一種電力機(jī)車(chē)自走行裝置制造方法
【專(zhuān)利摘要】本申請(qǐng)公開(kāi)了一種電力機(jī)車(chē)自走行裝置，該裝置包括機(jī)車(chē)蓄電池、功率模塊和單片機(jī)控制模塊，其中機(jī)車(chē)蓄電池與電力機(jī)車(chē)控制回路連接，功率模塊包括高頻開(kāi)關(guān)電源和主變流器（CI），單片機(jī)控制模塊用于控制功率模塊的輸出，所述高頻開(kāi)關(guān)電源將直流96V轉(zhuǎn)換為直流600V，主變流器（CI）將獲得的直流600V逆變，驅(qū)動(dòng)牽引電機(jī)。所述裝置的優(yōu)點(diǎn)是在機(jī)車(chē)無(wú)接觸網(wǎng)外電源的情況下依靠自身動(dòng)力走行，可提高機(jī)車(chē)整備、檢修周轉(zhuǎn)效率，節(jié)能環(huán)保。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種電力機(jī)車(chē)自走行裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種鐵路機(jī)車(chē)技術(shù)，尤其涉及一種電力機(jī)車(chē)自走行裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]交流大功率電力機(jī)車(chē)的電傳動(dòng)系統(tǒng)為交直交傳動(dòng)，采用IGBT變流機(jī)組驅(qū)動(dòng)1250KW大扭矩異步交流電機(jī)，主變頻器庫(kù)內(nèi)調(diào)試電壓為直流600V，機(jī)車(chē)在無(wú)接觸網(wǎng)的情況下不具備自走行功能。一般的機(jī)車(chē)機(jī)務(wù)段未配置大功率直流600V電源裝置，有的機(jī)務(wù)段雖然配置了大功率直流600V電源裝置，由于直流600V電壓遠(yuǎn)高于安全電壓，不能采用傳統(tǒng)的牽車(chē)形式將機(jī)車(chē)牽車(chē)入庫(kù)，僅能作為機(jī)車(chē)檢修時(shí)調(diào)試和在檢修庫(kù)內(nèi)移動(dòng)使用。因此，帶來(lái)了電力機(jī)車(chē)無(wú)法牽車(chē)入庫(kù)的問(wèn)題。目前，一般采用調(diào)車(chē)機(jī)頂送機(jī)車(chē)的方法，實(shí)現(xiàn)機(jī)車(chē)入庫(kù)，這就存在調(diào)車(chē)作業(yè)安全風(fēng)險(xiǎn)，且占用調(diào)車(chē)組和調(diào)車(chē)機(jī)資源，流程復(fù)雜，直接影響機(jī)車(chē)檢修，成為制約機(jī)車(chē)檢修效率，縮短機(jī)車(chē)檢修停時(shí)的瓶頸問(wèn)題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，提供一種電力機(jī)車(chē)自走行裝置，該裝置包括機(jī)車(chē)蓄電池，功率模塊I和單片機(jī)控制模塊2，其中機(jī)車(chē)蓄電池與電力機(jī)車(chē)控制回路連接，功率模塊I包括高頻開(kāi)關(guān)電源3和主變流器(Cl)，單片機(jī)控制模塊2用于控制功率模塊的輸出，所述高頻開(kāi)關(guān)電源3將直流96V轉(zhuǎn)換為直流600V，主變流器(Cl)將獲得的直流600V逆變，驅(qū)動(dòng)牽引電機(jī)。
[0004]進(jìn)一步地，所述的機(jī)車(chē)蓄電池將直流96V電源通過(guò)蓄電池充電插頭連接至功率模塊I。
[0005]進(jìn)一步地，所述的功率模塊I輸出的直流600V通過(guò)機(jī)車(chē)庫(kù)用開(kāi)關(guān)與機(jī)車(chē)電路連接。
