專利名稱：內(nèi)燃機車恒功率勵磁控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型是關(guān)于自動控制技術(shù)領(lǐng)域的，尤其涉及電傳動內(nèi)燃機車的恒功率勵磁控制技術(shù)。
目前電傳動內(nèi)燃機車一般是用柴油機驅(qū)動主發(fā)電機向牽引電動機供電，驅(qū)動車輪使列車運行。柴油機同時向機車上的其它輔助裝置提供動力。因此，柴油機輸出功率P柴＝主發(fā)電機功率P電＋輔助裝置功率P輔。柴油機在工作時，有一條最佳經(jīng)濟特性曲線，即每一個轉(zhuǎn)速下都對應(yīng)有一個最佳輸出功率，這時柴油機的油耗最低，效率高，經(jīng)濟性能好。因此希望對應(yīng)柴油機的一個轉(zhuǎn)速，輸出功率恒定不變。但是，由于機車行駛時，速度、道路彎曲程度、坡度等情況是不斷變化的，因而主發(fā)電機功率P電會隨之發(fā)生變化。另外，由于各種原因輔助裝置消耗的功率也不是固定不變的。因此，就要針對不同工況采取措施進行調(diào)節(jié)，以保持給定轉(zhuǎn)速下柴油機輸出功率恒定不變。為實現(xiàn)這一點，國內(nèi)外這方面的專家進行了大量研究。通常的方式是將功率調(diào)節(jié)電阻串接在主發(fā)電機勵磁裝置中的勵磁機勵磁繞組上，由柴油機聯(lián)合調(diào)節(jié)器上的液壓馬達根據(jù)柴油機轉(zhuǎn)速和功率的變化來調(diào)節(jié)該電阻的阻值，通過勵磁裝置來改變主發(fā)電機的勵磁電流，以達到恒功率控制的目的。目前國內(nèi)絕大部分電傳動內(nèi)燃機車(例如東風(fēng)4等各型內(nèi)燃機車)都是采用這種恒功率控制方式的。但是由于機械制造及柴油機本身特性的分散性，柴油機運行在低速范圍時，功率調(diào)節(jié)電阻總是停在最大阻值位置，不起調(diào)節(jié)作用，嚴重影響機車對列車的起動和加速性能。另外還有一種電恒功率控制方式，就是把主發(fā)電機的電流與電壓信號反饋到一個乘法器中，乘法器輸出功率信號，與司機控制手柄發(fā)出的給定功率信號進行比較后，控制勵磁裝置，調(diào)節(jié)主發(fā)電機的輸出功率。這種方法雖然可實現(xiàn)主發(fā)電機的恒功率控制，但是卻不能實現(xiàn)柴油機的恒功率控制。于是，就產(chǎn)生了第三種方式，即把上述兩種方式結(jié)合起來，司機控制手柄發(fā)出的功率給定信號要先經(jīng)功率調(diào)節(jié)電阻修正后再與乘法器的反饋信號進行比較，這樣就把機車輔助裝置消耗功率的變化等因素納入調(diào)節(jié)系統(tǒng)。例如從美國進口的ND5型內(nèi)燃機車，就是采取這種控制方式的。但是這種控制方式過于復(fù)雜，功率調(diào)節(jié)電阻只能通過電恒功率控制裝置才能起調(diào)節(jié)作用，參數(shù)的相互配合調(diào)整難度較大。特別嚴重的是當(dāng)功率調(diào)節(jié)電阻和電恒功率控制裝置中只要有一個出現(xiàn)故障，整個系統(tǒng)就無法工作。
本實用新型的目的在于提供一種電傳動內(nèi)燃機車恒功率控制裝置，使用這種裝置在柴油機高轉(zhuǎn)速下能實現(xiàn)柴油機恒功率控制，在低轉(zhuǎn)速下能進行電恒功率控制，并且在功率調(diào)節(jié)電阻或電恒功率控制裝置單獨出現(xiàn)故障時仍能維持工作。
實現(xiàn)上述目的的電傳動內(nèi)燃機車恒功率勵磁控制裝置是由至少含有一級勵磁機的主發(fā)電機勵磁裝置、柴油機功率調(diào)節(jié)電阻和電恒功率控制裝置組成的，電恒功率控制裝置和功率調(diào)節(jié)電阻以輔助電壓為電源并聯(lián)串接在同級勵磁機的勵磁繞組上。
上述裝置的較好方案是電恒功率勵磁控制裝置和功率調(diào)節(jié)電阻分別通過開關(guān)接到同級勵磁機勵磁繞組上，通過開關(guān)的不同組合，可實現(xiàn)功率調(diào)節(jié)電阻單獨工作，電恒功率控制裝置單獨工作以及兩者并行工作等三種工作方式。
