内燃机车主发电机励磁控制装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及机车励磁控制技术，具体的说是涉及一种内燃机车主发电机励磁控制
目.0
【背景技术】
[0002]主发电机是内燃机车的主设备，由柴油机拖动，发出三相交流电供给机车牵引电动机使用。励磁控制系统是主发电机的一个重要组成部分，根据柴油机、主发电机及牵引电机的要求，调节主发电机的励磁电流，控制主发电机的输出的功率恒定，在主发电机或牵引电机故障的情况下，完成主发电机保护功能。良好的励磁控制机制是内燃机车正常运行的一个重要保障。励磁系统性能指标的好坏直接关系到主发电机和牵引电机能否安全稳定运行。传统的模拟式励磁控制系统虽然能满足内燃机车的要求，但其调节速度慢、硬件结构过于复杂，可靠性降低，而且可扩展性不能满足目前系统的要求。随着数字电子技术的发展，性能和可靠性优越的微控制器不断涌现，励磁控制系统也越来越智能化。
【发明内容】
[0003]鉴于已有技术存在的缺陷，本发明的目的是要提供一种内燃机车主发电机励磁控制装置，该装置具有系统可靠性高，内燃机车主发电机输出端信号稳定，故障保护功能全面等作用。
[0004]为了实现上述目的，本发明的技术方案:
[0005]—种内燃机车主发电机励磁控制装置，所述内燃机车主发电机励磁控制装置连接内燃机车主发电机，其特征在于:
[0006]所述内燃机车主发电机励磁控制装置包括
[0007]用于为装置提供电源的供电模块；
[0008]用于采集内燃机车主发电机输出端电压电流信号的第一信号采集模块；
[0009]用于采集内燃机车主发电机输出端频率信号的第二信号采集模块；
[0010]用于采集内燃机车主发电机励磁回路的励磁电流信号，并基于主控单元的控制信号自动调整内燃机车主发电机励磁回路的励磁电流信号值的励磁电流采集控制模块；
[0011]用于检测内燃机车主发电机当前运行模式，并采集对应的开关量信号的开关量输入输出模块；
[0012]基于上述电压电流信号、频率信号及励磁电流信号获得当前内燃机车主发电机的励磁控制采样数据，并结合内燃机车主发电机当前运行模式及所述励磁控制采样数据，控制励磁电流采集控制模块自动调整励磁电流信号值以达到预定的目标励磁控制数据的主控制单元，所述励磁控制采样数据包括内燃机车主发电机系统的电压有效值、电流有效值有功功率、无功功率及当前的励磁回路的励磁电流;所述目标励磁控制数据包括恒电压励磁控制数据、恒电流励磁控制数据、恒功率励磁控制数据、电压限制励磁控制数据、电流限制励磁控制数据、功率限制励磁控制数据。
[0013]进一步的，所述内燃机车主发电机励磁控制装置还包括故障检测与保护模块，用于实时检测装置运行状态，发现异常故障数据即进行故障数据存储并向中央控制单元VCU报警，同时触发故障保护功能。
[0014]进一步的，所述内燃机车主发电机励磁控制装置还包括通信模块，所述通信模块包括以太网通信模块及MVB通信模块;所述以太网通信模块用于在线下载更新对应的控制程序，以便于用户设定目标励磁控制数据;所述MVB通信模块用于与中央控制单元VCU实时通信并上传励磁控制采样数据。
[0015]进一步的，所述内燃机车主发电机励磁控制装置通过内置传感器供电模块为本内燃机车主发电机励磁控制装置内的各个电压/电流传感器提供电源。
[0016]进一步的，所述内燃机车主发电机励磁控制装置采用冗余结构，包括主控制单元以及与所述主控制单元互为冗余的备份控制单元。
[0017]与现有技术相比，本发明的有益效果:
[0018]本发明通过对内燃机车主发电机输出端各个信号进行闭环循环采集并调节励磁回路电路，有效保证内燃机车主发电机输出端按照预定的目标励磁控制数据进行运行，提高装置可靠性以及运行稳定性等。
【附图说明】
[0019]图1为本发明所述内燃机车主发电机励磁控制装置电路原理示意图；
[0020]图2本发明所述第一交流信号采集模块对应的电路原理图；
[0021 ]图3本发明所述第一直流信号采集模块对应的电路原理图；
[0022]图4本发明所述第二信号采集模块对应的电路原理图。
【具体实施方式】
[0023]为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图，对本发明进行进一步详细说明。
[0024]内燃机车主发电机励磁控制装置主要完成主发电机输出电压(中间直流电压)、电流、功率的控制，牵引控制转矩及转矩加载率给定的控制，低恒速控制，冗余控制，主发电机励磁回路和三相输出保护，通过MVB总线与V⑶、T⑶设备实现数据交换等功能。
[0025]本发明设计了基于闭环控制的内燃机车主发电机励磁控制装置，其通过各个信号采样模块采集并分析励磁控制采样数据，并基于励磁电路控制调节，结合预设的目标励磁控制数据，完成内燃机车主发电机自动励磁控制调整过程。
[0026]如图1所示，所述装置连接内燃机车主发电机，其包括
[0027]用于为装置提供电源的供电模块；
[0028]用于采集内燃机车主发电机的电压电流信号的第一信号采集模块;所述电压电流信号包括直流电压信号、直流电流信号、交流电压信号以及交流电流信号;所述第一信号采集模块也可直接分为第一直流信号采集模块以及第一交流信号采集模块，对应的电路原理图如图2-图3所示，图中均采用高速12位ADC芯片完成信号采集，如图2所示所述第一交流信号采集模块其交流输入信号O-1V通过衰减电路衰减12倍，衰减后的信号通过模拟开关ADG619输出给运放进行一级放大5.5倍，信号再加10mV偏置进入二级运放进行放大2倍，信号输出后通过真有效值芯片AD637进行有效值转换，转换后进入ADC芯片MC320UMC3201通过SPI接口与主控制单元(包括STM32F407)进行通信。AD基准源是由LM4120输出提供，输出2.048V，精度0.2 % ;如图3所示，所述第一直流信号采集模块其直流输入信号0-1V通过衰减电路衰减12倍，衰减后的信号通过模拟开关ADG619输出给运放进行一级放大5.5倍，信号再加10mV偏置进入二级运放进行放大2倍，信号输出后通过有源滤波进入AD(MC3201)。12位ADC芯片MC3201通过SPI接口与主控制单元进行通信，加入偏置是为消除前端电路的零漂。
[0029]用于采集内燃机车主发电机输出端的频率信号的第二信号采集模块，对应的电路原理图如图4所示，图中采用高速12位ADC芯片完成信号采集，其频率信号是通过限流电阻进入直接驱动高速光耦，高速光耦输出经74LVC14进入到STM32F407的定时器引脚进行频率米集。
[0030]用于采集内燃机车主发电机的励磁电流信号，并基于主控单元的控制信号自动调整内燃机车主发电机的励磁电流信号值的励磁电流采集控制模块；
[0031]用于检测内燃机车主发电机当前运行模式，并采集对应的开关量信号的开关量输入输出模块，所述运行模式包括内燃机车主发电机运行状态及运行方式，所述内燃机车主发电机运行状态包括停机状态、试验状态、空载运行状态、带载状态，所述运行方式包括恒压运行、恒流运行、恒功率运行方式；
[0032]基于上述电压电流信号、频率信号及励磁电流信号获得当前内燃机车主发电机的励磁控制采样数据，并结合内燃机车主发电机当前运行模式及所述励磁控制采样数据，控制励磁电流采集控制模块自动调整励