CN113708676A - 混合动力机车的起动励磁电路、混合动力机车及控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种混合动力机车的起动励磁电路、混合动力机车及控制方法，混合动力机车的起动励磁电路包括控制蓄电池电路和动力蓄电池电路，控制蓄电池电路电连接于所述机车的主发电机的励磁绕组并且向所述励磁绕组输送直流电；所述控制蓄电池电路包括控制蓄电池以及第一励磁接触器、第二励磁接触器；所述励磁绕组、第一励磁接触器的触头一、第一励磁电阻、第二励磁电阻、控制蓄电池、第一励磁接触器的触头二形成串联电路；第二励磁接触器的触头一与第二励磁电阻并联。动力蓄电池电路电连接于所述机车的主发电机的输出绕组并且向所述输出绕组输送交流电。本发明提出了一种混合动力机车的起动方案，兼顾燃油动力机的起动和主发电机的励磁工况。

Description

混合动力机车的起动励磁电路、混合动力机车及控制方法
技术领域
本发明涉及一种混合动力机车的起动励磁电路、混合动力机车及控制方法。
背景技术
混合动力机车如柴电混合动力机车，其柴油机主要采用主发电机电动方式起动。传统的交流机车的柴油机逆变起动时，主发电机的励磁绕组和输出绕组均由同一蓄电池进行供电和控制。
混合动力机车的燃油动力机起动时，由动力蓄电池通过逆变器给主发电机的输出绕组供电并进行控制，控制蓄电池不再是柴油机起动的主要供电来源，但动力蓄电池额定电压1500V，主发电机的励磁绕组额定电压只有80V，因此需要设计一种兼顾燃油动力机起动和主发电机的励磁工况的混合动力机车的起动励磁电路。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种混合动力机车的起动励磁电路、混合动力机车及控制方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一方面，一种混合动力机车的起动励磁电路，包括控制蓄电池电路和动力蓄电池电路，所述控制蓄电池电路电连接于所述机车的主发电机的励磁绕组并且向所述励磁绕组输送直流电；
所述控制蓄电池电路包括控制蓄电池以及第一励磁接触器、第二励磁接触器；所述励磁绕组、第一励磁接触器的触头一、第一励磁电阻、第二励磁电阻、控制蓄电池、第一励磁接触器的触头二形成串联电路；第二励磁接触器的触头一与第二励磁电阻并联；
所述动力蓄电池电路电连接于所述机车的主发电机的输出绕组并且向所述输出绕组输送交流电。
进一步地，所述动力蓄电池电路包括：动力蓄电池和变流柜；
所述变流柜包括逆变模块以及并联于逆变模块的支撑电容，其中，所述逆变模块将动力蓄电池的直流电逆变成交流电后输送给输出绕组；
所述动力蓄电池电路还包括与动力蓄电池串联的直流正端接触器、直流负端接触器，所述直流正端接触器并联预充电电路，所述预充电电路由预充电电阻和预充电接触器串联形成。
进一步地，所述起动励磁电路还包括保护装置回路，所述保护装置回路包括第一PRS保护装置、第二PRS保护装置；所述第一PRS保护装置与第二励磁接触器的触头二串联后与第一励磁接触器的触头一并联；所述第二PRS保护装置与第一励磁接触器的触头二并联。
另一方面，一种混合动力机车，包括所述的混合动力机车的起动励磁电路。
另一方面，一种根据所述的混合动力机车的起动励磁电路的控制方法，包括以下步骤：
S10，动力蓄电池电路中的预充电接触器和直流负端接触器均接通，动力蓄电池通过预充电电路给支撑电容充电，然后断开预充电接触器，所述直流正端接触器和直流负端接触器接通，动力蓄电池电路给所述机车的主发电机的输出绕组供电；
S20，第一励磁接触器的触头一、第一励磁接触器的触头二以及第二励磁接触器的触头一均接通；
第一励磁电阻接入所述控制蓄电池电路，所述控制蓄电池给所述机车的主发电机的励磁绕组提供励磁电流一；逆变模块连通将动力蓄电池的直流电逆变成交流电后输送给所述机车的主发电机的输出绕组；机车的燃油动力机可进入起动。
进一步地， 根据所述的控制方法，步骤S20后还包括以下步骤：
S30, 机车的燃油动力机起动后，所述直流正端接触器和直流负端接触器断开，所述第一励磁接触器的触头一、第一励磁接触器的触头二先断开后第二励磁接触器的触头一断开；
S40, 所述第一励磁接触器的触头一、第一励磁接触器的触头二接通，所述第一励磁电阻、第二励磁电阻接入所述控制蓄电池电路，所述控制蓄电池给所述机车的主发电机的励磁绕组提供励磁电流二；
S50，所述机车的主发电机达到惰转电压后，所述第一励磁接触器的触头一、第一励磁接触器的触头二断开。