為了實現(xiàn)本實用新型的目的，也可以把功率調(diào)節(jié)電阻和電恒功率控制裝置以輔助電壓為電源分別串接在不同級的勵磁機勵磁繞組上。
同樣，較好的方案是電恒功率控制裝置和功率調(diào)節(jié)電阻分別通過開關(guān)接到不同級的勵磁機勵磁繞組上，通過開關(guān)的不同組合，也可實現(xiàn)功率調(diào)節(jié)電阻單獨工作，電恒功率控制裝置單獨工作以及兩者并行工作等三種工作方式。
由于本實用新型采取功率調(diào)節(jié)電阻和電恒功率控制裝置并行工作的方式，不僅實現(xiàn)了機車柴油機高轉(zhuǎn)速下的柴油機恒功率控制，低轉(zhuǎn)速下的電恒功率控制，使機車具有良好的起動加速性能，而且結(jié)構(gòu)簡單，調(diào)整容易，不存在相互間參數(shù)的調(diào)整搭配和工作上的依賴牽連。由于電恒功率控制裝置僅在柴油機低轉(zhuǎn)速下工作，因而減輕了元件的負擔(dān)，延長了使用壽命。更令人滿意的是在電恒功率控制裝置和功率調(diào)節(jié)電阻中不論哪一個單獨發(fā)生故障，系統(tǒng)都能繼續(xù)維持工作，大大提高了系統(tǒng)的可靠性。
圖1為本實用新型一個實施方案的電氣原理圖。
圖2為本實用新型另一個實施方案的電氣原理圖。
首先結(jié)合圖1說明本實用新型的一個具體實施方案。內(nèi)燃機車的柴油機與主發(fā)電機F在機械上連接，驅(qū)動主發(fā)電機F，輸出電能，經(jīng)整流器1ZL整流后供給牽引電動機M，進而驅(qū)動車輪使列車運行。柴油機還驅(qū)動含有兩級勵磁機CF和L的勵磁裝置向主發(fā)電機的他勵繞組供電。110V的直流電源向初級勵磁機CF的勵磁繞組E1E2供電。由柴油機聯(lián)合調(diào)節(jié)器油馬達控制的功率調(diào)節(jié)電阻RGt和電恒功率控制裝置分別通過開關(guān)K1和K2并聯(lián)后，與初級勵磁機CF的勵磁繞組E1E2串接。電恒功率控制裝置分別通過線4接收電流傳感器DL測取的主發(fā)電機電流輸出信號I主，通過線3接收電壓傳感器DY測取的主發(fā)電機電壓輸出信號V主，通過線2接收變壓器T2測取的柴油機轉(zhuǎn)速信號n。電恒功率裝置可以由模擬電路構(gòu)成，也可以由微處理機構(gòu)成。
當(dāng)開關(guān)K1斷開，K2閉合時，初級勵磁機CF的勵磁繞組E1E2中的電流ICF的大小取決于電恒功率控制裝置中三極管BG的阻抗?fàn)顟B(tài)。在運行中，柴油機的轉(zhuǎn)速信號n規(guī)定了主發(fā)電機的電功率給定信號P給，主發(fā)電機的輸出信號I主、V主經(jīng)乘法器或微機計算，得出主發(fā)電機的實際輸出功率反饋信號P電，P給與P電比較后，進行PI調(diào)節(jié)，控制三極管BG的阻抗，從而調(diào)節(jié)ICF，經(jīng)兩級勵磁機逐級放大，調(diào)節(jié)主發(fā)電機的電輸出，實現(xiàn)主發(fā)電機恒功率調(diào)節(jié)。
當(dāng)開關(guān)K2斷開，K1閉合時，初級勵磁機CF的勵磁繞組E1E2中的電流ICF的大小取決于恒功率調(diào)節(jié)電阻RGt的阻值，在給定轉(zhuǎn)速不變而柴油機功率輸出變化時，柴油機的實際轉(zhuǎn)速n隨之發(fā)生變化，柴油機聯(lián)合調(diào)節(jié)器油馬達將會帶動功率調(diào)節(jié)電阻RGt改變阻值，調(diào)節(jié)電流ICF，經(jīng)逐級放大，改變主發(fā)電機的電輸出，進而調(diào)節(jié)了柴油機的功率輸出，實現(xiàn)柴油機恒功率調(diào)節(jié)。
