帶限壓限流保護的內燃機車恆功率控制方法
2023-07-21 17:09:11
專利名稱：帶限壓限流保護的內燃機車恆功率控制方法
技術領域：
本發明涉及一種大功率內燃機車功率控制方法和裝置，尤其是一種可降低 司控人員勞動強度、排除人為的安全隱患、使機車安全、可靠、高效運行的帶 限壓限流保護的內燃機車恆功率控制方法。
背景技術：
以往的內燃機車恆功率控制通常採用模擬電路和開環控制的方法，不僅控 制工況範圍有限，而且容易受環境因素改變影響控制精度，電氣系統衝擊較大， 無法實現極限情況下的控制和保護功能，不能實現柴油機完全按照最優功率曲 線工作。以上所述缺點已逐漸成為影響內燃機車安全、可靠運行的瓶頸之一。
發明內容
本發明是為了解決現有技術所存在的上述技術問題，提供一種可降低司控 人員勞動強度、排除人為的安全隱患、使機車安全、可靠、高效運行的帶限壓 限流保護的內燃機車恆功率控制方法。
本發明的技術解決方案是 一種帶限壓限流保護的內燃機車恆功率控制方 法，其特徵在於按如下步驟進行
a. 檢測當前柴油機轉速值、主發動機電流反饋值、電壓反饋值並計算功率 反饋值；
b. 計算當前柴油機轉速下的限流、限壓、限功率值；
c. 確定當前電流、電壓、功率值基準值；
d. 根據當前主發動機電流反饋值、電壓反饋值及功率反饋值，確定PI調 節參數；
e. 將電流基準值及反饋值輸入限流PI調節器，將電壓基準值及反饋值輸 入限壓PI調節器，將功率基準值及反饋值輸入限功率PI調節器；
f. 將限流PI調節器、限壓PI調節器、限功率PI調節器的輸出值進行比較， 取其中最小值；
g. 計算PWM控制參數；
h. 生成勵磁控制信號，對勵磁機進行控制。在b步驟後進行是否需要降低限功率值判斷，是則進行降低功率限值。 本發明採用電流、電壓、功率三個閉環相互比較的方法控制PI調節輸出，
通過PWM方式實現精確控制。可根據當前工況，通過輸出比較的方式實現了 PI調節策略的自動選擇和無擾動切換，能夠實現主發電機恆限壓、恆限流控制， 確保柴油機穩定工作和主電路的安全、可靠，從而提高內燃機車的整體牽引性 能和運行的可靠性，同時也大大降低了司控人員的勞動強度和人為的安全隱患。
圖1是本發明實施例的程序流程圖。 圖2是本發明實施例的電路原理框圖。
具體實施例方式
實施例1:
本發明實施例設備連接如圖2所示設有16位單片機(Intd87C196)，勵 磁機、主發電機、整流櫃的輸出信號通過信號處理電路與單片機相接，單片機 的輸出再與勵磁機相接。 .
