本發(fā)明涉及直流內(nèi)燃機(jī)車直供電，尤其涉及一種適用于直流內(nèi)燃機(jī)車直供電系統(tǒng)的勵(lì)磁控制器及控制方法。

背景技術(shù)：

1、內(nèi)燃機(jī)車在鐵路運(yùn)輸行業(yè)仍占據(jù)重要地位，并且，伴隨電力機(jī)車的發(fā)展，內(nèi)燃機(jī)車仍占有一定的比例。df4d型內(nèi)燃機(jī)車是國(guó)內(nèi)目前存量較大的一款直流傳動(dòng)內(nèi)燃機(jī)車，機(jī)車采用16v240zjd型柴油機(jī)標(biāo)稱功率2425kw。因機(jī)車自身不具備后車列供能力，客車編組需由一節(jié)內(nèi)燃機(jī)發(fā)電車廂單獨(dú)為列車供電，需單獨(dú)配屬列供司乘組人員操作發(fā)電車，燃油消耗大，噪音污染極大，嚴(yán)重影響臨近臥鋪客車旅客的乘車舒適性。由于df4d客車單機(jī)額定牽引功率富裕達(dá)400kw左右，而客車車廂供電峰值功率約300kw，主發(fā)電機(jī)富裕功率并沒有得到充分利用。

2、現(xiàn)有技術(shù)中原車牽引系統(tǒng)與列供輔助設(shè)備采用主輔分離供電方式結(jié)構(gòu)如附圖1所示，該供電方式為列車單獨(dú)配備一節(jié)發(fā)電車廂為后車供電，發(fā)電車廂須有乘務(wù)人員操作，該方式增大了油耗污染及噪音危害嚴(yán)重影響對(duì)臨近的乘客的乘車舒適性。

3、有鑒于此，本發(fā)明提出一種適用于直流內(nèi)燃機(jī)車直供電系統(tǒng)的勵(lì)磁控制器及控制方法，以克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本發(fā)明提供一種適用于直流內(nèi)燃機(jī)車直供電系統(tǒng)改造的勵(lì)磁控制器及控制方法，直供電系統(tǒng)改造移除列供發(fā)電車廂在牽引回路母線電壓處增加列供變流柜為列車供電，該勵(lì)磁控制器可以在保持原車勵(lì)磁的前提下，實(shí)現(xiàn)牽引、制動(dòng)、供電、牽引+供電多種工況。包括對(duì)原車ltq-ⅱ型微機(jī)勵(lì)磁控制器的替代開發(fā)和整車相關(guān)邏輯的變換，實(shí)現(xiàn)機(jī)車的列車供電與機(jī)車牽引功能的兼容，取代列車發(fā)電車，提高主發(fā)電機(jī)的運(yùn)行效率。

2、一方面，本發(fā)明提供的一種適用于直流內(nèi)燃機(jī)車直供電系統(tǒng)的勵(lì)磁控制器，包括：勵(lì)磁控制機(jī)箱，位于勵(lì)磁控制器的中部，在所述勵(lì)磁控制機(jī)箱的兩側(cè)分別連接有空氣斷路器和端子排，在所述勵(lì)磁控制機(jī)箱的上端面連接有模塊電源和電壓調(diào)整器，所述模塊電源和電壓調(diào)整器的側(cè)面連接有連接器，所述連接器與傳感器連接，所述傳感器將采集到的信號(hào)輸送到勵(lì)磁控制機(jī)箱內(nèi)，所述電壓調(diào)整器輸入110v直流電壓，所述電壓調(diào)整器控制勵(lì)磁發(fā)電機(jī)，所述勵(lì)磁發(fā)電機(jī)為機(jī)車內(nèi)主發(fā)電機(jī)提供勵(lì)磁電流，通過控制主發(fā)電機(jī)的輸出電壓實(shí)現(xiàn)機(jī)車內(nèi)牽引系統(tǒng)的調(diào)速。

3、進(jìn)一步地，所述端子排由第一端子排、第二端子排、第三端子排和第四端子排組成，所述第一端子排連接直流110v輸入電路，所述第二端子排連接勵(lì)磁繞組電路，所述第三端子排連接信號(hào)反饋電路，所述第四端子排連接繼電器。