本发明的有益效果是：本发明的混合动力机车例如优选可为柴电混合动力机车。混合动力机车的燃油动力机起动的时候，动力蓄电池电路单独给主发电机的输出绕组输送交流电，控制蓄电池电路单独给励磁绕组输送直流电。本发明提出了一种混合动力机车的起动方案，兼顾燃油动力机的起动和主发电机的励磁工况。本发明保护了支撑电容、主发电机的励磁绕组回路中的其他电气设备，延长了第一励磁接触器的触头一、第一励磁接触器的触头二、第二励磁接触器的触头一、第二励磁接触器的触头二以及第一PRS保护装置、第二PRS保护装置的使用寿命。
附图说明
下面结合附图和实施方式对本发明进一步说明。
图1是本发明的混合动力机车的起动励磁电路的电路原理图。
具体实施方式
现在结合附图对本发明作进一步的说明。这些附图均为简化的示意图仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。
如图1所示，本发明的一实施例的一种混合动力机车的起动励磁电路，包括控制蓄电池电路和动力蓄电池电路，所述控制蓄电池电路电连接于所述机车的主发电机的励磁绕组并且向所述励磁绕组输送直流电。
所述控制蓄电池电路包括控制蓄电池以及第一励磁接触器、第二励磁接触器；所述励磁绕组、第一励磁接触器的触头一、第一励磁电阻、第二励磁电阻、控制蓄电池、第一励磁接触器的触头二形成串联电路；第二励磁接触器的触头一与第二励磁电阻并联。
所述动力蓄电池电路电连接于所述机车的主发电机的输出绕组并且向所述输出绕组输送交流电。
进一步地，所述动力蓄电池电路包括：动力蓄电池和变流柜；所述变流柜包括逆变模块以及并联于逆变模块的支撑电容，其中，所述逆变模块将动力蓄电池的直流电逆变成交流电后输送给输出绕组。
所述动力蓄电池电路还包括与动力蓄电池串联的直流正端接触器、直流负端接触器，所述直流正端接触器并联预充电电路，所述预充电电路由预充电电阻和预充电接触器串联形成。
进一步地，所述起动励磁电路还包括保护装置回路，所述保护装置回路包括第一PRS保护装置、第二PRS保护装置；所述第一PRS保护装置与第二励磁接触器的触头二串联后与第一励磁接触器的触头一并联；所述第二PRS保护装置与第一励磁接触器的触头二并联。
起动励磁电路中采用第一PRS保护装置、第二PRS保护装置进行过压保护，增加第一PRS保护装置、第二PRS保护装置吸收接触器触头分断的电弧能量，释放第一励磁接触器的触头一、第一励磁接触器的触头二、第二励磁接触器的触头一、第二励磁接触器的触头二断开时主发电机的励磁绕组产生的反向电动势以保护回路中的电气设备，还可以保护主发励磁控制器，所述主发励磁控制器与主发电机的励磁绕组并联。在保护装置回路中串入第二励磁接触器的触头二，在控制蓄电池与励磁绕组断开后，第二励磁接触器的触头二断开可避免第一PRS保护装置的内部电容长期串联在电路中频繁充放电从而过热烧损。
另一方面，一种混合动力机车，包括所述的混合动力机车的起动励磁电路。
另一方面，一种根据所述的混合动力机车的起动励磁电路的控制方法，包括以下步骤：
S10，动力蓄电池电路中的预充电接触器和直流负端接触器均接通，动力蓄电池通过预充电电路给支撑电容充电，然后断开预充电接触器，所述直流正端接触器和直流负端接触器接通，动力蓄电池电路给所述机车的主发电机的输出绕组供电；
S20，第一励磁接触器的触头一、第一励磁接触器的触头二以及第二励磁接触器的触头一均接通；
第一励磁电阻接入所述控制蓄电池电路，所述控制蓄电池给所述机车的主发电机的励磁绕组提供励磁电流一；逆变模块连通将动力蓄电池的直流电逆变成交流电后输送给所述机车的主发电机的输出绕组；机车的燃油动力机可进入起动。
进一步地， 根据所述的控制方法，步骤S20后还包括以下步骤：
S30, 机车的燃油动力机起动后，所述直流正端接触器和直流负端接触器断开，所述第一励磁接触器的触头一、第一励磁接触器的触头二先断开后第二励磁接触器的触头一断开；
S40, 所述第一励磁接触器的触头一、第一励磁接触器的触头二接通，所述第一励磁电阻、第二励磁电阻接入所述控制蓄电池电路，所述控制蓄电池给所述机车的主发电机的励磁绕组提供励磁电流二；
S50，所述机车的主发电机达到惰转电压后，所述第一励磁接触器的触头一、第一励磁接触器的触头二断开。
混合动力机车的燃油动力机起动的时候，动力蓄电池电路单独给机车的主发电机的输出绕组输送交流电，控制蓄电池电路单独给励磁绕组输送直流电以营造磁场氛围。
在动力蓄电池给逆变模块提供直流电以逆变出用于给输出绕组输送的交流电之前，动力蓄电池通过预充电接触器和预充电电阻给变流柜中的支撑电容充电，即，预充电接触器和直流负端接触器均接通，同时直流正端接触器打开，从而电流由动力蓄电池流经预充电电阻、预充电接触器后流入支撑电容，以便于给支撑电容预充电，然后断开预充电接触器，直流正端接触器和直流负端接触器接通，完成动力蓄电池的投入使用，即给变流柜供电以逆变成交流电输送给输出绕组。本实施例的设计中，通过预充电接触器控制支撑电容预充电，防止高压直接接入造成支撑电容击穿，保护了支撑电容以及其他电气设备。
