流，具有非常良好的控制精度和速度稳定度，保证主整流柜和牵引电机的通风量。

Description

内燃机车低恒速控制方法

技术领域

本发明属于内燃机车技术领域，尤其涉及一种内燃机车低恒速控制方法。

背景技术

近年来，为了提高铁路列车的装车效率，一些煤矿采用了先进的快速定量装车技术装备，要求车辆在装车站料斗的正下方以0.5～1Km/h的速度匀速通过，实现自动装车。这种装车方式要求列车在负载不断变化的情况下以低恒速运行。为了使列车实现这种低恒速运行，使用了一种被称为“铁牛”的电传动装置，通过电动机带动钢丝绳拖动车辆恒速运行，实现自动装车，该传动方式能源消耗量大，生产效率低，操作困难，随着产量的日益提高，该传动方式已不能满足现场的要求。随后尝试用机车恒定励磁的控制方式来实现机车的准恒速运行。但是，机车速度稳态精度差，在负载扰动的情况下，机车速度波动大，有时甚至出现走走停停的情况，影响生产效率和生产安全。

发明内容

本发明的目的就是克服上述现有技术之不足，提供一种安全可靠、控制精确、稳定的内燃机车低恒速控制方法。

本发明的目的是这样实现的，一种内燃机车低恒速控制方法，采取以下步骤：

(1)采集主发电机电流信号、机车速度信号、柴油机转速信号、加/减载信号、手柄位信号、低恒速模式指令；

(2)根据主手柄的位置及柴油机转速向控制系统发出机车速度给定值以及主发电机电流给定值；

(3)斜坡处理机车速度给定值和主发电机电流给定值，得出控制机车速度斜坡给定值及主发电机电流斜坡给定值；

(4)机车速度斜坡给定值与机车速度信号值相比较，得出机车速度误差信号，主发电机电流斜坡给定值与主发电机电流信号值相比较，得出主发电机电流误差信号；

(5)对机车速度误差信号进行PI调节运算，得出励磁脉冲宽度控制信号PW1，对主发电机电流误差信号进行PI运算，得出励磁脉冲宽度控制信号PW2；

(6)将PW1和PW2进行比较，按其中较小的数值控制主发电机PWM励磁电流。

(7)返回步骤(1)。

为了更好地实现本发明的目的，在上述步骤(1)和(2)之间增加如下步骤：

(1.1)对柴油机转速划分为N个挡位，每一挡位的柴油机转速对应不同的主发电机电流给定值，根据主发电机电流信号值算出所处区域的主发电机电流给定值及对应挡位的柴油机转速给定值；

(1.2)如果主发电机电流从一个区域变化为另一个区域，则更新柴油机转速给定值和主发电机电流给定值。

本发明的技术方案采用机车速度和主发电机电流两个独立的闭环，交替控制主发电机的励磁电流，既可以保证机车的低恒速运行，又可以保证对主发电机电流的限流，具有非常良好的控制精度和速度稳定度。另外，根据现场情况，将柴油机转速分为几个挡位，可随负载的变化，调整柴油机转速来满足不同负载下对柴油机输出功率的要求，保证主整流柜和牵引电机的通风量。不仅解决了煤矿低恒速装车问题，而且还满足了列车低恒速上下轮渡的要求。

附图说明

附图1为本发明实施例的电路原理示意图。

附图2为本发明实施例的主程序流程框图。

附图3为本发明实施例的柴油机转速调节子程序流程框图。

附图4为本发明实施例的机车速度及主发电机电流控制子程序流程框图。

附图5为主发电机电流与柴油机转速对应关系曲线。

具体实施方式

参看附图1，实现本发明控制方法的系统硬件主要由内燃机车微机控制器DLC、和一些信号装置组成。信号装置是微机控制系统与机车系统之间的信号转换装置，包含检测主发电机的电压模块、检测主发电机的电流模块、检测机车速度的变压隔离模块等，它将机车上的模拟信号(包括电压、电流)和频率信号(机车速度、柴油机转速)经过隔离转换输送给微机控制器DLC，DLC再将控制信号送往励磁机EXC、柴油调速器，通过调节柴油机转速和主发电机TA的电流来实现机车的低恒速运行。