4、進(jìn)一步地，所述空氣斷路器由第一空氣斷路器、第二空氣斷路器、第三空氣斷路器和第四空氣斷路器，所述第一空氣斷路器用于控制電源模塊的110v輸入，所述第二空氣斷路器用于控制電壓調(diào)整器的110v輸入，所述第三空氣斷路器用于控制繼電器的110v輸入，所述第四空氣斷路器用于控制勵(lì)磁繞組的110v輸入。

5、進(jìn)一步地，所述傳感器共設(shè)置有8個(gè)，其中，6個(gè)為勵(lì)磁發(fā)電機(jī)的電流傳感器，1個(gè)為制動(dòng)勵(lì)磁電流傳感器，1個(gè)為直流母線的電壓傳感器，所述連接器有3個(gè)，通過所述連接器給所述傳感器提供±24v電源。

6、進(jìn)一步地，所述繼電器共8個(gè)，其中，第一繼電器、第二繼電器、第三繼電器、第四繼電器、第五繼電器以及第七繼電器由do板卡連接控制，第六繼電器和第八繼電器由司控室連接控制；所述第一繼電器并聯(lián)控制電動(dòng)機(jī)通斷主接觸器，所述第二繼電器串聯(lián)控制電動(dòng)機(jī)通斷主接觸器，所述第三繼電器并聯(lián)控制制動(dòng)電阻接觸器，所述第四繼電器控制勵(lì)磁接觸器，所述第五繼電器控制磁削接觸器，所述第六繼電器串聯(lián)控制制動(dòng)電阻擴(kuò)展接觸器，所述第七繼電器串聯(lián)控制制動(dòng)電阻接觸器，所述第八繼電器控制新勵(lì)磁投入接觸器。

7、進(jìn)一步地，所述勵(lì)磁控制機(jī)箱由勵(lì)磁板卡、數(shù)字量輸入板卡和數(shù)字量輸出板卡組成，其中，所述勵(lì)磁板卡通過ad轉(zhuǎn)換模塊能同時(shí)對(duì)8路模擬量信號(hào)進(jìn)行采樣、2路機(jī)車速度信號(hào)進(jìn)行采樣以及2路柴油機(jī)速度信號(hào)進(jìn)行采樣，還配備有2路pwm產(chǎn)生通道，所述數(shù)字量輸入板卡用于采集機(jī)車上的26個(gè)數(shù)字量信號(hào)，所述數(shù)字量輸出板卡用于控制第一繼電器、第二繼電器、第三繼電器、第四繼電器、第五繼電器以及第七繼電器的通斷。

8、另一方面，本發(fā)明還提供了一種適用于直流內(nèi)燃機(jī)車直供電系統(tǒng)的控制方法，基于適用于直流內(nèi)燃機(jī)車直供電系統(tǒng)的勵(lì)磁控制器，包括：通過勵(lì)磁控制器對(duì)機(jī)車實(shí)現(xiàn)牽引工況的控制方法、對(duì)機(jī)車實(shí)現(xiàn)供電工況的控制方法以及對(duì)機(jī)車實(shí)現(xiàn)牽引+供電工況的控制方法。

9、通過勵(lì)磁控制器對(duì)機(jī)車實(shí)現(xiàn)牽引工況的控制方法具體包括如下步驟：

10、首先，啟動(dòng)機(jī)車柴油機(jī)，將勵(lì)磁轉(zhuǎn)換開關(guān)切換至新勵(lì)磁位，當(dāng)勵(lì)磁控制器接收到第八繼電器反饋的機(jī)車牽引信號(hào)、勵(lì)磁控制器接收到機(jī)控信號(hào)以及將供電轉(zhuǎn)換開關(guān)選擇至牽引模式，此時(shí)，勵(lì)磁控制器接收到機(jī)車牽引指令后，機(jī)車進(jìn)入牽引模式；

