CN113949140A - 一种防止蓄电池充电过压的软件控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及充电过压保护技术领域,具体涉及一种防止蓄电池充电过压的软件控制方法;包括:S1、CPU上电开始工作;S2、通过频率量检测通道,检测柴油机转速值,并通过开关量通道检测B1空压机接触器反馈;S3、判断柴油机转速是否大于500rpm。本发明中,微机系统控制直流除尘风机工作消耗了辅助发电侧脉冲链能量,尽量平衡辅发系统中的辅助发电侧和蓄电池侧充电和被充电之间的电压平衡,并且微机系统软件根据柴油机大于900rpm转速,合理地设定了在空压机长时间工作时不同柴油机转速对应不同的辅发电压基准值,使得整个辅助发电系统运用状况良好,实际蓄电池充电电压一直保持在74±2V区间,满足了技术要求。
Description
技术领域
本发明涉及充电过压保护技术领域,具体涉及一种防止蓄电池充电过压的软件控制方法。
背景技术
许多的内燃机车辅助发电系统输出电压采用的是74V电压标准,由于受整个机车空间设计的限制,其辅助发电机要求采用的是体积小交流发电机,发出的交流电在经过整流后为74V直流电再给辅助系统供电。该交流辅助发电机由动力源柴油机通过皮带轮带动发电,可很大程度上节省机车设计空间。但是在实际机车运用过程中发现,由于配属该地区铁路状况差,机车所牵引的车辆陈旧,空气连接管路漏风现象比较严重,辅助系统带动的空压机长时间工作。所产生的后果是:空压机长时间工作充风,就会导致辅助发电给蓄电池充电电压会持续上升,一直到过压继电器动作,切断辅助发电机的励磁回路,导致机车辅助回路不发电。
在现有技术中,如中国专利号为:CN 101557121 B的“一种机车充电机的控制装置及控制方法”,设定辅助发电电路电压基准值,检测辅助发电电路实际电压值,将二者差值送入PI调节计算。该PI调节器的输出信号为驱动器的输入控制信号,该控制信号经驱动器放大后控制辅助发电机的励磁,使辅助发电机发出的交流电经过整流后为74V直流电保持恒定。
但现有技术中,微机控制系统所能检测到的只是图示波形中的有效值74V,针对细小的尖峰电压和脉冲链微机控制系统无法检测得到,因此如果采用现有的技术方案,在空压机短时间工作情况下,会保持辅助发电机输出的74V直流电恒定,但是空压机长时间工作充风,依然会最终导致蓄电池充电电压过高,过压继电器保护动作,切断辅助发电。
发明内容
针对现有技术所存在的上述缺点,本发明的目的在于提供一种防止蓄电池充电过压的软件控制方法,本发明中,微机系统控制直流除尘风机工作消耗了辅助发电侧脉冲链能量,尽量平衡辅发系统中的辅助发电侧和蓄电池侧充电和被充电之间的电压平衡,并且微机系统软件根据柴油机大于900rpm转速,合理地设定了在空压机长时间工作时不同柴油机转速对应不同的辅发电压基准值,使得整个辅助发电系统运用状况良好,实际蓄电池充电电压一直保持在74±2V区间,满足了技术要求。
为实现上述目的,本发明提供了如下技术方案:
一种防止蓄电池充电过压的软件控制方法,包括:
S1、CPU上电开始工作;
S2、通过频率量检测通道,检测柴油机转速值,并通过开关量通道检测B1空压机接触器反馈;
S3、判断柴油机转速是否大于500rpm;
S4、在柴油机转速大于500rpm时,则调用空压机接触器计时子程序;
S5、调用辅助发电励磁控制子程序;
S6、调用除尘风机控制子程序;
S7、主程序结束;
微机系统根据检测到的柴油机转速,分为三个阶段600~900rpm、900~1300rpm、1300~1800rpm,分别对应第一阶段、第二阶段和第三阶段。
本发明进一步设置为:在步骤S3中,若判断为柴油机转速未大于500rpm时,则停止辅助发电,控制HSO输出B3输出最小PWM脉宽,直接转入步骤S7。
本发明进一步设置为:在步骤S4中,调用空压机接触器计时子程序的步骤为:
S40、开始;
S41、条件判断B1空压机接触器反馈是否闭合;