[0006]進(jìn)一步地，所述的功率模塊I和單片機(jī)控制模塊2安裝在同一箱體內(nèi)，該箱體固定在機(jī)車(chē)電器間內(nèi)或使用磁力安裝座固定在機(jī)車(chē)外側(cè)車(chē)體上。
[0007]進(jìn)一步地，所述高頻開(kāi)關(guān)電源3由PWM控制器、電子開(kāi)關(guān)電路、高頻變壓器、整流濾波電路和保護(hù)電路組成。
[0008]進(jìn)一步地，所述單片機(jī)控制模塊2包括微控制單元4，該單元用于系統(tǒng)編程，達(dá)到檢測(cè)和控制目的。
[0009]進(jìn)一步地，所述單片機(jī)控制模塊2還包括保護(hù)邏輯單元5 (BHLJ):該單元用于保證機(jī)車(chē)自走行時(shí)有足夠的風(fēng)壓用以制動(dòng)，又限制機(jī)車(chē)只能在受電弓降弓狀態(tài)下，方可進(jìn)行自走行。
[0010]進(jìn)一步地，所述單片機(jī)控制模塊2還包括LED燈6，該燈為矩形漢字覆膜燈。
[0011]所述電力機(jī)車(chē)自走行裝置的技術(shù)原理和作用如下(參見(jiàn)圖3)。
[0012]KM1、KM2為輸出接觸器，其閉合與斷開(kāi)受單片機(jī)控制模塊的控制。當(dāng)KM1、KM2斷開(kāi)時(shí)，裝置從機(jī)車(chē)電路中切除，實(shí)現(xiàn)裝置與機(jī)車(chē)電路間的物理隔離，防止裝置在待機(jī)時(shí)對(duì)機(jī)車(chē)電路造成的影響。當(dāng)需要進(jìn)行自走行時(shí)，將KMl或KM2閉合，裝置接入機(jī)車(chē)電路。
[0013]保護(hù)邏輯單元5 (BHLJ):電路是對(duì)機(jī)車(chē)庫(kù)用開(kāi)關(guān)的聯(lián)鎖線、風(fēng)壓開(kāi)關(guān)聯(lián)鎖線進(jìn)行判斷，如果風(fēng)壓過(guò)低后或庫(kù)用開(kāi)關(guān)沒(méi)有轉(zhuǎn)換，則本系統(tǒng)不能工作，即保證機(jī)車(chē)自走行有足夠的風(fēng)壓用以制動(dòng)，又保證受電弓在降弓狀態(tài)下，方可進(jìn)行自走行。
[0014]高頻開(kāi)關(guān)電源3:主要作用是把機(jī)車(chē)的蓄電池96V的直流電變?yōu)?00V的直流電源。其主要由PWM控制器、電子開(kāi)關(guān)電路、高頻變壓器、整流濾波電路、保護(hù)電路等組成。工作原理為:96V直流電經(jīng)穩(wěn)壓濾波后變?yōu)?00V直流電，在400V — 600V的電壓范圍內(nèi)保持性能，電壓控制采用慢給定技術(shù)，工作電壓從O緩慢增加，要完成輸出電壓的逐步升壓給定；當(dāng)電壓達(dá)到630V時(shí)，進(jìn)入鉗位，電壓不再上升。如絕緣較低、輸出電流過(guò)大時(shí)，電流控制進(jìn)入鉗位，按照設(shè)計(jì)的曲線，逐步降低電壓。通過(guò)對(duì)于電壓/電流的控制，完成功率輸出。
[0015]MCU (微控制單元)4:使用性?xún)r(jià)比較高的STC51系列，其芯片功耗小，抗干擾力強(qiáng)，并可進(jìn)行系統(tǒng)編程，通過(guò)軟件編程達(dá)到控制與測(cè)量的目的。
[0016]LED燈6:使用矩形漢字覆膜燈，其亮度高、穩(wěn)定性好。漢字覆膜顯示。便于操作者的使用，觀察直觀。
[0017]功率模塊I和單片機(jī)控制模塊2放置在同一箱體內(nèi)，可固定在機(jī)車(chē)電器間內(nèi)車(chē)體上，也可使用磁力安裝座，固定在機(jī)車(chē)外側(cè)車(chē)體上。所述的功率模塊I與機(jī)車(chē)蓄電池的電連接和與機(jī)車(chē)電路的電連接也固定在電力機(jī)車(chē)上。