11、然后，將司控器方向手柄至牽引位，通過勵(lì)磁控制器控制機(jī)車進(jìn)入牽引工況，當(dāng)司機(jī)牽引手柄從0位到1位時(shí)，機(jī)車處于恒功率牽引控制，當(dāng)司機(jī)牽引手柄從1位到升降保位時(shí)，通過轉(zhuǎn)換不同的速度檔位執(zhí)行不同功率下的牽引控制，當(dāng)司機(jī)牽引手柄從升降保位到1位時(shí)，柴油機(jī)怠速450rpm運(yùn)行，執(zhí)行對(duì)應(yīng)的牽引控制，當(dāng)司機(jī)牽引手柄從1位到0位時(shí)，勵(lì)磁控制器封pwm波切除勵(lì)磁，等待手柄回1位恢復(fù)機(jī)車牽引工況或解除牽引工況；

12、其次，將司控器方向手柄至制動(dòng)位，通過勵(lì)磁控制器控制機(jī)車進(jìn)入制動(dòng)工況，此時(shí)，電制失風(fēng)信號(hào)為0，否則斷開勵(lì)磁，當(dāng)司機(jī)牽引手柄從0位到1位時(shí)，機(jī)車進(jìn)入電制動(dòng)模式，當(dāng)司機(jī)牽引手柄從1位到0位時(shí)，勵(lì)磁控制器控制切除勵(lì)磁，等待司機(jī)手柄回1位恢復(fù)電制動(dòng)工況或解除制動(dòng)工況。

13、進(jìn)一步地，通過勵(lì)磁控制器對(duì)機(jī)車實(shí)現(xiàn)供電工況的控制方法具體包括如下步驟：

14、首先，啟動(dòng)機(jī)車柴油機(jī)，將勵(lì)磁轉(zhuǎn)換開關(guān)切換至新勵(lì)磁位，當(dāng)勵(lì)磁控制器接收到第八繼電器反饋的機(jī)車供電信號(hào)以及將供電轉(zhuǎn)換開關(guān)選擇至供電位，此時(shí)，勵(lì)磁控制器接收到機(jī)車供電指令后，延時(shí)30ms；

15、然后，通過勵(lì)磁控制器控制第四繼電器閉合勵(lì)磁接觸器，控制第一繼電器斷開電動(dòng)機(jī)通斷主接觸器，控制第二繼電器斷開電動(dòng)機(jī)通斷主接觸器，控制第三繼電器斷開制動(dòng)電阻接觸器，控制第七繼電器斷開制動(dòng)電阻接觸器，100ms以后機(jī)車開始執(zhí)行怠速供電模式，

16、當(dāng)司機(jī)牽引位手柄至0位，執(zhí)行怠速供電模式，此時(shí)，供電轉(zhuǎn)換開關(guān)轉(zhuǎn)換至非供電位，勵(lì)磁控制器切除勵(lì)磁。

17、進(jìn)一步地，通過勵(lì)磁控制器對(duì)機(jī)車實(shí)現(xiàn)牽引+供電工況的控制方法具體包括如下步驟：

18、首先，啟動(dòng)機(jī)車柴油機(jī)，將勵(lì)磁轉(zhuǎn)換開關(guān)切換至新勵(lì)磁位，當(dāng)勵(lì)磁控制器接收到第八繼電器反饋的機(jī)車牽引+供電信號(hào)和供電轉(zhuǎn)換開關(guān)選擇至牽引+供電位，通過勵(lì)磁控制器控制第四繼電器閉合勵(lì)磁接觸器，控制第一繼電器斷開電動(dòng)機(jī)通斷主接觸器，控制第二繼電器斷開電動(dòng)機(jī)通斷主接觸器，控制第三繼電器斷開制動(dòng)電阻接觸器，控制第七繼電器斷開制動(dòng)電阻接觸器，確認(rèn)司機(jī)牽引位手柄至0位，執(zhí)行怠速供電模式；