工作的时候，动力蓄电池电路向主发电机的输出绕组提供交流电以使交流电经过输出绕组，同时，第一励磁接触器的触头一、第一励磁接触器的触头二闭合，第二励磁接触器的触头一闭合，第一励磁电阻串联接入控制蓄电池电路，并且该控制蓄电池电路向主发电机的励磁绕组提供直流电以形成磁场，有交流电经过的输出绕组切割磁场而产生旋转力，机车的燃油动力机可进入起动。动力蓄电池电路停止给主发电机供电，或者动力蓄电池电路和控制蓄电池电路同时停止供电后，由控制蓄电池电路再重新供电。第二励磁接触器的触头一断开，以将第一励磁电阻和第二励磁电阻串联加入控制蓄电池电路，得到一个相对小的电流即励磁电流二给励磁绕组供电以形成稳定的磁场，以形成机车稳定工作所需要的磁场，控制蓄电池电路采用分时串联形式得到两种大小不同的电流，大电流即励磁电流一满足起动的需要，小电流即励磁电流二满足起动后平稳运行的需要，节约能源。
本发明的混合动力机车例如优选可为柴电混合动力机车。本发明提出了一种混合动力机车的起动方案，兼顾燃油动力机的起动和主发电机的励磁工况。本发明保护了支撑电容、主发电机的励磁绕组回路中的其他电气设备，延长了第一励磁接触器的触头一、第一励磁接触器的触头二、第二励磁接触器的触头一、第二励磁接触器的触头二以及第一PRS保护装置、第二PRS保护装置的使用寿命。
上述实施方式只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并加以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (6)

1.一种混合动力机车的起动励磁电路，其特征在于，包括控制蓄电池电路和动力蓄电池电路，
所述控制蓄电池电路电连接于所述机车的主发电机的励磁绕组并且向所述励磁绕组输送直流电；
所述控制蓄电池电路包括控制蓄电池以及第一励磁接触器、第二励磁接触器；所述励磁绕组、第一励磁接触器的触头一、第一励磁电阻、第二励磁电阻、控制蓄电池、第一励磁接触器的触头二形成串联电路；第二励磁接触器的触头一与第二励磁电阻并联；
所述动力蓄电池电路电连接于所述机车的主发电机的输出绕组并且向所述输出绕组输送交流电。
2.根据权利要求1所述的混合动力机车的起动励磁电路，其特征在于，所述动力蓄电池电路包括：动力蓄电池和变流柜；
所述变流柜包括逆变模块以及并联于逆变模块的支撑电容，其中，所述逆变模块将动力蓄电池的直流电逆变成交流电后输送给输出绕组；
所述动力蓄电池电路还包括与动力蓄电池串联的直流正端接触器、直流负端接触器，所述直流正端接触器并联预充电电路，所述预充电电路由预充电电阻和预充电接触器串联形成。
3.根据权利要求1所述的混合动力机车的起动励磁电路，其特征在于，所述起动励磁电路还包括保护装置回路，所述保护装置回路包括第一PRS保护装置、第二PRS保护装置；所述第一PRS保护装置与第二励磁接触器的触头二串联后与第一励磁接触器的触头一并联；所述第二PRS保护装置与第一励磁接触器的触头二并联。
4.一种混合动力机车，其特征在于，包括权利要求1-3任一项所述的混合动力机车的起动励磁电路。
5.一种根据权利要求2所述的混合动力机车的起动励磁电路的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
S10，动力蓄电池电路中的预充电接触器和直流负端接触器均接通，动力蓄电池通过预充电电路给支撑电容充电，然后断开预充电接触器，所述直流正端接触器和直流负端接触器接通，动力蓄电池电路给所述机车的主发电机的输出绕组供电；
S20，第一励磁接触器的触头一、第一励磁接触器的触头二以及第二励磁接触器的触头一均接通；
第一励磁电阻接入所述控制蓄电池电路，所述控制蓄电池给所述机车的主发电机的励磁绕组提供励磁电流一；逆变模块连通将动力蓄电池的直流电逆变成交流电后输送给所述机车的主发电机的输出绕组；机车的燃油动力机可进入起动。
6.根据权利要求5所述的控制方法，其特征在于，步骤S20后还包括以下步骤：
S30, 机车的燃油动力机起动后，所述直流正端接触器和直流负端接触器断开，所述第一励磁接触器的触头一、第一励磁接触器的触头二先断开后第二励磁接触器的触头一断开；
S40, 所述第一励磁接触器的触头一、第一励磁接触器的触头二接通，所述第一励磁电阻、第二励磁电阻接入所述控制蓄电池电路，所述控制蓄电池给所述机车的主发电机的励磁绕组提供励磁电流二；
S50，所述机车的主发电机达到惰转电压后，所述第一励磁接触器的触头一、第一励磁接触器的触头二断开。
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