[0018]本發(fā)明電力機(jī)車(chē)自走行裝置的各個(gè)部件均選用工業(yè)級(jí)元件。元件選型時(shí)保留50%以上的容量系數(shù)。
[0019]主要技術(shù)參數(shù)
1、電源電壓:DC92V?127V
2、開(kāi)關(guān)量控制輸入:DC77V?127V
3、輸出電壓:DC400—600V
4、輸出功率:18KW。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0020]圖1本發(fā)明電力機(jī)車(chē)自走行裝置的蓄電池的工作原理圖。
[0021 ] 圖2本發(fā)明電力機(jī)車(chē)自走行裝置的工作曲線圖。
[0022]圖3本發(fā)明電力機(jī)車(chē)自走行裝置的工作原理框圖。

【具體實(shí)施方式】
[0023]下面結(jié)合附圖，以HXD3/C型電力機(jī)車(chē)為例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
[0024]HXD3/C型電力機(jī)車(chē)以蓄電池為電源，通過(guò)主變流器(Cl)驅(qū)動(dòng)牽引電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，產(chǎn)生牽引力，在無(wú)25KV接觸網(wǎng)的線路上或機(jī)車(chē)檢修庫(kù)內(nèi)低速自行走，用于短距離調(diào)車(chē)和出入機(jī)車(chē)檢修庫(kù)。
[0025]1、DC600V電壓的獲得
HXD3/C型電力機(jī)車(chē)控制回路裝有蓄電池(容量170AH)，當(dāng)機(jī)車(chē)正常工作時(shí)，蓄電池處于充電狀態(tài)，機(jī)車(chē)降弓后，蓄電池內(nèi)儲(chǔ)存有電能，電壓為DC96V。利用高頻開(kāi)關(guān)電源，對(duì)蓄電池DC96V進(jìn)行升壓-逆變-整流，獲得DC600V電源。
[0026]2、牽引電機(jī)的驅(qū)動(dòng)和機(jī)車(chē)速度控制
HXD3/C型電力機(jī)車(chē)主變流器(Cl)設(shè)置有庫(kù)用位，主變流器(Cl)在庫(kù)用位工作時(shí)，中間電壓為DC600V，機(jī)車(chē)走行速度為1KM/H恒速。將DC600V電壓連接至主變流器(Cl)中間電壓，在庫(kù)用位，即可驅(qū)動(dòng)第2或第5牽引電機(jī)旋轉(zhuǎn)，機(jī)車(chē)以1KM/H恒速走行。
[0027]3、技術(shù)要點(diǎn)
(I)從圖1可以看出，主變流器(Cl)的DC600V工作電壓自系統(tǒng)中獲得，通過(guò)主變流器逆變，驅(qū)動(dòng)牽引電機(jī)，且最低電壓不小于DC350V。為了控制系統(tǒng)的輸出電壓在DC600V-DC350V范圍內(nèi)，系統(tǒng)內(nèi)部裝有電壓/電流測(cè)量環(huán)節(jié)。
[0028]從圖2的特定曲線來(lái)看，在輸出電流小于30A時(shí)，輸出電壓范圍為DC600V-DC350V，以滿足主變流器工作，此時(shí)，系統(tǒng)在限流區(qū)工作，并可自動(dòng)停止電壓輸出，以保護(hù)蓄電池。
[0029](2)輸出電壓慢給定技術(shù)
在系統(tǒng)工作時(shí)，需在主變流器(Cl)工作前，向主變流器(Cl)的續(xù)流電容進(jìn)行預(yù)充電，如果先給定600V電壓，在主變流器(Cl)的續(xù)流電容嚴(yán)重虧電或主變流器(Cl)絕緣低的情況下，會(huì)產(chǎn)生很大的沖擊電流，造成系統(tǒng)故障或蓄電池過(guò)渡放電。本發(fā)明重用電壓慢給定技術(shù)，輸出電壓從OV緩慢增加至600V，防止了沖擊電流的產(chǎn)生。同時(shí)，主變流器(Cl)的續(xù)流電容充電完畢后啟動(dòng)時(shí)，也采用輸出慢給定技術(shù)，牽引電機(jī)在轉(zhuǎn)動(dòng)初期不會(huì)產(chǎn)生很大電流。
