CN202278999U - 机车辅助传动系统控制装置 - Google Patents

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Abstract

本实用新型公开了一种机车辅助传动系统控制装置。该装置包括交流辅助发电机励磁控制部分和辅助电动机的投切控制部分，该投切控制部分以单片机为主控制芯片，单片机根据经电流/电压变换电路转换后输入的低温水和高温水温度信号，经光耦隔离电路、驱动电路输出信号控制冷却风扇1和冷却风扇2的接触器控制线圈以控制冷却风扇的投入或切除工作，同时冷却风扇1和冷却风扇2的接触器辅助触点反馈信号经光耦隔离电路输入至单片机；由电源电路为装置中各模块电路提供工作电源。本实用新型结构简单合理，能够将现有的交流辅助发电机励磁控制与交流辅助发电机投切控制有效结合在一起，实现内燃机车辅助传动系统的交流化。

Description

机车辅助传动系统控制装置
技术领域
本实用新型属于控制装置，具体涉及一种机车辅助传动系统控制装置。
背景技术
目前，虽然交流传动以其高效、维护量小等优点获得推宠，但我国原有内燃机车辅助传动系统仍以机械传动方式为主，此传动方式故障率高，且效率低。
实用新型内容
为解决上述机械传动方式存在的问题，本实用新型的目的即是提供一种机车交流辅助传动系统控制装置。
为实现此目的，本实用新型的技术方案如下：一种机车辅助传动系统控制装置，包括交流辅助发电机励磁控制部分，其特征在于：还包括辅助电动机的投切控制部分，该投切控制部分以单片机为主控制芯片，单片机根据经电流/电压变换电路转换后输入的低温水和高温水温度信号，经光耦隔离电路、驱动电路输出信号控制冷却风扇1和冷却风扇2的接触器控制线圈以控制冷却风扇的投入或切除工作，同时冷却风扇1和冷却风扇2的接触器辅助触点反馈信号经光耦隔离电路输入至单片机；由电源电路为装置中各模块电路提供工作电源。
所述的单片机为INTEL80C196。
所述的驱动电路采用MOS管。
采用上述技术方案后，本实用新型结构简单合理，能够将现有的交流辅助发电机励磁控制与交流辅助发电机投切控制有效结合在一起，实现内燃机车辅助传动系统的交流化。
附图说明
图1是本实用新型实施例的电路结构示意图
具体实施方式 下面结合附图和实施例对本实用新型进行详细的说明。
根据机车控制系统的要求，可实现交流传动的机车辅助传动系统控制装置要完成两部分功能：
其一是由三相辅发电压送入控制装置，经过整形放大和频率变换，得出辅发的线电压值和柴油机的转速值，计算出V/f的值，使其满足V/f的控制要求。若V/f的值小于要求值，则增加斩波励磁开通角，使输出电压升高，于是V/f的值增大；反之，减小开通角，输出电压降低。
其二是对低温水及高温水温度进行实时检测，按照相关技术要求，控制辅助系统冷却风扇电机的投入或切除，使系统工作在高效运行的模式下。如因各种原因投切失败，系统会给出故障信号。
本实用新型的机车辅助传动系统控制装置，主要包括交流辅助发电机励磁控制和辅助电动机的投切控制两部分。其中交流辅助发电机励磁控制部分采用现有的机车交流辅助发电机励磁控制装置。辅助电动机的投切控制部分以单片机为主控制芯片，由单片机根据经电流/电压变换电路转换后输入的低温水和高温水温度信号，经光耦隔离电路、驱动电路输出信号控制冷却风扇1和冷却风扇2的接触器控制线圈以控制冷却风扇的投入或切除工作，同时冷却风扇1和冷却风扇2的接触器辅助触点反馈信号经光耦隔离电路输入至单片机。本装置有电源电路为装置中各模块电路提供工作电源。
如图1所示，本实用新型中辅助电动机的投切控制部分在实施例中采用INTEL80C196单片机为主控制芯片。以INTEL80C196为主机，地址锁存器采用74HC273，存储器27C128为最小外围电路构成单片机基本系统。输入信号经电流/电压变换电路信号变换，输出信号经过光耦隔离、MOS管驱动放大。
本实用新型中交流辅助发电机励磁控制部分采用的是现有的机车交流辅助发电机励磁控制装置，其主电路结构型式为直流斩波式。如图1所示，实施例中该励磁调节装置采用IPM做为主元件。由于IPM工作在开关状态，为了防止开通和关断过程中di/dt、dv/dt过大，对IPM的正常运行造成威胁，电路中还附加了吸收网络。辅发电压信号经整形变换电路将电压信号和频率信号输入至投切控制部分中的单片机INTEL80C196。
本实用新型中有电源电路为装置中各模块电路提供工作电源。根据机车的工作环境，电源要求具有一定的抗干扰、抗冲击性能。由于模块式开关电源具有体积小，重量轻，便于安装，便于更换等特点，实施例中选用模块式开关电源。根据单片机控制电路和IPM门极电路的需要，选择具有两路+15V和一路+5V独立输出的电源模块，一路隔离15V为IPM的门极提供电源，另一路15V提供传感器等电源，+5V提供给单片机的电源。