具體控制方法按照1所示的流程進行，
a. 從勵磁機取值，以完成對當前柴油機轉速值的檢測；從主發電機輸出檢 測主發電機電流反饋值、從整流櫃的輸出檢測電壓反饋值，將得到的檢測值通 過濾波、模數轉換等信號處理電路處理後，輸入至單片機，單片機計算電流、 電壓乘積，即計算出功率反饋值並存儲所取得的柴油機轉速值、電流反饋值、 電壓反饋值、功率反饋值；
b. 單片機根據當前柴油機轉速，通過單片機中設置的電壓、電流、功率基 準器生成出相應的電壓、電流和功率限值，即計算當前柴油機轉速下的限流、 限壓、限功率值；
c. 通過單片機中設置的電壓、電流、功率的加減載控制器，確定當前電流、 電壓、功率值基準值；
d. 根據當前主發動機電流反饋值、電壓反饋值及功率反饋值，確定PI調 節參數，以保證控制系統具有優良的瞬態和穩態性能；PI調節參數即PI調節 器的Kp，比例放大係數，Ki積分放大係數，其參考值是通過理論計算結合大 量實驗獲得的；
e. 將電流基準值及反饋值輸入限流PI調節器，將電壓基準值及反饋值輸 入限壓PI調節器，將功率基準值及反饋值輸入限功率PI調節器；限流PI調節器、限壓PI調節器及限功率PI調節器均有單片機完成；
f. 將限流PI調節器、限壓PI調節器、限功率PI調節器的輸出值進行比較， 取其中最小值；
g. 計算PWM控制參數；
生成勵磁控制信號，對勵磁機進行控制，使主發電機輸出為恆功率、恆電壓 或恆電流。
實施例2:
基本結構及步驟同實施例1，與實施例1所不同的是在b步驟後進行是否
需要降低限功率值判斷，如果需要就要對柴油機轉速下的限流、限壓、限功率 值進行降低功率限值。
本發明的控制結果是恆功率工況，且主發電壓、電流都沒有達到限值時,
限功率PI調節器起作用，控制柴油機沿預先給定的功率曲線輸出功率；達到限
壓值時，限壓PI調節器起作用，主發電壓被限制住，不會超過限壓曲線，電流、
功率在一定範圍內波動；達到限流值時，限流PI調節器起作用，主發電流被限 制住，不會超過限流曲線，電壓、功率在一定範圍內波動。從而實現了機車的 恆功率控制和限壓、限流保護功能。
本發明的計算控制過程以定時中斷為基礎，不斷循環，保證控制結果的穩 定、可靠。以上流程使用PLM語言編程，PI調節控制應用經典的PID控制原 理和理論，結合現代微機理論，將其離散化為微型控制器可以使用的控制算法， 同時PWM (Pulse Width Modulation)脈寬調製為利用微處理器的數字輸出來 對模擬電路進行控制的一種非常有效的技術。
權利要求
1. 一種帶限壓限流保護的內燃機車恆功率控制方法，其特徵在於按如下步驟進行a. 檢測當前柴油機轉速值、主發動機電流反饋值、電壓反饋值並計算功率反饋值；b. 計算當前柴油機轉速下的限流、限壓、限功率值；c. 確定當前電流、電壓、功率值基準值；d. 根據當前主發動機電流反饋值、電壓反饋值及功率反饋值，確定PI調節參數；e. 將電流基準值及反饋值輸入限流PI調節器，將電壓基準值及反饋值輸入限壓PI調節器，將功率基準值及反饋值輸入限功率PI調節器；f. 將限流PI調節器、限壓PI調節器、限功率PI調節器的輸出值進行比較，取其中最小值；g. 計算PWM控制參數；h. 生成勵磁控制信號，對勵磁機進行控制。
2. 根據權利要求1所述的帶限壓限流保護的內燃機車恆功率控制方法， 其特徵在於在b步驟後進行是否需要降低限功率值判斷，是則進行降低功率限 值。
全文摘要
本發明公開一種帶限壓限流保護的內燃機車恆功率控制方法，是採用電流、電壓、功率三個閉環相互比較的方法控制PI調節輸出，通過PWM方式實現精確控制。可根據當前工況，通過輸出比較的方式實現了PI調節策略的自動選擇和無擾動切換，能夠實現主發電機恆限壓、恆限流控制，確保柴油機穩定工作和主電路的安全、可靠，從而提高內燃機車的整體牽引性能和運行的可靠性，同時也大大降低了司控人員的勞動強度和人為的安全隱患。
文檔編號H02P9/14GK101442287SQ20081023011
公開日2009年5月27日 申請日期2008年12月25日 優先權日2008年12月25日
發明者程顯偉, 管明華, 蔡志偉, 韓樹明, 磊 高 申請人:中國北車集團大連機車車輛有限公司