S42、在B1空压机接触器反馈为闭合时,则进入空压机工作,T1ON开始计时,同时T1OFF清零;
S43、返回主程序。
本发明进一步设置为:在步骤S41中,若判断B1空压机接触器反馈未闭合时,则空压机停止,T1OFF开始计时,同时T1ON清零,并转入步骤S43中。
本发明进一步设置为:在步骤S5中,调用辅助发电励磁控制子程序的步骤为:
S50、CPU开始工作;
S51、条件判断B1反馈是否闭合与T1OFF是否小于500S;
S52、条件判断为是,则转入条件判断柴油机转速是否大于900rpm;
S53、条件判断为是,则转入条件判断柴油机转速是否大于1300rpm;
S54、条件判断为是,则意味着柴油机工作在第三阶段,辅发电压基准=74-1÷900×即时柴油机转速,恒压闭环控制基准需要实时调整;
S55、CPU闭环控制HSO输出B3的PWM脉宽,进行恒压调节;
S56、返回主程序。
本发明进一步设置为:在步骤S51中,条件判断为否,则将当前的辅助发电电压基准赋值74V,并转入步骤S55中;
在步骤S52中,条件判断为否,则将当前的辅助发电电压基准赋值74V,并转入步骤S55中;
在步骤S53中,条件判断为否,意味着柴油机工作在第二阶段,辅发电压基准=74-1÷1300×即时柴油机转速,恒压闭环控制基准需要实时调整,转入步骤S55中。
本发明进一步设置为:在步骤S6中,调用除尘风机控制子程序的步骤为:
S60、开始;
S61、条件判断柴油机转速是否大于1300rpm;
S62、条件判断为否,则转入条件判断B1反馈是否闭合与T1OFF是否小于500S;
S63、条件判断B1是否反馈闭合与T1OFF是否小于500S;
S64、条件判断为是,则转入条件判断T1ON是否大于300S;
S65、条件判断为是,则转入条件判断柴油机转速是否大于900rpm;
S69、条件判断为是,则说明柴油机工作在900~1300rpm第二个阶段,转入条件判断T2ON是否大于210S;
S66、条件判断为是,则CPU控制B2输出1,除尘风机开始工作,同时CPU计时T2ON;
S67、返回主程序。
本发明进一步设置为:在步骤S61中,条件判断为是,则意味着柴油机工作在第三阶段,转入步骤S67;
在步骤S62中,条件判断为否,则转入步骤S66中;
在步骤S63中,条件判断为否,则转入步骤S66中;
在步骤S64中,条件判断为否,则条件判断T2ON是否大于120S;
若条件判断为是,则转入步骤S66中;
若条件判断为否,则CPU控制B2输出1,除尘风机工作,T20N计时,并转入步骤S67中。
本发明进一步设置为:在步骤S69中,条件判断为否,则CPU控制B2输出1,除尘风机工作,T20N计时,并转入步骤S67中。
有益效果
采用本发明提供的技术方案,与已知的公有技术相比,具有如下有益效果:
本发明中,微机系统控制直流除尘风机工作消耗了辅助发电侧脉冲链能量,尽量平衡辅发系统中的辅助发电侧和蓄电池侧充电和被充电之间的电压平衡,并且微机系统软件根据柴油机大于900rpm转速,合理地设定了在空压机长时间工作时不同柴油机转速对应不同的辅发电压基准值,使得整个辅助发电系统运用状况良好,实际蓄电池充电电压一直保持在74±2V区间,满足了技术要求。
附图说明
图1为本发明的主程序流程图;
图2为本发明的空压机接触器计时流程图;
图3为本发明的辅助发电励磁控制子程序流程图;
图4为发明的除尘风机控制子程序流程图;
图5为本发明中机车辅助发电电路。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然,所描述的实施例是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
下面结合实施例对本发明作进一步的描述。
实施例1
请参阅图1-5,一种防止蓄电池充电过压的软件控制方法,包括:
步骤一、CPU上电开始工作;
步骤二、通过频率量检测通道,检测柴油机转速值,并通过开关量通道检测B1空压机接触器反馈;
步骤三、判断柴油机转速是否大于500rpm;