本实用新型中软件程序主要功能之一是完成辅助发电机三相输出电压随发电机转速的变化而成正比例变化。其中，在低转速区段，为了使负载电机易于起动，采用较高的压频比，而在高转速时，恢复正常压频比。为了满足空载、轻载、重载等各种工况下系统有良好的动态性能和满意的静态性能，采用了智能化PID调节。为防止在故障情况下，长期输出较大电流，对辅发电机造成危害，还采用了限制最大脉宽导通时间的措施。
该软件程序主要包括初始化、A/D变换、频率采样、智能PID运算、最大脉宽限制等部分。其中A/D变换部分是利用单片机80C196的模拟口对三相反馈电压进行数据采样，它是10位A/D转换器。此外，由于机车系统中经常遇到脉冲干扰，而干扰通常只影响个别采样点的数据，且此数据与其他采样点的数据相差比较大，因此，程序中同时采用了防脉冲干扰算术平均值的数字滤波。频率采样是利用了80C196的高速输入的捕捉功能，对频率输入的前沿进行定时，而后，计算出频率。
该软件程序主要功能之二是根据高温水温度和低温水(即低温水)温度完成辅助电动机的投入或切除。交流发电机正常发电后，控制装置根据高温水温度、低温水温度，自动控制冷却风扇电机1、2投入工作。正常时，以高温水传感器的水温控制冷却风扇电机投切工作，低温水传感器的水温备用；当高温水传感器故障时，自动转换以低温水传感器的水温来控制冷却风扇电机投切工作。
正常工作状况时，电机各工况投入条件见表格2、3；
表2[柴油机水温上升时，各电机投入工作顺序]
Figure BDA0000095477480000041
表3[柴油机水温下降时，各电机切除工作顺序]
非正常工作状况，是指任何1位电机回路故障时，仅保留另1位电机工作，可满足机车在低负荷状况下或对冷却能力要求较小的工况使用，可维持机车回段维修，避免不必要的机破事故。非正常工作状况，电机工况投入条件见表格4、5；
表4[柴油机水温上升时，电机投入工作顺序]
Figure BDA0000095477480000043
表5[柴油机水温下降时，电机切除工作顺序]
Figure BDA0000095477480000051
其中：温度值根据机车型号不同有所差别
T1：低温水温度[范围51～65℃]
T2：高温水温度[范围68～82℃]：代表上升，例：T1
Figure BDA0000095477480000052
Figure BDA0000095477480000053
Figure BDA0000095477480000054
代表低温水水温上升；
：代表下降，例：T2
Figure BDA0000095477480000056
代表高温水下降；
D*-12为第*个电机的低速极工况；D*-8为第*个电机的8高速极工况；其中*＝1或2，例：D1-12代表第1个电机的低速极工作工况，D2-8代表第2个电机的高速极工作工况。
↑：代表电机投入工作，例：D1-12↑，代表第1个电机的低速极投入工作；
↓：代表电机切除工作，例：D2-8↓，代表切除第2个电机高速极工作；
该软件程序除上述基本流程外，还增加了数字滤波和电机工况检测。
本实用新型中的具体电路均为常规电路，这里不再赘述。

Claims (3)

1.一种机车辅助传动系统控制装置，包括交流辅助发电机励磁控制部分，其特征在于：还包括辅助电动机的投切控制部分，该投切控制部分以单片机为主控制芯片，单片机根据经电流/电压变换电路转换后输入的低温水和高温水温度信号，经光耦隔离电路、驱动电路输出信号控制冷却风扇1和冷却风扇2的接触器控制线圈以控制冷却风扇的投入或切除工作，同时冷却风扇1和冷却风扇2的接触器辅助触点反馈信号经光耦隔离电路输入至单片机；由电源电路为装置中各模块电路提供工作电源。
2.如权利要求1所述的机车辅助传动系统控制装置，其特征在于：所述的单片机为INTEL80C196。
3.如权利要求1所述的机车辅助传动系统控制装置，其特征在于：所述的驱动电路采用MOS管。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103095201A (zh) * 2012-12-24 2013-05-08 中国北车集团大连机车研究所有限公司 内燃机车交流辅助发电机励磁控制装置
CN106325129A (zh) * 2016-08-31 2017-01-11 株洲中车时代电气股份有限公司 一种机车辅助控制系统及内燃机车辅助系统

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