在正常工作方式時，開關(guān)K1K2均處于閉合狀態(tài)，使電恒功率控制裝置中的三極管BG與功率調(diào)節(jié)電阻RGt并聯(lián)后與勵磁繞組E1E2串接。當(dāng)柴油機低轉(zhuǎn)速時，功率調(diào)節(jié)電阻RGt停在最大電阻位置，不起調(diào)節(jié)作用。但是電恒功率控制裝置仍然工作，使系統(tǒng)實現(xiàn)主發(fā)電機恒功率運行，從而使機車具有良好的起動和加速性能。當(dāng)柴油機高轉(zhuǎn)速時，功率調(diào)節(jié)電阻RGt參與工作，使系統(tǒng)實現(xiàn)柴油機的恒功率運行。由于電恒功率控制裝置對主發(fā)電機的給定功率值P給要低于柴油機給定功率值時的主發(fā)電機功率值，因此，當(dāng)RGt工作后，將使主發(fā)電機的實際功率大于電恒功率控制裝置中的功率給定值P給，根據(jù)上述電恒功率控制裝置的工作原理，此時的PI調(diào)節(jié)結(jié)果，必然會使BG阻抗逐漸增大，直到完全截止為止。這樣，功率調(diào)節(jié)電阻RGt和電恒功率控制裝置配合使用，各自發(fā)揮特長，能夠互相彌補對方的缺欠。同時它們又是互相獨立的，互相沒有依存關(guān)系和參數(shù)的牽扯。機車運行時功率調(diào)節(jié)電阻和電恒功率控制裝置中任何一個發(fā)生故障時，都可以通過切斷開關(guān)K1或K2把故障部分從系統(tǒng)中斷開。
附圖2給出實現(xiàn)本實用新型的另一個類似的實施方案。它與上述方案的不同之處在于通過開關(guān)K2把電恒功率控制裝置接到后級勵磁機L的勵磁繞組T1T2上，以110V的輔助電壓為電源與初級勵磁機CF并行向該勵磁繞組供電。其工作原理基本上與上述方案相同，不再贅述。
權(quán)利要求1.一種電傳動內(nèi)燃機車恒功率勵磁控制裝置，它由至少含有一級勵磁機的主發(fā)電機勵磁裝置、柴油機功率調(diào)節(jié)電阻、電恒功率控制裝置組成，其特征在于，電恒功率控制裝置和功率調(diào)節(jié)電阻以輔助電壓為電源并聯(lián)串接在同級勵磁機的勵磁繞組上。
2.一種如權(quán)利要求1所述的電傳動內(nèi)燃機車恒功率勵磁控制裝置，其特征在于，電恒功率控制裝置和功率調(diào)節(jié)電阻分別通過開關(guān)接到同級勵磁機勵磁繞組上，通過開關(guān)的不同組合，可實現(xiàn)功率調(diào)節(jié)電阻單獨工作、電恒功率控制裝置單獨工作以及兩者并行工作等三種工作方式。
3.一種電傳動內(nèi)燃機車恒功率勵磁控制裝置，它由至少含有一級勵磁機的主發(fā)電機勵磁裝置、柴油機功率調(diào)節(jié)電阻、電恒功率控制裝置組成，其特征在于，功率調(diào)節(jié)電阻和電恒功率控制裝置以輔助電壓為電源分別接在不同級的勵磁機勵磁繞組上。
4.一種如權(quán)利要求3所述的電傳動內(nèi)燃機車恒功率勵磁控制裝置，其特征在于，電恒功率控制裝置和功率調(diào)節(jié)電阻分別通過開關(guān)串接到不同級的勵磁機勵磁繞組上，通過開關(guān)的不同組合，可實現(xiàn)功率調(diào)節(jié)電阻單獨工作、電恒功率控制裝置單獨工作以及兩者并行工作等三種工作方式。
專利摘要一種電傳動內(nèi)燃機車恒功率勵磁控制裝置，其柴油機功率調(diào)節(jié)電阻和電恒功率控制裝置以輔助電壓為電源通過開關(guān)并聯(lián)串接到主發(fā)電機勵磁裝置中的同級勵磁機的勵磁繞組上，或者分別串接到不同級的勵磁機勵磁繞組上。通過開關(guān)的不同組合可實現(xiàn)三種工作方式，實現(xiàn)柴油機低轉(zhuǎn)速下的電恒功率控制和高轉(zhuǎn)速下的柴油機恒功率控制，提高了機車的起動加速性能和系統(tǒng)的可靠性。
文檔編號H02P9/14GK2116996SQ9220545
公開日1992年9月23日 申請日期1992年3月20日 優(yōu)先權(quán)日1992年3月20日
發(fā)明者李德俊 申請人:鐵道部大連機車車輛工廠