[0030](3)使用單片機(jī)控制系統(tǒng)輸出
本發(fā)明使用單片機(jī)控制DC600V輸出和LED燈漢字顯示、具有較好的人機(jī)界面和安全保護(hù)。
[0031]設(shè)計(jì)的主要功能有:
A、DC600V輸出邏輯控制；
B、LED燈漢字顯示。
[0032]通過(guò)性能試驗(yàn)和實(shí)車(chē)試驗(yàn)，本發(fā)明電力機(jī)車(chē)裝置狀態(tài)良好，性能可靠，質(zhì)量穩(wěn)定。通過(guò)限流控制平緩、輸出電壓慢給定、單片機(jī)控制等技術(shù)手段的應(yīng)用，增加輸出的穩(wěn)定性和操作安全性，具有較好的人機(jī)界面。
【權(quán)利要求】
1.一種電力機(jī)車(chē)自走行裝置，該裝置包括機(jī)車(chē)蓄電池，功率模塊(1)和單片機(jī)控制模塊(2),其中機(jī)車(chē)蓄電池與電力機(jī)車(chē)控制回路連接，功率模塊(1)包括高頻開(kāi)關(guān)電源(3)和主變流器(01),單片機(jī)控制模塊(2)用于控制功率模塊的輸出，所述高頻開(kāi)關(guān)電源(3)將直流96乂轉(zhuǎn)換為直流6007，主變流器(0將獲得的直流6007逆變，驅(qū)動(dòng)牽引電機(jī)。
2.如權(quán)利要求1所述的一種電力機(jī)車(chē)自走行裝置，其特征在于，所述的機(jī)車(chē)蓄電池將直流96卩電源通過(guò)蓄電池充電插頭連接至功率模塊(1
3.如權(quán)利要求1所述的一種電力機(jī)車(chē)自走行裝置，其特征在于，所述的功率模塊(1)輸出的直流6007通過(guò)機(jī)車(chē)庫(kù)用開(kāi)關(guān)與機(jī)車(chē)電路連接。
4.如權(quán)利要求1所述的一種電力機(jī)車(chē)自走行裝置，其特征在于，所述的功率模塊(1)和單片機(jī)控制模塊(2)安裝在同一箱體內(nèi)，該箱體固定在機(jī)車(chē)電器間內(nèi)或使用磁力安裝座固定在機(jī)車(chē)外側(cè)車(chē)體上。
5.如權(quán)利要求1所述的一種電力機(jī)車(chē)自走行裝置，其特征在于，所述高頻開(kāi)關(guān)電源(3)由？麗控制器、電子開(kāi)關(guān)電路、高頻變壓器、整流濾波電路和保護(hù)電路組成。
6.如權(quán)利要求1所述的一種電力機(jī)車(chē)自走行裝置，其特征在于，所述單片機(jī)控制模塊(2 )包括微控制單元(4 )，該單元用于系統(tǒng)編程，達(dá)到檢測(cè)和控制目的。
7.如權(quán)利要求1所述的一種電力機(jī)車(chē)自走行裝置，其特征在于，所述單片機(jī)控制模塊(2)還包括保護(hù)邏輯單元(5),該單元用于保證機(jī)車(chē)自走行時(shí)有足夠的風(fēng)壓用以制動(dòng)，又限制機(jī)車(chē)只能在受電弓降弓狀態(tài)下，方可進(jìn)行自走行。
8.如權(quán)利要求1所述的一種電力機(jī)車(chē)自走行裝置，其特征在于，所述單片機(jī)控制模塊(2 )還包括[￡0燈(6 )，該燈為矩形漢字覆膜燈。
【文檔編號(hào)】B60L11/18GK104417384SQ201310399031
【公開(kāi)日】2015年3月18日 申請(qǐng)日期:2013年9月5日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月5日
【發(fā)明者】韓群生, 李欣毅, 安永琳, 黃增宇 申請(qǐng)人:山西智濟(jì)電子科技有限公司