步骤四、在柴油机转速大于500rpm时,则调用空压机接触器计时子程序;
步骤五、调用辅助发电励磁控制子程序;
步骤六、调用除尘风机控制子程序;
步骤七、主程序结束;
微机系统根据检测到的柴油机转速,分为三个阶段600~900rpm、900~1300rpm、1300~1800rpm,分别对应第一阶段、第二阶段和第三阶段。
如图1和图5所示,主程序流程为:CPU上电开始工作,通过频率量检测通道,检测柴油机转速值,同时通过开关量通道检测B1空压机接触器反馈:闭合或断开。进入条件判断柴油机转速是否大于500rpm,如果框条件判断为否,意味着柴油机没有工作,停止辅助发电,进入CPU控制HSO输出B3输出最小PWM脉宽,主程序结束。
如果条件判断为是,意味着柴油机工作,依次调用空压机接触器计时子程序、辅助发电励磁控制子程序、除尘风机控制子程序,主程序结束。
如图2和图5所示,空压机接触器计时子程序流程为:
40)开始;
41)条件判断B1空压机接触器反馈是否闭合;
42)在B1空压机接触器反馈为闭合时,则进入空压机工作,T1ON开始计时,同时T1OFF清零;
43)返回主程序。
其中,在步骤41中,若判断B1空压机接触器反馈未闭合时,则空压机停止,T1OFF开始计时,同时T1ON清零,并转入步骤43中。
如图3和图5所示,辅助发电励磁控制子程序流程为:
50)CPU开始工作;
51)条件判断B1反馈是否闭合与T1OFF是否小于500S;
52)条件判断为是,则转入条件判断柴油机转速是否大于900rpm;
53)条件判断为是,则转入条件判断柴油机转速是否大于1300rpm;
54)条件判断为是,则意味着柴油机工作在第三阶段,辅发电压基准=74-1÷900×即时柴油机转速,恒压闭环控制基准需要实时调整;
55)CPU闭环控制HSO输出B3的PWM脉宽,进行恒压调节;
56)返回主程序。
其中,在步骤51中,条件判断为否,则将当前的辅助发电电压基准赋值74V,并转入步骤55中;
在步骤52中,条件判断为否,则将当前的辅助发电电压基准赋值74V,并转入步骤55中;
在步骤53中,条件判断为否,意味着柴油机工作在第二阶段,辅发电压基准=74-1÷1300×即时柴油机转速,恒压闭环控制基准需要实时调整,转入步骤55中。
如图4和图5所示,除尘风机控制子程序流程为:
60)开始;
61)条件判断柴油机转速是否大于1300rpm;
62)条件判断为否,则转入条件判断B1反馈是否闭合与T1OFF是否小于500S;
63)条件判断B1是否反馈闭合与T1OFF是否小于500S;
64)条件判断为是,则转入条件判断T1ON是否大于300S;
65)条件判断为是,则转入条件判断柴油机转速是否大于900rpm;
69)条件判断为是,则说明柴油机工作在900~1300rpm第二个阶段,转入条件判断T2ON是否大于210S;
66)条件判断为是,则CPU控制B2输出1,除尘风机开始工作,同时CPU计时T2ON;
67)返回主程序。
其中,在步骤61中,条件判断为是,则意味着柴油机工作在第三阶段,转入步骤67;
在步骤62中,条件判断为否,则转入步骤66中;
在步骤63中,条件判断为否,则转入步骤66中;
在步骤64中,条件判断为否,则条件判断T2ON是否大于120S;
若条件判断为是,则转入步骤66中;
若条件判断为否,则CPU控制B2输出1,除尘风机工作,T20N计时,并转入步骤67中;
在步骤69中,条件判断为否,则CPU控制B2输出1,除尘风机工作,T20N计时,并转入步骤67中。
本发明的技术解决方案:
1.如图5所示,正常机车操作:柴油机启动后,柴油机全程工作转速是600~1800rpm,闭合操纵台S3辅发开关,电压在蓄电池电压在86V以下过压继电器OVR线圈不得电,OVR常闭点闭合,辅发励磁接触器AAFC线圈得电,其在辅发电机励磁回路中的主触点AAFC闭合,微机系统控制B3辅发励磁控制输出,辅助发电机开始正常工作发电。
