[发明专利]一种内燃机车辅助发电机励磁控制系统及控制方法

说明书

本发明公开一种内燃机车辅助发电机励磁控制系统及控制方法，该系统包括相互连接的PLC控制模块以及励磁控制模块，励磁控制模块包括信号转换单元以及含有多个开关管的逆变单元，PLC控制模块通过PLC实时采集机车柴油机的转速以及辅助发电机的输出电压，进行调节后输出一路PWM信号，经信号转换单元转换为多路驱动信号输出，逆变单元的各个开关管接收驱动信号，驱动将输入电源变换为所需方波电压输出给辅助发电机励磁绕组；该方法通过PLC控制模块控制调节励磁控制模块的输出电压以调节励磁电流。本发明能够实现内燃机车辅助发电机的励磁控制，具有结构简单紧凑、所需成本低、控制操作简单、控制精度高且安全可靠、应用灵活的优点。

技术领域

本发明涉及内燃机车控制技术领域，尤其涉及一种内燃机车辅助发电机励磁控制系统及控制方法。

背景技术

在交流辅助系统内燃机车中，机车辅助供电系统一般是由机车配置一个独立辅助发电机进行供电；内燃机车司控器级位分为0～8档或0～16档，机车柴油机则是根据机车司控器的级位工作在不同的转速，辅助发电机采用交流同步发电机，由柴油机曲轴旋转带动，与机车柴油机同步旋转，以将柴油机输出的机械能转化为电能，同时由励磁控制系统控制使得辅助发电机输出电压随机车级位保持U/f恒定线性特性上升，保证机车在不同级位下输出相应的电压值。

目前内燃机车辅助发电机励磁控制通常是基于对辅助发电机输出三相交流电进行整流处理的电路结构，即将辅助发电机输出的三相交流电经过整流后形成直流电压，提供给辅助发电机励磁绕组提供电源。采用该类励磁控制方式，通常电路复杂、成本高且体积重量较大，不便于实际使用及维护；如基于相控整流的励磁控制，将辅助发电机输出的三相交流电经三相相控整流，形成脉动的直流电给辅发励磁绕组提供电源，电路结构复杂且体积重量大，同时还需要配置风冷系统，使用与维护不便，此外基于相控整流时输出直流脉动大，还会导致辅助发电机三相交流电压波形系数品质变差，影响辅助发电机励磁绕组的绝缘寿命。虽然采用单片机实现励磁控制可以减少电路的体积、重量，但仍然需要涉及大量的外围电路，例如信号采集电路等，电路较为复杂、设计及使用并不方便。

发明内容

本发明要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，本发明提供一种结构简单紧凑、所需成本低、控制操作简单、控制精度高以及安全可靠、应用灵活的内燃机车辅助发电机励磁控制系统及控制方法。

为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：

一种内燃机车辅助发电机励磁控制系统，包括相互连接的PLC控制模块以及励磁控制模块，所述励磁控制模块包括信号转换单元以及含有多个开关管的逆变单元，所述PLC控制模块通过PLC实时采集机车柴油机的转速以及辅助发电机的输出电压，进行调节后输出一路PWM信号，经所述信号转换单元转换为多路驱动信号输出，所述逆变单元的各个开关管接收所述驱动信号，驱动将输入电源变换为所需方波电压输出给辅助发电机励磁绕组。

作为本发明系统的进一步改进：所述信号转换单元包括依次连接的电平转换电路、脉冲分配电路以及开关管驱动输出电路，所述电平转换电路将所述PWM信号转换为所需的电平信号，输出至所述脉冲分配电路，所述脉冲分配电路接收所述电平信号进行脉冲分配，产生多路驱动信号，由所述开关管驱动输出电路输出给各个开关管。

作为本发明系统的进一步改进：所述逆变单元为由两个IGBT模块构成的IGBT单相全桥逆变电路，每个所述IGBT模块包括两个IGBT开关管；所述IGBT开关管安装于散热装置上。

作为本发明系统的进一步改进：所述励磁控制模块还包括用于对输出电流进行限流保护的输出过流保护单元，所述输出过流保护单元与所述逆变单元的输出端连接。

作为本发明系统的进一步改进：所述励磁控制模块还包括用于将机车蓄电池电源转换为所需电源的电源转换单元，所述电源转换单元设置在所述逆变单元的输入端。