下面详细说明本发明实施例的控制方法步骤。参看图2，控制程序从框1开始，然后进入框2，对系统进行初始化，对寄存器及变量的配置进行赋值初始化，例如将低恒速运行时的柴油机转速给定值划分为600rpm、700rpm、800rpm、900rpm、1000rpm五个挡位，对应这五个转速挡位的主发电机电流给定值为3890A、4600A、5180A、5840A、6360A五个值，如附图5所示。然后进入框3，采集传感器及开关信号。传感器信号包括主发电机电流信号、主发电机电压信号、机车速度信号、柴油机转速信。开关信号包括：加/减载信号、手柄位信号、低恒速模式指令。然后进入循环判断框4，如果柴油机转速大于400rpm，则程序向下进入循环判断框5，如果手柄位置是在加载位，则程序进入判断框6，如果不是低恒速模式，则程序进入框9，调用正常牵引子程序；如果是低恒速模式，则程序进入框7，调用柴油机转速控制子程序。执行完柴油机转速控制子程序后，程序进入框8，调用机车速度及主发电机电流控制子程序。

参看图3，详细说明柴油机转速控制子程序。程序从入口框7.1，进入判断框7.2，如果尚未完成柴油机转速给定初始化，则程序进入框7.13，进行柴油机转速给定初始化，然后进入比较判断框7.9；如果已完成柴油机转速给定初始化，则程序向下进入框7.3，检测主发电机电流反馈。然后程序进入框7.4，计算对应主发电机给定值及柴油机转速给定值。然后，程序进入判断框7.5，如果计算出的结果与原有柴油机转速给定值相等，则程序进入框7.12，将时间计数器复位，然后进入判断框7.9；如果计算的结果与原有柴油机转速给定值不相等，则程序进入框7.6，时间计数器进行延时计时，然后进入判断框7.7。如果延时时间未到，则程序进入判断框7.9；如果延时时间到，则程序进入框7.8，更新柴油机转速给定值和主发电机电流给定值，然后进入判断框7.9。在判断框7.9，对柴油机实时转速与给定值进行比较。如果柴油机实时转速等于给定值，则程序进入出口框7.11；如果柴油机实时转速不等于给定值，则程序进入框7.10，对柴油机转速进行调节，然后再进入出口框7.11。

参看图4，详细说明机车速度及主发电机电流控制子程序。程序从入口框8.1进入框8.2，计算机车速度给定值及主发电机电流给定值。然后进入框8.3，对这两个给定值进行斜坡处理，生成两个相应的斜坡给定值，即让斜坡给定值以一定的斜率逐渐升至框8.2算出的给定值。然后进入框8.4，机车速度反馈值与机车速度斜坡给定值比较，得出机车速度差；主发电机电流反馈值与主发电机电流斜坡给定值比较，得出主发电机电流差。然后进入框8.5，对机车速度差进行PI运算，得出励磁脉冲宽度控制信号PW1；对主发电机电流差进行PI运算，得出励磁脉冲宽度控制信号PW2。然后进入比较判断框8.6，如果PW1≮PW2，则程序进入8.10，令励磁脉冲宽度PW＝PW2，然后进入框8.8；如果PW1＜PW2，则进入框8.7，令励磁脉冲宽度PW＝PW1，然后进入框8.8。在框8.8，用PW控制PWM主发电机励磁电流输出。然后程序从出口框8.9回到主程序的框3。

Claims (2)

1.一种内燃机车低恒速控制方法，其特征在于采取以下步骤： 

(1)采集主发电机电流信号、机车速度信号、柴油机转速信号、加/减载信号、手柄位信号、低恒速模式指令； 

(2)根据主手柄的位置及柴油机转速向控制系统发出机车速度给定值以及主发电机电流给定值； 

(3)斜坡处理机车速度给定值和主发电机电流给定值，得出机车速度斜坡给定值及主发电机电流斜坡给定值； 

(4)机车速度斜坡给定值与机车速度信号值相比较，得出机车速度误差信号，主发电机电流斜坡给定值与主发电机电流信号值相比较，得出主发电机电流误差信号； 

(5)对机车速度误差信号进行PI调节运算，得出励磁脉冲宽度控制信号PW1，对主发电机电流误差信号进行PI运算，得出励磁脉冲宽度控制信号PW2； 

(6)将PW1和PW2进行比较，按其中较小的数值控制主发电机PWM励磁电流；

(7)返回步骤(1)。 

2.根据权利要求1所述的内燃机车低恒速控制方法，其特征在于在步骤(1)和(2)之间增加如下步骤： 

(1.1)对柴油机转速划分为N个挡位，每一挡位的柴油机转速对应不同的主发电机电流给定值，根据主发电机电流信号值算出所处区域的主发电机电流给定值及对应挡位的柴油机转速给定值； 

(1.2)如果主发电机电流从一个区域变化为另一个区域，则 更新柴油机转速给定值和主发电机电流给定值。 

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