[发明专利]柴油机变频起动方法及柴油发电机组、机车

摘要

本发明的柴油机变频起动方法，励磁绕组的控制：根据电机转矩和转速，查励磁电流‑电机转速表得到励磁电流给定值I_f^*，检测主发电机励磁电流反馈信号I_f,根据I_f^*、I_f进行励磁电流PI控制，控制斩波器的输出；电枢绕组的控制：令直轴电流给定值I_d^*的初始值为零，计算机械角频率ω_e和转子位置角θ，对θ和电机瞬时电流值I_a、I_b、I_c进行Clark和Park变换，得出直轴电流I_d和交轴电流I_q，进行柴油机转速PI控制，输出交轴电流给定值I_q^*，进行交轴电压PI控制，得到交轴电压控制信号U_q，进行直轴电压PI控制，得到直轴电压控制信号U_d，对U_d、U_q和θ进行Clark和Park逆变换，得出参考信号U_a^*、U_b^*、U_c^*，控制逆变器输出电压U_a、U_b、U_c。实现了更加优化的变频起动控制和系统配置。

主权项

1.一种柴油机变频起动方法，机车蓄电池BATT作为直流电源，通过励磁斩波器向主发电机的励磁绕组供电，通过机车的牵引逆变器向主发电机的三相电枢绕组供电，不断改变定子旋转磁场转速，利用同步转矩来起动柴油机，其特征在于：A.励磁绕组的控制A1.先给出一个初始单脉冲励磁电流给定信号；A2.根据柴油机转速n查励磁电流‑柴油机转速表，得到励磁电流给定值I_f^*；A3.检测主发电机励磁电流反馈信号I_f,根据I_f^*、I_f进行励磁电流PI控制，得到励磁脉宽占空比控制信号IfCtrl,将IfCtrl限制于IfMin至IfMax，控制斩波器的输出，IfMin、IfMax分别为斩波器输入的下限值和上限值；A4.当柴油机转速n小于设定转速ns且起动时间T小于设定时间Ts时，返回步骤A2；否则进入下一步骤；A5.关闭励磁斩波器控制信号；B.电枢绕组的控制B0.在励磁绕组初始单脉冲励磁电流给定信号结束时，令直轴电流给定值I_d^*的初始值为零；B1.根据反馈的柴油机转速n，计算机械角速度ω_e＝π*P*n/60，其中：P为电机极数，ω_e的计算单位为rad/s，n的计算单位为r/min；B2.以对ω_e积分运算的结果加上初始相位角得到转子位置角θ，其中：u、v、w为初始单脉冲励磁电流给定信号下降沿时电机输出的三相线电压信号瞬时值；B3.对电机转子位置角θ和电机瞬时电流值I_a、I_b、I_c进行Clark和Park变换，得出直轴电流I_d和交轴电流I_q；B4.根据柴油机转速给定值n*和反馈的转速n，进行柴油机转速PI控制，输出电机交轴电流给定值I_q^*，柴油机转速给定值n^*的增长斜率按照设定的柴油机起动转速和时间来确定；B5.根据I_q^*、I_q，进行交轴电压PI控制，得到交轴电压控制信号U_q；B6.根据I_d^*、I_d，进行直轴电压PI控制，得到直轴电压控制信号U_d；B7.对直轴电压控制信号U_d、交轴电压控制信号U_q和转子位置角θ进行Clark和Park逆变换，得出三相交流输出电压参考信号U_a^*、U_b^*、U_c^*；B8.根据三相交流输出电压参考信号U_a^*、U_b^*、U_c^*生成PWM控制信号，控制逆变器输出三相交流电压U_a、U_b、U_c；B9.当柴油机转速n小于设定转速ns且起动时间T小于设定时间Ts时，返回步骤B1；否则，进入下一步骤；B10.关闭逆变器驱动控制信号。