机车辅发系统一旦建立起74V电压后再闭合操纵台S5空压机接触器开关,此时如果压力开关APS的值低于750kpa,APS常闭点闭合,空压机开始工作给机车充风;当机车空气管路中的气压大于900kpa,APS常闭点断开,空压机停止工作。
该发明方案是在不改变原有硬件基础上,进行软件控制上的改变设计:
1)除尘风机在机车原设计中当辅助发电机发出电即投入工作,不需要微机控制。现在接线排上改动两根线,将除尘风机工作回路从辅助发电侧改为蓄电池侧,其工作接触器DEMC由微机系统按需要来定时控制。
2)增加三个软件定时器T1ON、T1OFF、和T2ON,分别记录空压机工作时间、停止时间、除尘风机工作时间。
3)根据实测结果:当空压机工作时随着柴油机的转速上升脉冲链个数增加,蓄电池充电上升越快。依据蓄电池电压表V2的监测,在柴油机全工况下,微机系统需要分阶段、设计不同的条件来控制B3辅发励磁PWM输出和B2除尘风机接触器控制输出,进而保证蓄电池电压恒定74V。微机系统根据B4,B5检测到的柴油机转速,分为三个阶段600~900rpm、900~1300rpm、1300~1800rpm。
第一个阶段600~900rpm:微机系统软件设定的辅发电压基准为74V参与闭环控制,CPU设定软件定时器T1ON和T1OFF,空压机工作T1ON计时,空压机停止T1OFF计时;统计空压机累计工作时间T1ON,如果T1ON≧300秒,CPU控制B2除尘风机接触器输出,同时CPU设定软件定时器T2ON开始计时。此时除尘风机开始工作,消耗辅助发电侧脉冲链能量。如果T2ON≧120秒,CPU控制除尘风机停止工作,T2ON清零。
第二个阶段900~1300rpm:空压机长时间连续工作,根据公式1:基准=74-1÷1300×即时柴油机转速,恒压闭环控制基准需要实时调整;同时如果T1ON≧300秒,CPU控制B2输出,除尘风机开始工作。同时CPU计时T2ON。如果T2ON≧210秒,CPU控制除尘风机停止工作,T1ON、T2ON清零。
第三个阶段1300~1800rpm:空压机长时间连续工作,根据公式2:基准=74-1÷900×即时柴油机转速,恒压闭环控制基准需要实时调整;同时CPU控制B2一直输出,按照设计要求第三个阶段除尘风机全程工作。
如果CPU统计连续两次空压机工作间隔时间T1OFF超过500秒,意味着机车充风状况正常不需要进行防过压处理,微机系统软件设定辅发电压基准统一为74V。另外除了第三阶段除尘风机全程工作外,第一、第二阶段除尘风机停止工作,T1ON、T2ON清零。
3、微机系统CPU通过高速输出器HSO控制辅助发电机的励磁B3,从而实现辅助发电机的恒74VDC控制。
4、实际检测结果:当空压机长时间工作充风,辅助发电实际电压被微机系统一直控制在72V至76V之间波动,完全符合设计要求74±2V
本发明中的技术方案,微机系统控制直流除尘风机工作消耗了辅助发电侧脉冲链能量,尽量平衡辅发系统中的辅助发电侧和蓄电池侧充电和被充电之间的电压平衡,并且微机系统软件根据柴油机大于900rpm转速,合理地设定了在空压机长时间工作时不同柴油机转速对应不同的辅发电压基准值,使得整个辅助发电系统运用状况良好,实际蓄电池充电电压一直保持在74±2V区间,满足了技术要求。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不会使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (9)
1.一种防止蓄电池充电过压的软件控制方法,其特征在于,包括以下步骤:
S1、CPU上电开始工作;
S2、通过频率量检测通道,检测柴油机转速值,并通过开关量通道检测B1空压机接触器反馈;
S3、判断柴油机转速是否大于500rpm;
S4、在柴油机转速大于500rpm时,则调用空压机接触器计时子程序;
S5、调用辅助发电励磁控制子程序;
S6、调用除尘风机控制子程序;
S7、主程序结束;
微机系统根据检测到的柴油机转速,分为三个阶段600~900rpm、900~1300rpm、1300~1800rpm,分别对应第一阶段、第二阶段和第三阶段。