19、然后，將司控器方向手柄至牽引位，通過勵(lì)磁控制器控制機(jī)車進(jìn)入牽引+供電工況，當(dāng)司機(jī)牽引手柄從0位到1位時(shí)，勵(lì)磁控制器停止勵(lì)磁，30ms后，控制第一繼電器并聯(lián)閉合電動(dòng)機(jī)通斷主接觸器，控制第二繼電器串聯(lián)閉合電動(dòng)機(jī)通斷主接觸器，100ms后，對(duì)機(jī)車進(jìn)行恒功率牽引控制，當(dāng)司機(jī)牽引手柄從1位到升降保位時(shí)，通過轉(zhuǎn)換不同的速度檔位執(zhí)行不同功率下的牽引+供電控制，當(dāng)司機(jī)牽引手柄從升降保位到1位時(shí)，柴油機(jī)怠速450rpm運(yùn)行，執(zhí)行對(duì)應(yīng)的牽引+供電控制，當(dāng)司機(jī)牽引手柄從1位到0位時(shí)，勵(lì)磁控制器中斷勵(lì)磁，間隔30ms，控制第一繼電器并聯(lián)斷開電動(dòng)機(jī)通斷主接觸器；控制第二繼電器串聯(lián)斷開電動(dòng)機(jī)通斷主接觸器,再間隔100ms，恢復(fù)勵(lì)磁，執(zhí)行怠速供電模式，等待司機(jī)牽引手柄回1位或解除牽引工況；

20、其次，將司控器方向手柄至制動(dòng)位，通過勵(lì)磁控制器控制機(jī)車進(jìn)入制動(dòng)+供電工況，此時(shí)，電制失風(fēng)信號(hào)為0，否則斷開勵(lì)磁，當(dāng)司機(jī)牽引手柄從0位到1位時(shí)，機(jī)車進(jìn)入電制動(dòng)模式，勵(lì)磁控制器停止勵(lì)磁，30ms后，控制第三繼電器并聯(lián)閉合制動(dòng)電阻接觸器、控制第七繼電器串聯(lián)閉合制動(dòng)電阻接觸器，100ms后，控制柴油機(jī)450rpm運(yùn)行，執(zhí)行對(duì)應(yīng)的制動(dòng)+供電控制，當(dāng)司機(jī)牽引手柄從1位到升降保位時(shí)，此時(shí)，柴油機(jī)轉(zhuǎn)速大于450rpm運(yùn)行，通過轉(zhuǎn)換不同的速度檔位執(zhí)行不同功率下的制動(dòng)+供電控制，當(dāng)司機(jī)牽引手柄從升降保位到1位時(shí)，柴油機(jī)怠速450rpm運(yùn)行，執(zhí)行對(duì)應(yīng)的制動(dòng)+供電控制，當(dāng)司機(jī)牽引手柄從1位到0位時(shí)，勵(lì)磁控制器控制中斷勵(lì)磁，間隔30ms，控制第三繼電器并聯(lián)斷開制動(dòng)電阻接觸器，控制第七繼電器串聯(lián)斷開制動(dòng)電阻接觸器，再間隔100ms，恢復(fù)勵(lì)磁，執(zhí)行怠速供電模式，等待司機(jī)牽引手柄回1位或解除制動(dòng)工況。

21、本發(fā)明相比現(xiàn)有技術(shù)具有以下優(yōu)點(diǎn)：

22、(1)本發(fā)明的勵(lì)磁控制器與原車勵(lì)磁控制器共存，兩者之間通過控制繼電器進(jìn)行切換，保持了原車勵(lì)磁的控制特性；

23、(2)本發(fā)明通過提供的勵(lì)磁控制器，取消了原機(jī)車的發(fā)電車，燃油消耗減少、噪音污染小，提高相鄰車廂旅客乘車舒適性；

24、(3)本發(fā)明通過牽引發(fā)電機(jī)供電充分利用了牽引發(fā)電機(jī)發(fā)電裕量，提高系統(tǒng)運(yùn)行效率；

25、(4)本發(fā)明所提供的勵(lì)磁控制器由標(biāo)準(zhǔn)3u機(jī)箱和各功能板卡組成，各功能板卡通過母版進(jìn)行電氣連接和網(wǎng)絡(luò)連接，便于維護(hù)保養(yǎng)。