2.根据权利要求1所述的防止蓄电池充电过压的软件控制方法,其特征在于,在步骤S3中,若判断为柴油机转速未大于500rpm时,则停止辅助发电,控制HSO输出B3输出最小PWM脉宽,直接转入步骤S7。
3.根据权利要求1所述的防止蓄电池充电过压的软件控制方法,其特征在于,在步骤S4中,调用空压机接触器计时子程序的步骤为:
S40、开始;
S41、条件判断B1空压机接触器反馈是否闭合;
S42、在B1空压机接触器反馈为闭合时,则进入空压机工作,T1ON开始计时,同时T1OFF清零;
S43、返回主程序。
4.根据权利要求3所述的防止蓄电池充电过压的软件控制方法,其特征在于,在步骤S41中,若判断B1空压机接触器反馈未闭合时,则空压机停止,T1OFF开始计时,同时T1ON清零,并转入步骤S43中。
5.根据权利要求1所述的防止蓄电池充电过压的软件控制方法,其特征在于,在步骤S5中,调用辅助发电励磁控制子程序的步骤为:
S50、CPU开始工作;
S51、条件判断B1反馈是否闭合与T1OFF是否小于500S;
S52、条件判断为是,则转入条件判断柴油机转速是否大于900rpm;
S53、条件判断为是,则转入条件判断柴油机转速是否大于1300rpm;
S54、条件判断为是,则意味着柴油机工作在第三阶段,辅发电压基准=74-1÷900×即时柴油机转速,恒压闭环控制基准需要实时调整;
S55、CPU闭环控制HSO输出B3的PWM脉宽,进行恒压调节;
S56、返回主程序。
6.根据权利要求5所述的防止蓄电池充电过压的软件控制方法,其特征在于,在步骤S51中,条件判断为否,则将当前的辅助发电电压基准赋值74V,并转入步骤S55中;
在步骤S52中,条件判断为否,则将当前的辅助发电电压基准赋值74V,并转入步骤S55中;
在步骤S53中,条件判断为否,意味着柴油机工作在第二阶段,辅发电压基准=74-1÷1300×即时柴油机转速,恒压闭环控制基准需要实时调整,转入步骤S55中。
7.根据权利要求1所述的防止蓄电池充电过压的软件控制方法,其特征在于,在步骤S6中,调用除尘风机控制子程序的步骤为:
S60、开始;
S61、条件判断柴油机转速是否大于1300rpm;
S62、条件判断为否,则转入条件判断B1反馈是否闭合与T1OFF是否小于500S;
S63、条件判断B1是否反馈闭合与T1OFF是否小于500S;
S64、条件判断为是,则转入条件判断T1ON是否大于300S;
S65、条件判断为是,则转入条件判断柴油机转速是否大于900rpm;
S69、条件判断为是,则说明柴油机工作在900~1300rpm第二个阶段,转入条件判断T2ON是否大于210S;
S66、条件判断为是,则CPU控制B2输出1,除尘风机开始工作,同时CPU计时T2ON;
S67、返回主程序。
8.根据权利要求7所述的防止蓄电池充电过压的软件控制方法,其特征在于,在步骤S61中,条件判断为是,则意味着柴油机工作在第三阶段,转入步骤S67;
在步骤S62中,条件判断为否,则转入步骤S66中;
在步骤S63中,条件判断为否,则转入步骤S66中;
在步骤S64中,条件判断为否,则条件判断T2ON是否大于120S;
若条件判断为是,则转入步骤S66中;
若条件判断为否,则CPU控制B2输出1,除尘风机工作,T20N计时,并转入步骤S67中。
9.根据权利要求7所述的防止蓄电池充电过压的软件控制方法,其特征在于,在步骤S69中,条件判断为否,则CPU控制B2输出1,除尘风机工作,T20N计时,并转入步骤S67中。
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- 2021-11-24 CN CN202111404535.1A patent/CN113949140B/zh active Active
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